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(jī)所拖動(dòng)的系統(tǒng)也越來越復(fù)雜，相互關(guān)聯(lián)的設(shè)備和物料也越來越多，對速度的變化的擾動(dòng)越來越敏感。同時(shí)，一個(gè)大型系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)由于工況的變化，系統(tǒng)檢查，性能測量等原因，在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，對變頻器轉(zhuǎn)速的控制系統(tǒng)在開環(huán)狀態(tài)和閉環(huán)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在每一次轉(zhuǎn)換中，速度的劇烈變化都會(huì)使設(shè)備運(yùn)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(yīng)用中，對變頻器轉(zhuǎn)速給定系統(tǒng)用plc進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到進(jìn)行開環(huán)，閉環(huán)工作狀態(tài)，給定操作源轉(zhuǎn)換的環(huán)境下，變頻器轉(zhuǎn)速輸出無振蕩，電機(jī)速度變化平滑，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

從1999年到2005年，對變頻器的速度給定的PLC程序進(jìn)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(diǎn)控制，速度扼制）的開環(huán)/閉環(huán)轉(zhuǎn)換的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

一、PID運(yùn)算

在本文中對高壓變頻器進(jìn)行轉(zhuǎn)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(yùn)算輸出轉(zhuǎn)速信號驅(qū)動(dòng)變頻的。應(yīng)用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列的PLC產(chǎn)品。應(yīng)用其內(nèi)部配置的PID運(yùn)算模塊流程如下：

1．選擇循環(huán)

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

2．設(shè)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?qū)傻拇a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?，?/span>PID向?qū)傻拇a將不能正確執(zhí)行。

（3）正?；h(huán)定點(diǎn)。對于循環(huán)定點(diǎn)，您可以輸入雙字地址或0.0至1.0之間的實(shí)數(shù)常量。

（4）循環(huán)增益、循環(huán)采樣時(shí)間、循環(huán)積分時(shí)間、循環(huán)微分時(shí)間設(shè)定。

3．設(shè)定循環(huán)輸入及輸出選項(xiàng)

（1）設(shè)定輸入和過程變量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）輸出值通過運(yùn)算和取整轉(zhuǎn)化為整數(shù)值。

4．設(shè)定循環(huán)警報(bào)選項(xiàng)

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

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

5．為計(jì)算內(nèi)存區(qū)域

（1）PID計(jì)算需要內(nèi)存空間，存儲暫時(shí)結(jié)果。您需要此計(jì)算區(qū)域的起始V內(nèi)存字節(jié)地址。

（2）可選：增加PID手動(dòng)控制。

6．初始化子程序及中斷程序

（1）PID運(yùn)算前，應(yīng)用子程序?qū)芈繁磉M(jìn)行初始化。

（2）PID指令用于定時(shí)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，減少出錯(cuò)率和提高工作效率。在價(jià)紹的程序中，PID運(yùn)算都放在定時(shí)中斷0中，將設(shè)定輸入，運(yùn)算進(jìn)行，結(jié)果輸出三個(gè)數(shù)值量轉(zhuǎn)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(shè)備程序的通用化和維護(hù)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化。

1．將設(shè)定變量輸入進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化后對輸入PID回路表

2．將設(shè)備運(yùn)行的閉環(huán)反饋信號標(biāo)準(zhǔn)化輸入PID回路表

在回路表中，只應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，所有的外部參數(shù)都必須經(jīng)過轉(zhuǎn)換，成為標(biāo)準(zhǔn)實(shí)數(shù)后才能輸入回路表。

3．將運(yùn)算得出的標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果轉(zhuǎn)換為整數(shù)變量

回路表輸出的值是標(biāo)準(zhǔn)實(shí)數(shù)，將其轉(zhuǎn)化為外部的數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)。

4．PID運(yùn)算進(jìn)行

在此程序中，設(shè)定PID的運(yùn)算的地址是100，自動(dòng)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(shè)備調(diào)試，運(yùn)行中所產(chǎn)生的應(yīng)用方法。程序進(jìn)行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化在工業(yè)應(yīng)用中，是當(dāng)其中一個(gè)程序段在理論上可行，并通過現(xiàn)場環(huán)境考驗(yàn)合格后，才可以列為一個(gè)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(shí)間和調(diào)試時(shí)間，且當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)，還能大大減輕對程序檢查，判斷時(shí)間。

三、直接切換

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

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

2．將輸出的模擬由開環(huán)的給定轉(zhuǎn)為閉環(huán)給定

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

4．閉環(huán)初始化結(jié)束后運(yùn)行PID運(yùn)算，進(jìn)行閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)：

5．在閉環(huán)狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換為開環(huán)狀態(tài)運(yùn)行，通過閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)位的變化中止中斷：

6．實(shí)際應(yīng)用

2000年，630KW變頻器在豆壩電廠4號機(jī)組引風(fēng)機(jī)上運(yùn)行，總結(jié)性能如下：

（1）PLC程序簡單，可靠。

（2）從開環(huán)向閉環(huán)轉(zhuǎn)換穩(wěn)定，電廠在機(jī)組啟用時(shí)，采用開環(huán)運(yùn)行對鍋爐點(diǎn)火，發(fā)電后切到閉環(huán)保持運(yùn)行穩(wěn)定，滿足機(jī)組運(yùn)行要求。

（3）從閉環(huán)切到開環(huán)時(shí)，要將轉(zhuǎn)速調(diào)到一個(gè)特定值，此時(shí)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(shí)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速階躍，風(fēng)機(jī)輸出風(fēng)量有波動(dòng)。

四、節(jié)點(diǎn)控制

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

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

2．在中斷程序中，加入累加運(yùn)算的速度設(shè)定程序：

3．開環(huán)運(yùn)行轉(zhuǎn)為閉環(huán)運(yùn)行時(shí)的程序和直接切換的程序段一致，從閉環(huán)轉(zhuǎn)為開環(huán)運(yùn)行時(shí)的程序段更改為：

4．開環(huán)轉(zhuǎn)速輸出給定程序段：

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

6．實(shí)際應(yīng)用

2003年，在云南天然氣化工廠供水提升泵站應(yīng)用，總結(jié)特點(diǎn)如下：

（1）開閉環(huán)間切換沒有階躍，轉(zhuǎn)換平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)開閉環(huán)切換時(shí)速度不變的性能。

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

五、速度扼制

在節(jié)點(diǎn)控制的方案中，雖實(shí)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(diǎn)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(yīng)用的范圍，同時(shí)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(shí)現(xiàn)變頻器開閉環(huán)工作的無階躍轉(zhuǎn)換。

1．轉(zhuǎn)速最終輸出只采用累加變量的值，所有關(guān)于運(yùn)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(cè)的波動(dòng)在此環(huán)節(jié)得到扼制。

2．PID在中斷開始運(yùn)行同時(shí)開始運(yùn)算：

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

4．轉(zhuǎn)速最終輸出只采用累加變量的值，所有關(guān)于運(yùn)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(cè)的波動(dòng)在此環(huán)節(jié)得到扼制。

5．通過對已輸出轉(zhuǎn)速變量值與應(yīng)輸出轉(zhuǎn)速變量值的差值運(yùn)算，并通過對運(yùn)算值的比較，將對轉(zhuǎn)速的調(diào)速轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換段：

7．多操作源切換：

8．實(shí)際應(yīng)用

2005年，東莞糖業(yè)1600KW引風(fēng)機(jī)上應(yīng)用，總結(jié)特點(diǎn)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(shí)現(xiàn)多信號源給定的無擾動(dòng)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(shè)定限制要求降低，大大減輕了閉環(huán)PID設(shè)定時(shí)的計(jì)算和測試工作量。

六、結(jié)束語

在電力電子系統(tǒng)中，硬件是設(shè)備的身體，軟件是設(shè)備的靈魂。在自動(dòng)化程度越來越*的工業(yè)環(huán)境中，其應(yīng)用的設(shè)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(gè)設(shè)計(jì)思想明確，結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)軟件，不僅可以加快設(shè)備初期調(diào)試的速度，操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保障設(shè)備長期平穩(wěn)運(yùn)行，在各種狀況下不出現(xiàn)危及設(shè)備運(yùn)行安全的波動(dòng)