西門子6ES7312-5BF04-0AB0安裝調(diào)試

隨著變頻器的功率不斷加大，從500KW，1000KW，2000KW電機所拖動的系統(tǒng)也越來越復雜，相互關聯(lián)的設備和物料也越來越多，對速度的變化的擾動越來越敏感。同時，一個大型系統(tǒng)的運轉由于工況的變化，系統(tǒng)檢查，性能測量等原因，在電動機運行過程中，對變頻器轉速的控制系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)和閉環(huán)狀態(tài)的轉換。在每一次轉換中，速度的劇烈變化都會使設備運行工況惡化，操作人員精神緊張，在經(jīng)過多年變頻器的調(diào)試應用中，對變頻器轉速給定系統(tǒng)用plc進行優(yōu)化，達到進行開環(huán)，閉環(huán)工作狀態(tài)，給定操作源轉換的環(huán)境下，變頻器轉速輸出無振蕩，電機速度變化平滑，系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

從1999年到2005年，對變頻器的速度給定的PLC程序進行不斷的優(yōu)級化，經(jīng)過不同工作場合，形成了三種類型（直接切換，節(jié)點控制，速度扼制）的開環(huán)/閉環(huán)轉換的典型系統(tǒng)結構。

一、PID運算

在本文中對高壓變頻器進行轉速的開環(huán)和閉環(huán)控制，將各種控制信號和反饋信號輸入PLC，完成速度控制的運算輸出轉速信號驅動變頻的。應用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC產(chǎn)品。應用其內(nèi)部配置的PID運算模塊流程如下：

1．選擇循環(huán)

配置哪一個PID循環(huán)?不同的PLC支持不同數(shù)目的PID循環(huán)。

2．設定循環(huán)參數(shù)

（1）PID指令V內(nèi)存內(nèi)的36字節(jié)參數(shù)表。您必須此表的地址，作為直接V內(nèi)存字節(jié)地址。

（2）不建議為參數(shù)表地址創(chuàng)建符號名。PID向導生成的代碼使用此參數(shù)表地址創(chuàng)建操作數(shù)，作為參數(shù)表內(nèi)的相對偏移量。如果您為參數(shù)表地址創(chuàng)建符號名，然后改變?yōu)樵摲柕牡刂罚?/span>PID向導生成的代碼將不能正確執(zhí)行。

（3）正常化循環(huán)定點。對于循環(huán)定點，您可以輸入雙字地址或0.0至1.0之間的實數(shù)常量。

（4）循環(huán)增益、循環(huán)采樣時間、循環(huán)積分時間、循環(huán)微分時間設定。

3．設定循環(huán)輸入及輸出選項

（1）設定輸入和過程變量轉化為標準值。

（2）輸出值通過運算和取整轉化為整數(shù)值。

4．設定循環(huán)警報選項

（1）位是否應設定低數(shù)值警報?如果是，可以為警報地址輸入位地址或已經(jīng)定義符號，并低警報限制值。

（2）位是否應設定高數(shù)值警報?如果是，可以為警報地址輸入位地址或已經(jīng)定義符號，并高警報限制值。

5．為計算內(nèi)存區(qū)域

（1）PID計算需要內(nèi)存空間，存儲暫時結果。您需要此計算區(qū)域的起始V內(nèi)存字節(jié)地址。

（2）可選：增加PID手動控制。

6．初始化子程序及中斷程序

（1）PID運算前，應用子程序對回路表進行初始化。

（2）PID指令用于定時發(fā)生的中斷程序中。

7．生成PID代碼

8．PID算法

二、通用程序塊

編程中，將經(jīng)常用到的程序段進行標準化，減少出錯率和提高工作效率。在價紹的程序中，PID運算都放在定時中斷0中，將設定輸入，運算進行，結果輸出三個數(shù)值量轉換和回路表地址的程序段集合成為通用的程序模塊，在所有程序中都是一致的，保證設備程序的通用化和維護時標準化。

1．將設定變量輸入進行標準化后對輸入PID回路表

2．將設備運行的閉環(huán)反饋信號標準化輸入PID回路表

在回路表中，只應用標準實數(shù)進行運算，所有的外部參數(shù)都必須經(jīng)過轉換，成為標準實數(shù)后才能輸入回路表。

3．將運算得出的標準化結果轉換為整數(shù)變量

回路表輸出的值是標準實數(shù)，將其轉化為外部的數(shù)值標準。

4．PID運算進行

在此程序中，設定PID的運算的地址是100，自動生成回路表，使用100到136的地址用于回路表。

5．通用程序塊的采用，是在對設備調(diào)試，運行中所產(chǎn)生的應用方法。程序進行系列化，標準化在工業(yè)應用中，是當其中一個程序段在理論上可行，并通過現(xiàn)場環(huán)境考驗合格后，才可以列為一個通用程序塊。在編程中，可以不必考慮程序內(nèi)部的邏輯，中考慮程序的輸入與輸出映射，這樣不但能節(jié)約大量的編程時間和調(diào)試時間，且當出現(xiàn)問題時，還能大大減輕對程序檢查，判斷時間。

三、直接切換

在高壓變頻的先期應用中，相對于設備的工作環(huán)境，操作要是，對于轉速控制的方案是采用的是直接對開/閉環(huán)進行切換，其程序如下：

1．在開環(huán)運行狀態(tài)中，接收到切入閉環(huán)工作的信號后，將PID運算的回路表進行初始化，寫入采樣時間，比例增益，積分時間，微分時間。

2．將輸出的模擬由開環(huán)的給定轉為閉環(huán)給定

3．啟用1秒時間用地開環(huán)運行狀態(tài)轉為閉環(huán)工作狀態(tài)的緩沖，并將開環(huán)運行的速度參數(shù)用于閉環(huán)運行的初始參數(shù)：

4．閉環(huán)初始化結束后運行PID運算，進行閉環(huán)運行狀態(tài)：

5．在閉環(huán)狀態(tài)運行時，轉換為開環(huán)狀態(tài)運行，通過閉環(huán)運行狀態(tài)位的變化中止中斷：

6．實際應用

2000年，630KW變頻器在豆壩電廠4號機組引風機上運行，總結性能如下：

（1）PLC程序簡單，可靠。

（2）從開環(huán)向閉環(huán)轉換穩(wěn)定，電廠在機組啟用時，采用開環(huán)運行對鍋爐點火，發(fā)電后切到閉環(huán)保持運行穩(wěn)定，滿足機組運行要求。

（3）從閉環(huán)切到開環(huán)時，要將轉速調(diào)到一個特定值，此時閉環(huán)輸出和開環(huán)給定一致后方能切換，使操作人員工作量加大，且易出現(xiàn)切換時風機轉速階躍，風機輸出風量有波動。

四、節(jié)點控制

在多臺高壓變頻器的應用中，設備用戶要求閉環(huán)運行狀態(tài)向開環(huán)狀態(tài)切換時的速度不變，操作簡單，避免操作失誤時出現(xiàn)速度大的階躍，避免電機和設備運行中的沖擊。在中期采用了節(jié)點控制的方案：

（1）速度調(diào)節(jié)由電位器改為按鈕或開關控制，別為升速控制和降速控制，中斷運行設定從閉環(huán)給定開通變?yōu)檫\行后即開通，不設置關閉：

2．在中斷程序中，加入累加運算的速度設定程序：

3．開環(huán)運行轉為閉環(huán)運行時的程序和直接切換的程序段一致，從閉環(huán)轉為開環(huán)運行時的程序段更改為：

4．開環(huán)轉速輸出給定程序段：

5．在運行中，為監(jiān)視內(nèi)部轉速設定的參數(shù)值，將內(nèi)部的累加設定參數(shù)送到一個模擬量輸出：

6．實際應用

2003年，在云南天然氣化工廠供水提升泵站應用，總結特點如下：

（1）開閉環(huán)間切換沒有階躍，轉換平穩(wěn)，實現(xiàn)開閉環(huán)切換時速度不變的性能。

（2）操作方便，簡單，在狀態(tài)轉換中避免了操作失誤引發(fā)的設備波動。

五、速度扼制

在節(jié)點控制的方案中，雖實現(xiàn)了開環(huán)狀態(tài)工作與閉環(huán)狀態(tài)工作的無階躍切換，但是其控制方式是采用節(jié)點方式控制，與工業(yè)上通用的電位器控制和4-20mA電流控制不相匹配，限制了應用的范圍，同時對內(nèi)部參數(shù)量顯示，占用了輸出端口資源。在最新的方案中，采用速度扼制的原理來實現(xiàn)變頻器開閉環(huán)工作的無階躍轉換。

1．轉速最終輸出只采用累加變量的值，所有關于運行狀態(tài)的速度調(diào)節(jié)都映射到累加器的升速和降狀態(tài)位上，前側的波動在此環(huán)節(jié)得到扼制。

2．PID在中斷開始運行同時開始運算：

3．在PLC通電后，啟動中斷和對PID回路表賦值，在運行算不對其回路表采樣，增益，積分，微分參數(shù)進行更改，PID和中斷一直保持平穩(wěn)運行，不進行狀態(tài)更改。

4．轉速最終輸出只采用累加變量的值，所有關于運行狀態(tài)的速度調(diào)節(jié)都映射到累加器的升速和降速狀態(tài)位上，前側的波動在此環(huán)節(jié)得到扼制。

5．通過對已輸出轉速變量值與應輸出轉速變量值的差值運算，并通過對運算值的比較，將對轉速的調(diào)速轉化為扼制環(huán)節(jié)的上升，下降，保持的狀態(tài)位：

6．開環(huán)狀態(tài)控制和閉環(huán)狀態(tài)控制的轉換段：

7．多操作源切換：

8．實際應用

2005年，東莞糖業(yè)1600KW引風機上應用，總結特點如下：

（1）信號給定、輸出與現(xiàn)場工業(yè)接口相互匹配。

（2）可以實現(xiàn)多信號源給定的無擾動相互切換。

（3）在調(diào)試中，通過觀測扼制環(huán)節(jié)就明了速度調(diào)節(jié)流程，減輕了調(diào)試程序的工作量。

（4）速度的上升率和下降率通過累加環(huán)節(jié)調(diào)整，對PID環(huán)節(jié)設定限制要求降低，大大減輕了閉環(huán)PID設定時的計算和測試工作量。

六、結束語

在電力電子系統(tǒng)中，硬件是設備的身體，軟件是設備的靈魂。在自動化程度越來越*的工業(yè)環(huán)境中，其應用的設備容量越來越大，對其的安全性，穩(wěn)定性，易操作性都提出了更高的要求。一個設計思想明確，結構合理，運行穩(wěn)定的驅動軟件，不僅可以加快設備初期調(diào)試的速度，操作人員的勞動強度，還能保障設備長期平穩(wěn)運行，在各種狀況下不出現(xiàn)危及設備運行安全的波動