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PLC和變頻器如何連接,要從主從位置關(guān)系去理解,PLC是一個(gè)小工業(yè)電腦,而變頻器只是驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)電源裝置,所以PLC是主機(jī),變頻器是從機(jī)。PLC是控制主體,是指令和轉(zhuǎn)速給定中心,而變頻器是從屬裝置,是接受指令和轉(zhuǎn)速的下位機(jī)構(gòu),同時(shí)會(huì)反饋本體的一些狀態(tài)給PLC,理清楚這層關(guān)系,就知道PLC和變頻器的連接思路了。
PLC和外圍“溝通”靠什么大多數(shù)情況,PLC是通過輸入輸出I/O端子來和外圍電路的,每路I/O對(duì)應(yīng)一路邏輯開關(guān)量,輸入用來判斷外圍的電路狀態(tài),而輸出用來改變外圍電路的電路狀態(tài)。但是開關(guān)量每個(gè)I/O只可以處理一路邏輯,而外圍電路往往是多路邏輯的,這時(shí)候就需要用很多路I/O端子來同時(shí)處理,接線的時(shí)候,是獨(dú)立分開的,當(dāng)然地和電源往往是共用的,開關(guān)量可以用來控制啟動(dòng),停止,報(bào)警等外圍狀態(tài)。實(shí)際的工業(yè)電路,除了邏輯開關(guān)量,還有連續(xù)的模擬量需要處理,這時(shí)候就要用到所謂的模擬量輸入和輸出模塊了,一組模擬量,可以理解成多路開關(guān)量的結(jié)合體,它一般為0-10VDC,0-5VDC,0-20ma,4-20ma這些標(biāo)準(zhǔn)信號(hào),這些信號(hào)經(jīng)過PLC量化處理后,會(huì)給出一定的數(shù)字量和這些數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng),
而外圍電路同樣把自己的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成0-10VDC等數(shù)據(jù),和PLC的數(shù)據(jù)就可以掛鉤起來了。而因?yàn)橛辛四M量,PLC就可以利用這個(gè)功能來和外接的連續(xù)狀態(tài)量發(fā)生聯(lián)系,通過標(biāo)準(zhǔn)的0-10VDC等信號(hào)來控制外圍設(shè)備,或者通過這些信號(hào)來監(jiān)視外圍設(shè)備的狀態(tài),比如速度,溫度,壓力等等。
01變頻器的兩個(gè)作用變頻器的使用有兩個(gè)主要方面:一、以滿足控制要求的調(diào)速功能使用變頻器,主要用于恒轉(zhuǎn)矩和恒功率負(fù)載的場(chǎng)合的速度控制,這種情況選擇變頻器在設(shè)備的設(shè)計(jì)選型之初就進(jìn)行考慮,因?yàn)橐詫?shí)現(xiàn)控制策略為目的,所以其選型與電機(jī)配合度很高,也有可行的案例及先前的經(jīng)驗(yàn)作為參考。
二、以節(jié)能為目的的變頻器的使用,這是近幾年來越來越火的現(xiàn)象,在液體化工等行業(yè)應(yīng)用越來越廣,不僅僅是新建設(shè)備的電機(jī)控制考慮使用變頻器,在用的老舊的生產(chǎn)設(shè)備也紛紛進(jìn)行改造,目的就是節(jié)約再用電機(jī)的能耗,由于中國(guó)液體化工基數(shù)大,在用的設(shè)備大都是效率較低的低壓電機(jī)普通控制,其節(jié)能空間非常廣闊。液體化工中對(duì)于低壓電機(jī)使用變頻器,其目的是為了節(jié)能,而不是調(diào)速,因?yàn)橐后w化工電機(jī)主要控制的是加壓泵和風(fēng)機(jī),尤其是加壓泵的使用在液體化工中占用低壓電機(jī)的比例在909以上,是液體化工行業(yè)用電的部分。
液體化工所使用的機(jī)泵本身對(duì)于速度控制沒有特別要求,從工業(yè)生產(chǎn)方面看,現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度與生產(chǎn)控制沒有關(guān)系,而變頻器的使用是為了調(diào)的轉(zhuǎn)速,那么轉(zhuǎn)速與節(jié)能之間有什么關(guān)系呢?這應(yīng)用到變頻器的一種控制方式,U/F=常數(shù)的比例控制,從能源的方面看,這種控制方式使電機(jī)的電壓隨著頻率的降低而降低,從而使電機(jī)的功率變小,實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
如果流量調(diào)節(jié)降低幅度過大,那么壓力就會(huì)衰減過多,造成液體壓力不能到達(dá)下游生產(chǎn)設(shè)備,引起加壓泵的真空被破壞,加大流體在泵內(nèi)葉片間的磨損,損壞加壓泵同時(shí)也造成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)不出力即干磨,造成很大的能源浪費(fèi)。03實(shí)際案例比如:一座高十米的樓房,要想自來水能夠到達(dá)頂樓至少需要1公斤的壓力,如果使用變頻器控制加壓泵電機(jī)的方式來控制在頂樓自來水的流量,如果頂樓不用水或者用水很少,那么其變頻器接受的控制信號(hào)就會(huì)接近于4毫安,造成變頻器的輸出接近于0赫茲,造成電機(jī)轉(zhuǎn)速緩慢,使加壓泵出囗的自來水壓力很小。如果小于1公斤,
那么頂樓的自來水管道就沒有自來水,此時(shí)電機(jī)仍然在運(yùn)轉(zhuǎn),浪費(fèi)電能且損壞泵的葉輪,此時(shí)對(duì)于變頻器控制流量已經(jīng)沒有意義,只有當(dāng)變頻器輸出的頻率控制電機(jī)加壓泵出口壓力超過1公斤時(shí),其對(duì)于自來水的流量控制才有實(shí)質(zhì)作用,因此變頻器在一段區(qū)間內(nèi)失去了節(jié)能的作用。04經(jīng)驗(yàn)分享在廠里維護(hù)維修石油生產(chǎn)裝置中也發(fā)現(xiàn)這種問題,控制塔器底部液位的抽出泵在生產(chǎn)中不定期的會(huì)出現(xiàn)泵不上量的現(xiàn)象,泵修是否頻繁維修但無法排除故障,通過觀察、實(shí)驗(yàn)、分析得出變頻器輸出頻率過低造成抽出泵真空破壞而引發(fā)不上量的原因。通過對(duì)變頻器設(shè)置下限輸出頻率,調(diào)整4-20毫安對(duì)應(yīng)的變頻器輸出頻率范圍解決這種問題,后來對(duì)廠里所有的在用的低壓變頻器輸出下限值都進(jìn)行了設(shè)定,
由于變頻器控制的機(jī)泵后續(xù)工藝的垂直高度和管線不同,其泵出口的壓力值也不同。通過現(xiàn)象關(guān)閉泵出口手閥達(dá)到設(shè)定壓力值的方法找到每一臺(tái)變頻器的運(yùn)行頻率,終實(shí)現(xiàn)了變頻器輸出的頻率范圍,從現(xiàn)場(chǎng)使用看,廠內(nèi)加壓泵變頻器運(yùn)行的頻率范圍基本在16-41HZ之間。除了變頻器輸出的頻率范圍要進(jìn)行設(shè)定外,變頻器自帶的一些功能也需要進(jìn)行設(shè)定,對(duì)于參與自控的變頻器 電機(jī)泵需要設(shè)定自動(dòng)重啟功能,這樣在廠內(nèi)電壓波動(dòng)和晃點(diǎn)過程后,其電機(jī)能夠自動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn),快的恢復(fù)生產(chǎn)。
由于逆變電路采用IGCT作為功率器件,而IGCT本身不象IGBT那樣存在過電流退飽和效應(yīng),可以通過檢測(cè)集電極電壓上升來進(jìn)行短路檢測(cè),并通過門極關(guān)斷進(jìn)行保護(hù),所以必須通過霍爾電流傳感器,檢測(cè)到過電流,然后通過串聯(lián)在上下直流母線的二個(gè)保護(hù)用IGCT進(jìn)行關(guān)斷。由于直流環(huán)節(jié)存在共模電抗器和di/dt限制電抗器,導(dǎo)致整流橋輸出和濾波電容之間存在較大阻抗,這樣電網(wǎng)的浪涌電壓要通過整流橋形成浪涌電流,再通過濾波電容吸收的效果大大降低,為了保護(hù)整流二極管免受浪涌電壓的影響,
在整流橋輸出并聯(lián)了阻容吸收電路。箝位二極管保證了橋臂中外側(cè)的兩個(gè)IGCT承受的電壓不會(huì)超過一半的直流母線電壓,確切地說,應(yīng)該是對(duì)應(yīng)側(cè)濾波電容的電壓,所以外側(cè)的兩個(gè)IGCT不存在過壓?jiǎn)栴}。內(nèi)側(cè)的兩個(gè)器件仍要并聯(lián)電阻,以防止產(chǎn)生過壓。因?yàn)樵谕瑐?cè)二個(gè)器件同時(shí)處于阻斷狀態(tài)時(shí),內(nèi)側(cè)的器件承受的電壓可能超過一半的直流母線電壓,具體電壓取決于同側(cè)二個(gè)器件的漏電流匹配關(guān)系?! ∪绻患虞敵鰹V波器,三電平變頻器輸出時(shí)電機(jī)電流總諧波失真可以達(dá)到17左右,會(huì)引起電機(jī)諧波發(fā)熱,轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。輸出電壓跳變臺(tái)階為一半直流母線電壓,
dv/dt也較大,會(huì)影響電機(jī)絕緣,所以一般需配特殊電機(jī)。若要使用普通電機(jī),必須附加輸出濾波器。輸出濾波器有dv/dt濾波器和正弦波濾波器二種,dv/dt濾波器容量較小,只對(duì)電壓變化率起抑制作用,使電機(jī)絕緣不受dv/dt的影響,對(duì)電機(jī)運(yùn)行動(dòng)態(tài)性能的影響較小,如果系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求較高時(shí),適合采用,而且成本較低。