基于PLC实现变频器一拖二控制电机改造

基于PLC实现变频器一拖二控制电机改造技术分类：可编程器件|2008-10-09一、引言风机、泵类等由电机拖动的设备，其耗电量占据了我厂总用电量的绝大多数，从目前我厂此类设备的运行情况来看，在节能方面有巨大的潜力可以挖掘。根据工艺流程特点和需要，我厂区各装置中泵类设计使用上，一般在同一工艺点中均采用两台同容量泵（一主泵、一备用泵）。为了节能和自控的目的，目前针对机泵一开一备的方式可以有两种解决方案：将主机加装变频器；或将主机和备机同时加装变频器。但是，上述两种方案都存在不同的弊端，前一种方案当备机运行时将不能实现节能和自控（备机运行时间基本等同与主机）；后一种方案则造成设备的闲置浪费（两台变频器在同一时间内只有一台运行）。二、解决方案我们假设一下，如果能够用一台变频器带动两台电动机运行，并用控制设备对其操作进行控制，这样一来，即可发挥变频器的优势，又可以节省资金的投入。变频器的技术已经比较成熟，基本型的变频器都有一拖二甚至更高的功能，但是使用常规电器搭建控制部分则非常困难，同时因大量使用继电器、时间继电器又将造成控制部分的可靠度降低和故障率的升高，因此很少有这样的设计方案。可编程控制器（PLC）是近年来发展极为迅速，应用面极广，它具有功能齐全、使用方便、维护容易、通用性强、可靠性高、性能价格比高等优点，已在工业控制的各个领域得到了极为广泛的应用，成为实现工业自动化的一种强有力工具。本设计正是基于以上背景，在原有设备的基础上添加一台PLC，利用PLC控制，实现变频器一拖二控制电机改造，用一台变频器带动两台电机调节转速，实现一机多用，最大限度的提高设备利用率，挖掘增效潜力。既提高了自动化水平，又节约电能，一举两得。本方案采用OMRON公司的CPM1A型PLC，输出形式继电器，并结合适当的外围设备搭建控制变频器的控制系统，具有使用可靠性高、响应速度快、动作准确、功能可扩展性强、外围设备少、成本低、抗干扰能力强等特点。所以本文考虑设备数量及应用场合，选择CPM1A。因为它具有可靠性高、体积小、扩展方便，使用灵活的特点。选其型号为CPM1A-30CDR-A。I/O点为30点；电源类型为AC型，范围100V~240V；输出方式为继电器输出型。性能如下：2048程序存储器；2048数据存储器；18点输入，12点输出；可扩展3个模块；对于大型控制工程，18点输入不能满足点数要求时，可以通过I/O扩展模块进行行输入点数的扩展。CPM1A最多可扩展到54个输入点。若要增加PLC电源的可靠性，我们可以选择CPM1A-30CDR-D型机，功能同上，但其电源为直流24V，由另购UPS供电。三、工艺控制要求及功能1，正常的开停泵：系统处于自控状态时,正常情况下，电机均由变频器对其自身变频调速，由工艺提供4~20mA电流信号驱动变频器对电机调速(也可以由变频器设定)。当投入1#电机时，由一段电源供电；当投入2#电机时，由二段电源供电。2，正常的倒泵：如1#泵运行时需倒入2#泵：按动2#泵启动按钮，1#泵自动由变频运行转到1#泵旁路运行（若在倒泵时，1#泵已经旁路运行，则1#泵无切换线路动作），2#泵由变频器供电运行。3，故障情况下的控制：1，变频器故障：当电机正常而变频器故障时，可自动断开故障段，同时自动接通本台电机所在旁路，确保电机正常运行，以满足工艺生产要求。2，PLC故障：将控制开关转至手动控制，此时现场电机控制不经过PLC，由常规电器控制。3，电机故障：无论系统处于自动控制还是手动控制，均可切断电机电源进行保护。四、系统控制原理由控制器运算并控制执行器件进行合分闸动作，且由电流继电器、VWF的辅助触点等器件反馈信号，控制器、执行器等共同构成控制回路。原理图如下：（原理图）目前，就系统控制要求来讲。ⅰ）可以应用继电器控制来实现。其特点是价格便宜，电路简单，但是由于受外界环境的影响较严重，寿命短易误动作，且不易维护。以前工业中多采用此方案。ⅱ）一种是PLC来做控制器。PLC即可编程控制器（ProgrammableController简称PLC或PC）：它以微处理器为核心，有机地将微型机计算机技术、自动化技术及通信技术融为一体。与以往继电器控制系统相比，由于PLC具有性能好、环境适应强，性能可靠。ＰＬＣ高可靠性、能适应恶劣环境、运行时间长、速度极快，可直接应用于工业环境具有很强的的抗干扰能力广泛的适应能力和应用范围，这也是区别一般微机控制系统的一个重要特征。所以当今大多大数中型企业都是使用ＰＬＣ。五、系统设计1、系统流程图