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文檔簡介
1、PLC與變頻器工程應用設計講座,勝利油田高級人才培訓中心 主講人 王德清,實例一:用PLC控制變頻,用PLC控制一臺變頻器單向運行,動作步驟和要求:,1、按SB1,KM動作,接通電源;并指示; 2、合開關SA2,變頻器起動、運轉;指示; 3、關開關SA2,變頻器停止; 4、按SB2,關斷電源; 5、故障時,關斷電源,發(fā)出故障指示。,1、三菱PLC實現(xiàn),輸入點(4個):,SB1、SB2:X0,X1,SA2:X2,故障報警點:X3,輸出點(5個):,變頻器電源:Y0,變頻器電源指示:Y1,變頻器運行:Y2、Y4,變頻器報警:Y3,1)地址分配,KM,A B C,2)硬件連接:,R S T 30A
2、30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,220V,3)PLC編程梯形圖,變頻電源,電源指示,變頻運行,故障指示,變頻停止,2、用S7-200PLC實現(xiàn),輸入點(4個),SB1、SB2:I0.0,I0.1,SA2:I0.2,故障報警點:I0.3,輸出點(4個),變頻器電源:Q0.0,變頻器運行:Q0.1 Q0.3,變頻器報警:Q0.2,1)地址分配,KM,2)硬件連接:,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,3)PLC編程梯形圖,變頻電源,變頻運行,故障指示,變頻停止,( S ),( R )
3、,KA,KM,A B C,3、不改變梯形圖移植法,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,220V,KA,PLC編程梯形圖,變頻電源,變頻運行,故障指示,變頻停止,( S ),( R ),實例二:用PLC控制變頻到工頻自動切換,動作過程和要求:,1、工頻時,按SF1,KM3動作,工頻起動。 按ST1,工頻停止;有過載保護。 2、變頻時,按SF1,KM1、KM2動作,變頻器接通電源與負載; 按SF2,KA動作,發(fā)出變頻器 運行信號; 按ST2變頻器停止; 3、變頻故障時,發(fā)出故障報警,停止變頻,延時20秒后,切換到工頻上運行。,方法一
4、 用繼電器接觸器控制實現(xiàn),工作啟動,控制電路,工頻起動,變頻接通,變頻起動,工頻投切,1)地址分配,輸入點(7個):,工頻變頻切換開關:SA2,工頻啟動停止按鈕:SF1、ST1,變頻器運行停止:SF2、ST2,輸出點(6個):,工頻啟動停止:Y2,變頻器電源:Y0、Y1,變頻器運行:Y3,變頻器報警:Y4、Y5,X0、X1,X2、X3,X4、X5,工頻過載停止:KR,X6,方法二、用PLC實現(xiàn),2、硬件連接線圖,工頻運轉,變頻通電,變頻運行,變頻跳閘,故障處理,3)PLC編程,問題:PLC與變頻器工程應用就是一控一情況?,小 結:,目前使用PLC與變頻器工程應用特點,2、給定方法:手動調速或面
5、板輸入,1、控制方法:PLC只是控制變頻器啟動、停止、指示,入水口,實例三:采油注水恒壓變頻控制,現(xiàn)場運行工作情況,1、有功率為110KW 水泵3臺 2、每一臺都有變頻/工頻運行; 3、工頻與變頻運行選擇由操作人員選定; 4、要求出水口總管壓力為30兆帕,出水口,控制要求:,1、要求管網出口壓力為30兆帕;壓力設定在面板上操作與顯示; 2、每一臺泵都有變頻/工頻運行; 3、工頻與變頻運行選擇由操作人員選定; 4、控制柜有電源電壓、電動機電流指示; 5、控制柜有電動機運行狀態(tài)指示; 6、電動機在變頻運行狀態(tài)下,有啟動、運行、停止指示; 7、電動機工頻運行時,采用自耦降壓起動; 8、有工頻、變頻互
6、鎖;工頻過載保護; 9、故障報警,M1,M2,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,R S T U V W,主電路圖,KM8,自耦器,KM7,RST,UVW,HZ,FR,DCM,IRF,ACM,FRQ,DCM,KA,變送器,PID調節(jié)器,外置PID控制法,門板布置,變頻起動,變頻停止,運行,報警,輸入點(至少12個),1#:I0.0,I0.1,2#:I0.2; I0.3,變頻器啟動:I0.6,變頻器停止:I0.7,變頻器報警:I1.0,1、地址分配,3#:I0.4; I0.5,1#:工頻過載I1.1,2#:工頻過載I1.2,3#:
7、工頻過載I1.3,輸出點(10個),1#工頻:Q0.0/KM1,2#工頻:Q0.1/KM3,3#工頻:Q0.2/KM5,變頻運行:Q1.0,變頻輸出:Q0.6/KM8,變頻報警:Q1.1,1#變頻:Q0.3/KM2,2#變頻:Q0.4/KM4,3#變頻:Q0.5/KM6,自耦降壓:Q0.7/KM7,連接原理圖:,220V,變頻,過載信號,1#,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,2#,3#,問題:變頻與工頻的切換是人工的!自動化程度低!,小 結:,這種工程應用特點:,2、調速方法:自動調速,1、控制方法:PLC只是控制變頻器啟動、停止、指示,3、使用效果:變頻器特點未利
8、用,實例四:雙恒壓無塔供水系統(tǒng)設計復雜系統(tǒng)應用,1、工藝過程:,水 池,控 制 器,進水,SLh,SLl,YV1,EQ,出口壓力,利用壓力傳感器信號及有關電氣控制信號,根據供水管道的壓力值控制水泵電機轉速,將壓力維持在所需的壓力值上,將平時不必消耗的能量節(jié)省下來,從而達到節(jié)電的目的。,電氣控制系統(tǒng)主電路原理圖,當壓力穩(wěn)定時,壓力不足時增泵,壓力超過設定時減泵,2、系統(tǒng)控制要求:,1、生活用水時,應低恒壓值運行,消防供水時應在高恒壓值運行;,2、三臺泵采取“先開先?!钡脑瓌t接入和退出;,3、一臺泵運行3小時,則切換到下一臺泵“倒泵功能”;,4、三臺泵在啟動時要有軟啟動功能;,5、有完善的報警功能
9、;,6、對泵有手動控制功能;,面板布置圖,1、開關控制 手動/自動指示 2、狀態(tài)指示 泵的工頻 變頻指示 3、水位上限下 限報警指示,控 制 電 路 圖,3、I/O點及地址分配:,輸入地址分配:(有6個開關量輸入、1個模擬量輸入),輸出地址分配:(12個開關量、1個模擬量),4、PLC選型,主機單元 CPU222 AC/DC繼電器,擴展單元 EM222 8點繼電器輸出,模擬單元 EM235 4AI/1AO,8輸入入/6輸出,參看課本P255、P257,8路出,4路入/1路出,5、線路連接原理圖:,220V,SLl,SLh,Su,SB9,S10,SA1,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,
10、HA,KA,KA,KA,YV2,HL7,HL8,HL9,參看課本P257,220V,220V,+24V,+24V,遠程壓力變送器420mA,變頻器頻率端子420mA(IRF),AIW0,AQW0,6、PLC編程要考慮的問題:,1、生活用水時,應低恒壓值運行,消防供水時應在高恒壓值運行;-設定值如何輸入?,4、三臺泵采取“先開先?!钡脑瓌t接入和退出;一臺泵運行3小時,則切換到下一臺泵“倒泵功能”;-泵切換問題,2、數(shù)據采集問題;,3、PID運算問題;,5、程序運行問題;,消防用水,生活用水,1)設定值輸入問題,根據要求:生活用水時,應低恒壓值(0.7倍)運行;消防供水時,應在高恒壓值(0.9倍)
11、運行;,參看課本P257,2)數(shù)據采集應用,問題提出:如何將模擬輸入端的模擬量變換成數(shù)字量?-如何濾波問題!,1、將采樣計數(shù)器、采樣當前值、采樣和、采樣平均值清零,并預置采樣次數(shù)為128次; 2、判斷是否到預置的采樣次數(shù),采樣次數(shù)到達預置值,則采用移位法求平均值。 3、重新初始化參數(shù),采集,判斷,求和,采集次數(shù)加1,求平均值,重新初始化,和清零,次數(shù)清零,和送VD18,次數(shù)送AC1,求平均值,3) PID回路指令,TBL:回路的起始地址,LOOP:回路號0,使用PID運算步驟:,1、將工程實際值16位整數(shù)轉化為實數(shù)值(32位孚點數(shù));,2、將實數(shù)格式的工程實際值轉化為0.01.0之間的無量綱相
12、對值;,3、回路輸出轉換為按工程量標定的整數(shù)值,問題提出:如何將模擬輸入端的模擬量進行采集并處理后,與期望值進行運算后,以模擬量的形式控制控制對象?,參看課本P221,MOV_DW EN ENO IN OUT,SM0.0,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_B EN ENO IN OUT,ATCH EN ENO IN EVNT,VD204,+1800,22400,0.25,30.0
13、,200,28800,0.20,0.00,INT_0,10,VD208,VD112,VD120,SMB34,VD212,VD116,VD124,上電初始化程序,參看課本P262,設置參數(shù):,增益:0.25,積分時間:30min,生活,消防,采樣時間,微分時間,中斷時間,增益,積分時間,PID運算,PID運算,A/D轉換并成孚點數(shù),轉換并標準值0.0-1.0,送回路表輸入單元,換算回實際值,參看課本P263,SM0.0,PID運算輸出,輸出模擬量,實數(shù)轉換成雙整數(shù),結果暫存,雙整數(shù)轉換成整型,PID回路參數(shù)VB100,VD100 VD104 VD108 WD112 VD116 VD120 VD1
14、24 VD128 VD132,參看課本P221,4) 泵切換問題-判斷,變頻泵復位信號,判斷切換條件并且在5秒內,先工頻泵啟動信號,變頻泵啟動信號,延時3秒后啟動變頻泵,工頻泵啟動原理,1#工頻泵啟動運行的條件:,(1)2#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)3#泵為變頻泵,2#已經工頻運行,2#工頻泵啟動運行的條件:,3#工頻泵啟動運行的條件:,(1)3#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)1#泵為變頻泵,3#已經工頻運行,(1)1#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)2#泵為變頻泵,1#已經工頻運行,Q0.0,M1工頻,M2工頻,Q0.4,M3工頻,變頻泵啟動原理,1#變頻泵啟動運行的條件:,變頻泵號
15、VB300=1時,2#變頻泵啟動運行的條件:,3#變頻泵啟動運行的條件:,變頻泵號VB300=2時,變頻泵號VB300=3時,M1變頻啟動,M2變頻啟動,M3變頻啟動,5) 減工頻泵判斷原理,如何理解濾波的含義?,當PID運算結果小于下限時,并且有工頻泵時;,6)變頻泵定時倒泵原理,計時時間到3小時時,倒泵一次,計時時間為0,有工頻泵時,不能倒泵?,火災時,開YV2閥,水池低水位時,低水位報警,變頻器故障報警,火警報警,火災故障銷鈴,故障測試,低水位故障銷鈴,變頻器故障銷鈴,7)報警電鈴及消除,水位下限報警,火警報警,變頻故障報警,報警測試,問題:這是不是PLC與變頻器工程應用最好的使用方法?
16、,本節(jié)小結:,使用PLC與變頻器應用特點:,3、調速方法:完全自動調速,2、控制方法:PLC控制變頻器啟動、停止、指示;并多臺變頻器的切換,1、控制方法:一控多臺變頻器的切換,M1,M2,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,變頻器選用:森蘭或三墾或華為專用供水變頻器,并對功能參數(shù)進行預置,R S T U V W,實例五:供水專用變頻器應用,手動控制參見說明書,設定,R U S V T W FR DCM V+ VRF ACM IRF,QS1,QS2,KM2,KM4,KM6,KM1,KM3,KM5,電源,IWS供水基板 COM RY
17、1 RY2 RY3,K,KM1,KM4,KM6,KM2,KM3,KM2,KM6,KM4,KM5,KM2,KM4,KM6,N,KM2,KM4,KM6,壓力,變頻器電氣接線原理圖,供水任選模式的選擇(CD160=?),Cd007-008,壓力指令,加減速 斜率,壓力 極限,PID 運算,頻率 極限,電流壓力 換算,濾波器,壓力指令,cd175,Cd176cd177,cd125,cd180,cd178 cd179,Cd122-124,壓力反饋,+,-,特點:不需要設計,只需要根據參數(shù)設置就可以完成工藝要求,使用方便,可靠,S7-200PLC,實例六:S7200與變頻器通信通信技術應用,問題提出:當一
18、臺PLC要控制多臺變頻器時,如果還要前面的辦法,就會增加硬件的成本。,解決辦法:PLC通過RS485/422通信,通信口為PORT0控制變頻器的啟動、停止、加速、減速。,S7-200 B A,SAMCO-e TRA TRB RXR,三墾變頻器,條件:s7-200CPU226,西門子網絡接頭,裝有STEP7 V4.0的個人電腦,1、利用通信技術要考慮的問題?,(1)選擇運轉指令,1)對變頻器參數(shù)設置,(2)選擇運轉頻率,(3)選擇串行通信功能,(4)變頻器編號,(5)通信速率,(6)奇偶校驗,(7)停止位,(8)終止碼,Cd001=3 串行通信,Cd002=14,Cd146=1 非連續(xù)模式,Cd
19、147=4,Cd148=4 9600bps,Cd149=0 無,Cd150=1 1位,Cd151=1 CR,LF,(9)cd142=1,(10)cd144=0,2、PLC網絡通信技術,1)數(shù)據通信方式,1 數(shù)據傳輸方式,2 數(shù)據傳輸方向,3 傳送介質,4 串行通信接口,并行與串行通信,同步與異步傳送,單工通信方式,半雙工通信方式,全雙工通信方式,雙交線,同軸電纜,光纜,RS-232接口,RS-485接口,RS-422接口,參看課本P227,2)S7-200網絡通信協(xié)議,1 PPI協(xié)議,PPI協(xié)議是專門為S7-200開發(fā)的通信協(xié)議,西門子S7-200系列PLC是一種小型整體結構形式的PLC,內部
20、集成的PPI接口為用戶提供了強大的通信功能,其PPI接口(即編程口0的物理特性為RS485,根據不同的協(xié)議通過接口與不同的設備進行通信或組成網絡,2 MPI協(xié)議,S7-200可以通過通信接口連接到MPI網上。用于S7300/400與S7200通信網絡。通信距離50m,最多連接32個節(jié)點.,通信支持的波特率為19.2KB/S 或187.5KB/S,3 Profibus協(xié)議,用于實現(xiàn)分布式I/O設備的高速通信,通過EM277 ProfibusDP擴展模塊連接到ProfibusDP協(xié)議支持的網絡中,通信支持的波特率為9600KB/S 或12MB/S,4 用戶自定義協(xié)議(自由口通信協(xié)議),1)使用RS
21、-485(雙交線)或232(PC電纜)接口,波特率在1.2115.2KB/S,2)通過設定特殊存儲字節(jié)SM30(端口0)或SM130(端口1)允許自由口模式,自由通信口模式是S7-200PLC的一個很有特色的功能.,用戶可以通過程序對通信口進行操作,5 USB協(xié)議,是西門子傳動產品(變頻器)通信的一種協(xié)議,3)S7-200網絡通信指令,(1)網絡讀NETR,(2) 網絡寫NETW,應用網絡寫指令:通過指令指定的通信端口(PORT)向另外S7-200寫指令指定的緩沖區(qū)表(TBL)中的數(shù)據,TBL:緩沖區(qū)首址,PORT:0,網絡讀/網絡寫指令-PPI協(xié)議,應用網絡讀指令:通過指令指定的通信端口(POR
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