1. 大型网络化
主要是朝DCS方向发展,使其具有DCS系统的一些功能。网络化和通信能力强是PLC发展的一个重要方面,向下可将多个PLC、I/O框架相连,向上与工业计算机、以太网、MAP网等相连构成整个工厂的自动化控制系统。
2. 多功能
随着自调整、步进电机控制、位置控制、伺服控制等模块的出现,使PLC控制领域更加宽广。
3.1.7 PLC的选型
潜水泵、喷洒泵可变频运行也可工频运行,需PLC的16个输出点,变频器的运行与关断由PLC的1个输出点,控制变频器使电机正转需1个输出信号控制,报警器的控制需要1个输出点,输出点数量一共9个。控制起动和停止需要2个输入点,变频器极限频率的检测信号占用PLC2个输入点,系统自动/手动起动需1输入点,手动控制电机的工频/变频运行需6个输入点,控制系统停止运行需1个输入点,检测电机是否过载需3个输入点,共需19个输入点。系统所需的输入/输出点数量共为35个点。本系统选用FXos-30MR-D型PLC。
3.1.8 PLC的接线
Y0接伺服电机控制M1的变频运行,Y1接潜水泵控制M1的工频运行;Y2接加料机控制M2的变频运行,Y3接清洗罐控制M2的工频运行;Y4接喷洒阀控制M3的变频运行,Y5接清洗阀控制M3的工频运行。
X0接伺服电源,X1接潜水泵,X2接变频器的FU接口,X3接变频器的OL接口,X4接M1的热继电器,X5接M2的热继电器,X6接M3的热继电器。
为了防止出现某台电动机既接工频电又接变频电设计了电气互锁。在同时控制M1电动机的两个接触器KM1、KM0线圈中分别串入了对方的常闭触头形成电气互锁。频率检测的上/下限信号分别通过OL和FU输出至PLC的X2与X3输入端作为PLC增泵减泵控制信号
U3-34U3-350VSB9SB8SB7SB6SB5SB4SB3X03X08X04X05X06X07X09X10X11X12X13X14X15X16X17SB2线号X00SB1SB18SB10SB14SB13SB19SB17SB16SB15X18X19X20X21X22X23SB12SB11X01X02A00A01A02A03A04A05A06A07注释液位清伺潜加洗服水料搅电泵机拌机喷洒电磁阀清洗电磁阀喷洒泵运行左出水阀泵本右电1地出热或或水丝泵远阀2程手动或自动手光光右左备急左右动电电点点复用停转转一二动动位变频故障一变频故障二压力流量温度+24VAC220V091002110003010406050709081011000102030405060708L1 L2/NCOM图3.3 PLC的接线图
CP1HXA40DT1-D02Y3Y6comcom0008Y7Y8Y9Y10Y11Y4Y50103040506070910111213Y12Y131415Y14Y15Y0Y1Y2OV加料机清洗搅拌喷洒电磁阀清洗电磁阀变频运行124V左出水阀右出水阀变频运行2伺服电机潜水泵速度1速度2速度3电热丝报警器备用
3.2 控制元件 3.2.1变频器
1. 变频器的构成
通常由变频器主电路(IGBT、BJT、或GTO作逆变元件)给异步电动机提供调压调频电源。此电源输出的电压或电流及频率,由控制回路的控制指令进行控制。而控制指令则根据外部的运转指令进行运算获得。对于需要更精密速度或快速响应的场合,运算还应包含由变频器主电路和传动系统检测出来的信号和保护电路信号,即防止因变频器主电路的过电压、过电流引起的损失外,还应保护异步电动机及传动系统等。
图3.4 变频器的构成
给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分,称为主电路。图3.5所示是典型的电压逆变器的例子,其主电路由三部分构成,将工频电源变换为直流功率的“整流器”,吸引在整流和逆变时产生的电压脉动的“平波回路”以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。另外,异步电动机需要制动时,有时要附加“制动回路”。
① 整流器
最近大量使用的是二极管的交流器,图3.5所示,它把工频电源变换为直流电源。可用两组晶体管交流器构成可逆变流器,由于其功率方向可逆,可以进行再生运转。
② 平波回路
在整流器整流后的直流电压中,含有电源6倍频率的脉动电压,此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动,采用电感和电压吸收脉动电压(电流)。装置容量小时,如果电源和主电路的构成器件有余量,可以省去电感采用简单的平波回路。
③ 逆变器
同整流器相反,逆变器的作用是将直流功率变换为所需要频率的交流功率,根据PWM控制信号使6个开关器件导通、关断,就可以得到三相频率可变的交流输出。
④制动回路
异步电动机在再生制动区域使用时(转差率为负),再生能量储存于平波回路电容器中,使直流电压升高。一般说来,由机械系统(含电动机)惯量积蓄的能量比电容能储存的能量大,需要快速制动时,可用由逆变流器向电源反馈或设置制动回路(开关和电阻)把再生功率消耗掉,以免直流电路电压上升。
图3.5 典型的电压型逆变器一例
2.变频器的特点
变频器具有过压、欠压、过流、过载、短路、失速等自动保护功能。能实现
电机软起动,减小电气和机械冲击噪音,延长设备使用寿命。
喷洒系统主要有以下几个特点:
(1) 节能:变频调速恒压喷洒设备使整个喷洒系统始终保持最优工作状态节电率可达35%—60% ,这一特点已被广大用户所认识并带来效益。
(2) 占地面积小,投人少,效率高。 (3) 配置灵活,功能齐全,自动化程度高。
(4) 由于变频恒压调速直接从水源喷洒,减少了原有喷洒方式的二次污染,大大降低水质污染的可能性。
(5) 通过通信控制,可以实现无人值守,节省了人力物力。 3.变频器的选型
根据设计的要求,本系统选用VFD450B43A系列变频器,如下图所示: