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內蒙古森鼎環保節能股份有限公司 張彬 董海英
摘要：文章介紹了艾默生公司變頻器EV3000在送料皮帶機上的應用，通過EC20係列PLC及模擬量處理，實現兩台EV3000變頻器之間的主從控製，實現皮帶的平滑啟動和主從運行。
Adoption of Industrial control production of Emerson in conveyor control，use EC20(PLC) adoption in principal and subordinate control.
關鍵詞：EV3000 EC20 變頻器 PLC 艾默生 皮帶機 啟動控製
前言：包鋼煉鐵廠綜合料場皮帶傳送係統采用132KW兩台電機（一主一從）進行傳動。原有係統采用接觸器啟動。傳送皮帶長度大約在500米(mi)左(zuo)右(you)。正(zheng)常(chang)情(qing)況(kuang)下(xia)直(zhi)接(jie)啟(qi)動(dong)對(dui)係(xi)統(tong)沒(mei)有(you)影(ying)響(xiang)，但(dan)是(shi)當(dang)發(fa)生(sheng)送(song)料(liao)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)意(yi)外(wai)故(gu)障(zhang)而(er)造(zao)成(cheng)停(ting)機(ji)時(shi)，係(xi)統(tong)檢(jian)修(xiu)結(jie)束(shu)後(hou)要(yao)求(qiu)再(zai)啟(qi)動(dong)時(shi)，就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)啟(qi)動(dong)非(fei)常(chang)困(kun)難(nan)，造(zao)成(cheng)接(jie)觸(chu)器(qi)過(guo)熱(re)燒(shao)毀(hui)甚(shen)至(zhi)發(fa)生(sheng)因(yin)過(guo)電(dian)流(liu)造(zao)成(cheng)相(xiang)間(jian)短(duan)路(lu)的(de)現(xian)象(xiang)。若(ruo)采(cai)用(yong)一(yi)般(ban)常(chang)用(yong)的(de)降(jiang)壓(ya)軟(ruan)啟(qi)動(dong)方(fang)式(shi)，由(you)於(yu)啟(qi)動(dong)力(li)矩(ju)與(yu)電(dian)壓(ya)的(de)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)，因(yin)此(ci)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)實(shi)現(xian)重(zhong)載(zai)啟(qi)動(dong)。為(wei)此(ci)，我(wo)們(men)采(cai)用(yong)艾(ai)默(mo)生(sheng)公(gong)司(si)的(de)EV3000係列高轉矩、高精度變頻器作為電機控製核心，配合EC20係列PLC實現兩台變頻器的主從控製，實現兩台電機同頻率或負荷平衡運轉。
1、變頻控製係統
1.1係統參數：
皮帶電機為132KW，電流245A，四極，轉速1480 R/MIN
設計采用EV3000-4T132G（高性能）係列變頻器。 配合EC20係列PLC及模擬量組合模塊5AM（四模入、一模出），通過PLC作PID閉環控製。其中主變頻器的給定采用數字量設定或模擬量設定均可，將主變頻器的輸出頻率作為PID的給定量，將從變頻器的輸出頻率作為PID反饋環節，PID輸出量作為從變頻器的給定值，從而實現主、從變頻器的頻率一致運行。具體原理參見附圖一至五
1.2變頻參數設置
主變頻：
F0.02=4 V/F控製 F0.03=0 數字設定，由麵板給出
F0.04=50 主機給定 F0.05=1 端子控製
F0.10=60S 加速時間 F0.11=20 減速時間
由於現場不具備電機調諧運行（接手無法打開），因此控製方式采用V/F控製，電機參數F1.00-1.08按電機實際參數設置。
F2.09=1 停機方式為自由停車
F6.08=0 AO1輸出信號為實際運行頻率
F6.09=3 AO2輸出信號為實際運行電流
F6.12=20% AO2信號輸出偏置為20%
具體原因是：由於AO2信號送入樓上控製站計算機室，控製站PLC要求信號為4-20MA。因此，當變頻器輸出電流信號為4MA時，對應實際電流為0；即將4MA/20MA=20% ，輸出偏置即位20%。
從變頻：
F0.02=4 V/F控製 F0.03=5 模擬設定，由PLC給出
F0.05=1 端子控製
F0.10=60S 加速時間 F0.11=20 減速時間
F2.09=1 停機方式為自由停車
F6.08=0 AO1輸出信號為實際運行頻率
F6.09=3 AO2輸出信號為實際運行電流
F6.12=20% AO2信號輸出偏置為20%
2、PLC控製係統
2.1 PLC硬件配置
由主機EC20-1410BRA、模擬量組合EC20-5AM (四入一出)構成。其中輸入的一通道為主變頻器的實際運行頻率；二通道為從變頻器的實際運行頻率，輸入信號均為4-20MA；輸出為從變頻器的給定值，信號為0-10V。
2.2變頻控製PID程序
LD SM1
TO 0 400 16#1 1 5AM模塊初始化
LD SM1
TO 0 600 16#3311 1 輸入1、2通道為電流信號3、4通道關閉。
LD SM1
TO 0 650 16#0 1 輸出通道為0-10V信號
LD SM1
TO 0 500 16#1 1 通道設置更改允許
LD SM1
TO 0 800 16#1 1 輸入通道設置更改確認
LD SM1
TO 0 801 16#1 1 輸出通道設置更改確認
LD SM0
FROM 0 100 D100 1 讀通道1數值（主變頻運行頻率）
LD SM0
FROM 0 101 D101 1 讀通道2數值（從變頻運行頻率）
LD SM0
MOV D101 D21 通道2數值作為PID反饋值。
LD SM0
TO 0 0 D22 1 PID輸出信號從輸出通道輸出（作為從變頻給定）
LD SM0
CALL PID_EXE 調用PID執行程序
LD SM0
CALL PID_SET 調用PID設置程序
PID子程序
LD SM0
PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D
LD SM0
MOV D100 D20 //設定目標值
MOV 10 D0 //采樣時間(Ts) 範圍為1～32767(ms)但比運算周期短的時間數值無法執行
MOV 33 D1 //動作方向
MOV 0 D2 //濾波時間常數
MOV 1000 D3 //比例增益(Kp) MOV 1 D4 //積分時間TI MS
MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分時間
MOV 0 D15 //輸入變化量MOV 0 D16 //輸入變化量
MOV 2000 D17 //輸出上限設MOV 0 D18 //輸出下限設
2.3實際參數調整設置
最後經多次修改和調試，確定比例係數為10，積分時間為100毫秒，微分時間為零。經過運行發現能夠滿足現場的生產工藝，主、從皮帶平穩啟動。
3、連鎖控製
連鎖控製主要實現如下功能：
一、啟動時主、從變頻器一起啟動，一起停止。
二、任何一台變頻器故障，則另外一台變頻器立即停止。
連鎖控製的實現通過中間繼電器（設計院設計，可以通過PLC實現）
4、實際運行情況：
經過2個月左右的運行發現，係統能夠運行非常穩定，皮帶啟動電流為120A左右，主、從變頻器啟動頻率完全一致，啟動電流主變頻器略大於從變頻器，啟動平穩可靠，完全能夠滿足生產要求。 EV3000變頻器設置麵板具有中文顯示功能，而且參數設置非常簡單，便於現場的維護；該gai係xi列lie變bian頻pin器qi在zai過guo載zai能neng力li方fang麵mian非fei常chang的de強qiang。由you於yu變bian頻pin器qi在zai初chu期qi調tiao試shi時shi，皮pi帶dai電dian機ji的de抱bao閘zha沒mei有you打da開kai，且qie減jian速su機ji的de油you泵beng電dian機ji沒mei有you啟qi動dong，當dang時shi的de過guo載zai電dian流liu幾ji乎hu達da到dao450A，在大電流限幅下運行了十幾秒，變頻器沒有發生任何故障。
參考文獻
①艾默生公司EV3000係列通用變頻器 艾默生網絡能源有限公司
②新型PID控製及其應用 機械工業出版社 陶永華
③EC20係統手冊 艾默生網絡能源有限公司
④通用變頻器及其應用 機械工業出版社 韓安榮
⑤電機拖動與控製 西安電子科技大學出版社 劉保錄
⑦EC20-5AM使用說明 艾默生網絡能源有限公司
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