随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展,使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外,由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控制。
变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机 进行调速控制,有许多优点,如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电动机的正反转切换,可以进行高额度的起停运转,可以进行电气制动,可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强,在运行过程中能随时检测到各种故障,并显示故障类别(如电网瞬时电压 降低,电网缺相,直流过电压,功率模块过热,电机短路等),并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能,不仅保护了变频器,还保护了电机不易损坏。
PLC特点:第一,可靠性高、抗干扰能力强,平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二,编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器 控制形式的梯形图编程方式,很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等,进一步简化了编程。第三,设计安装容易,维护工作量少。第四,适用于恶劣的工业环境,采用封装 的方式,适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五,与外部设备连接方便,采用统一接线方式的可拆装的活动端子排,提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六,功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。
在应用PLC系统设计时,应遵循以下的基本原则,才能保证系统工作的稳定。
(1)最大限度地满足被控对象的控制要求;
(2)系统结构力求简单;
(3)系统工作要稳定、可靠;
(4)控制系统能方便的进行功能扩展、升级;
(5)人机界面友好。
本系统中,为了实现能源的充分利用和生产的需要,需要对电机进行转速调节,考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性,采用ABB公司的ABBACS800变频器,系统中由S7-200系列PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7-200PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法,大量采用代码重用,减少软件的开发和维护。系统利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。
1 本设计的控制要求
1)系统要求用户能够的直观了解现场设备的工作状态及水位的变化;
2)要求用户能够远程控制变频器的启动和停止;
3)用户可自行设置水位的高低,以控制变频器的起停;
4)变频器及其他设备的故障信息能够及时反映在远程PLC上;
5)具有水位过高、过低报警和提示用户功能;
2 本设计控制结构
由于现场有一台电机作为被控对象,可以使用单台PLC进行单个对象的控制,只要适当的选用高性能的PLC,完全能够胜任此功能。系统控制结构如图1所示。
图2PLC水位控制流程图
5 程序结构 本程序分为三部分:主程序、各个子程序、和中断程序(见第四章)。逻辑运算及报警处理等放在主程序中。系统初始化的一些工作及液位显示放在子程序中完成,用以节省时间。利用定时中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制。在本系统中,只用比例积分控制,确定增益和时间常数为:增益Kc=0.25;采样时间Ts=0.1S;积分时间Ti=30S;微分时间Td=0S。 6 PLC编程软件 本设计使用的是软件是STEP7-Micro/WIN,该软件主要协助用户开发应用程序,除了具有创建程序的相关功能,还有一些文档管理等工具性功能,还可直接通过软件设置PLC的工作方式、参数和运行监控等。 该软件可以工作于联机和离线两种工作方式,所谓联机是指直接与PLC连接,允许两者之间进行通信,如上装或下载用户程序和组态数据等。离线则是指不直接与PLC联系,所有程序及参数暂时存入磁盘,联机后再下载至PLC。免责声明:本文仅代表作者个人观点,与自动化网无关。对本文及其中内容、文字的真实性、完整性、及时性,本站不作任何保证或承诺。请读者仅供参考。
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