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摘要:变频器在工业领域的使用越来越广泛,本文从实践的角度,论述了不同领域和设备在变频器使用上的共性问题,着重论述了变频器在实际应用过程中选择、安装、维护的常见问题和解决方法。
关键词:变频器选择安装维护
0引言
据统计,工业用电中60%~70%的电量被电动机所消耗,而这些电中,又有约90%被三相交流异步电动机所消耗,可见电动机用量之大。变频器的出现,使得交流电动机调速困难、交变速设备结构复杂且效率和可靠性不尽人意的缺点得以改善。在我国,变频器已在各行各业得到推广应用,基于变频器的交流电机变频调速系统具有调速方便、体积小、噪声小、能耗低、保护功能完善、组态灵活、可靠性强、智能化、数字化、网络化、易维护等特点,每年以20%的递增量在发展。因此,合理的使用和维护变频器对自动化工程人员来说至关重要。
1变频器的选择
1.1品牌的选择目前,国内市场上的变频器品牌多达上百种,应根据项目的预算,项目要求和个人熟悉程度等多种因素综合考虑品牌和型号。就市场占有量来说,日本的东芝、三菱、富士、松下等大公司是世界上重要的变频器生产厂家,在我国有较大的市场份额;ABB、西门子、施耐德等欧美品牌也相继进入中国;LG、三星、现代重工等韩国的后起之秀也在争夺中国市场;当然,国内的台达、台安、时代、康沃等公司也占有一席之地。总体而言,欧美国家的产品以性能先进、环境适应能力强而著称;日本产品以外型小巧、功能丰富而闻名;我国港澳台的产品以功能简单实用而流行;大陆产品则以价格低廉、功能专用、简单而广泛应用。
1.2类型的选择工业中使用的变频器可以分为通用变频器和专用变频器两大类,主要技术指标有:控制方式、启动转矩、转矩和转速控制精度、控制信号种类、速度控制方式、通信借口等等。变频器的操作方式灵活,接口易和上位机通信,从实际应用角度看,中小型容量的变频器以U/f控制方式为主,属于通用型变频器,还有一类具有矢量控制功能的变频器,性能好、价格高,但价格也比U/f控制的要贵的多;而直接转矩控制方式的变频器动态性能好,转矩控制精度高,代表了当代变频器技术的最高水平。
1.3其它应考虑的问题
1.3.1选择合适的容量:应以电动机的额定电流和负载特性为依据,总的负载电流不超过变频器的额定电流,频繁工作或重载时可增大容量。
1.3.2考虑负载的类型:根据实际负载,存在恒功率负载、恒转矩负载、降转矩负载三种类型。风机类、泵类负载属于降转矩负载特性,一般宜采用具有U/f恒压频比控制的变频器;提升机、吊车、注塑机、运输机、传送带、搅拌机等摩擦类负载和位能负载基本属于恒转矩负载,采用具有转矩控制功能的高功能型变频器是比较理想的;金属切削机床的主轴和轧机、造纸机、薄膜生产线中的卷取机、开卷机等都属于恒功率负载,可采用变极电动机与变频器相结合或者机械变速与变频器结合的方法实现。
1.3.3专用变频器:注塑机、抽油机、纺织机械、电梯、风机、水泵、空调、矿山机械等领域,可选择在本行业有应用特长的专用变频器,往往有意想不到的效果。
2变频器的安装
2.1墙挂式安装:变频器与周围物体之间的距离应满足两个条件:两侧≥100mm上下≥150mm。
2.2柜式安装:单台变频器安装应尽量采用柜外冷却方式(环境比较洁净,尘埃少时);单台变频器采用柜内冷却方式时,应在柜顶安装抽风式冷却风扇,并尽量装在变频器的正上方;多台变频器安装应尽量并列安装,如必须采用纵向方式安装,应在两台变频器间加装隔板,不论哪种方式,变频器应垂直安装。
2.3工作环境的要求:为了保证安全可靠,使用时应留有余地。一般,变频器的工作温度应控制在0~40℃;运行中的环境温度允许值多为-10~50℃;周围环境的湿度推荐为40%~90%;安装场所的海拔高度为1000m以下,海拔越高,冷却效果越差,由1500m开始,每超过100m,容许温升就下降1%。此外,还应注意周围用电设备的电磁干扰和因雷击等自然因素引起的环境问题。
3变频器的维护
变频器由许多集成芯片,电子元器件等组成,装置较为复杂,寿命一般小于10年,使用过程中不可避免的会出现各种故障,正确的维护,简单的检修可保证生产生活的正常进行。
3.1变频器外部引起的故障
3.1.1变频器的工作环境。温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,可安装散热装置并避免日光直射以避免温度过高;振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,可安装在振动冲击较小的部位或者采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等会造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路,可对控制柜进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构。
3.1.2外部的电磁感应干扰。外部的电磁感应干扰可能会引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。可采用以下方法抑制噪声干扰:①采用屏蔽线回路②接地端子单独使用;③缩短控制回路的配线距离④周围的继电器、接触器线圈上加装RC吸收器;⑤输入端安装噪声滤波器。
3.1.3电源异常。为保证设备的正常运行,对变频器供电电源也有相应的要求。如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备,应和变频器供电系统分离,减小相互影响。对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合,除选择合适价格的变频器外,还应预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式,当电压回复后,通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流。对于要求不能停止运行的设备,要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。
3.1.4雷击、感应雷电。雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空断路器时,断路器开闭也能产生较高的冲击电压。变压器一次侧真空断路器断开时,通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件,保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时,应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。如变压器一次侧有真空断路器,因在控制顺序上应在真空断路器动作前先将变频器断开。
3.2变频器内部引起的故障
3.2.1参数设置引起的故障。应多注意电动机参数、变频器控制方式和启动方式的设定等,若发生参数设置故障,可根据故障代码或产品说明书进行参数修改,必要时可恢复出厂值,重新设置。
3.2.2过电流和过载。如果变频器一上电就报过流故障,可能是整流桥或逆变管损坏,需予以更换;若去掉电动机不再报警,可能是变频器和电机间存在断路;若运行中,出现机械卡死、重载、加速时间设置过短或负载突变也有可能引起过流,应从上述可能性逐一排查。
3.2.3过电压和欠电压。过电压主要体现为电机拖动大惯性负载或多电机拖动同一负载时由于负荷分配不均引起;欠电压主要由电源电压过低或缺相、一个直流母线上的电压过低或欠压检测元件出现问题引起,可检查供电电压是否正常,更换故障元件或维修相应检测电路
3.2.4过热故障。应注意变频器的环境温度,尽量通风,检查变频器风扇等。
4结束语
不同厂家对变频器的操作方法设定略有差异,但就其工作模式主要有面板操作模式和外部操作模式,由于篇幅有限,这里不再详述。要合理使用变频器,应多参考变频器厂家提供的使用手册,在实际应用中多积累经验。
参考文献:
[1]吕汀,石红梅.编.《变频技术原理与应用》.机械工业出版社.
[2]王廷才.主编.《变频器原理及应用》.机械工业出版社.
[3]何超.主编.《交流变频调速技术》.北京航空航天大学出版社.
[4]孟晓芳,李策,王钰.等编.《西门子系列变频器及其工程应用》.机械工业出版社
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摘要:本文详细介绍了POWERSMART高压变频器的系统组成,控制原理,及其技术特点与优势。控制系统采用双DSP控制,可靠性高,是单元串联多重化电压源型完美无谐波高-高式高压变频器,并介绍了高压变频器的出厂测试情况。
关键词:变频器多重化飞车启动完美无谐波
0引言
哈尔滨九洲电气股份有限公司成立于2000年,是以“高压、大功率”电力电子技术为核心技术,以“高效节能、新型能源”为产品发展方向,从事电力电子成套设备的研发、制造、销售和服务的高科技上市公司。
本文主要对PowerSmart系列高压变频器功能、出厂测试进行介绍。
1PowerSmartTM高压变频调速控制装置系统组成
PowerSmartTM系列高压变频调速系统主要由切分移相干式变压器柜、功率单元柜、控制单元柜、远控操作箱、旁路开关柜等部分组成。切分移相干式变压器为变频器的输入设备,一般由铁心、输入绕组、屏蔽层、输出绕组及冷却风机、过热保护等部分构成。控制单元柜主要由主控制器、温控器、风机保护器、人机界面(数码管和彩色触摸屏可选)、PLC、嵌入式微机、开关电源、EMI模块、隔离变压器、空气开关、接触器、继电器、模拟量模块、开关量模块等组成。
2工作原理
PowerSmartTM系列高压变频器是采用单元串联多重化技术属于电压源型高-高式高压变频器。所谓多重化,就是每相由几个低压功率单元串联组成,各功率单元由一个多绕组的移相隔离变压器来独立供电。采用多重化叠加的方式,使变频器输出电压的谐波含量很小,不会引起电动机的附加谐波发热。其输出电压的dV/dt也很小,不会给电机增加明显的应力,因此可以向普通标准型交流电动机供电,而且无需降容使用。由于输出电压的谐波和dV/dt都很小,不需要附加输出滤波器,输出电缆也长度无要求。由于谐波很小,附加的转矩脉动也很小,避免了由此引起的机械共振。变频器工作时的功率因数达0.96以上,完全满足了供电系统的要求。因此不需要附加电源滤波器或功率因数补偿装置,也不会与现有的补偿电容装置发生谐振,变频器工作时不会对同一电网上运行的电气设备发生干扰,因而被人们誉为“完美无谐波的高压变频器”。
3 技术特点
采用双DSP控制,可靠性高,杜绝了变频器死机问题;采用36脉冲整流(以6KV变频器为例)及空间矢量多重化PWM技术,每相由6个功率单元串联而成,并直接驱动电动机,无需输出升压变压器。输出电平数高,dv/dt很小,输出波形接近正弦波。采用专利技术的实时光纤传送技术,对功率单元进行控制。变频器输出转矩脉冲窄,控制精度高,避免了机械共振。完善的自我诊断和故障预警机制,上电自检,运行中实时监测,检测速度高。通过双DSP系统,实现纳秒级运算并进行综合判断,分析准确,减少变频器误报警。具有PWM控制波形与逆变输出波形实时验证功能,提高了输出波形的准确性,增强了系统无故障的运行能力。具有反转启动和飞车启动功能,无论电机处于正转还是反转状态,变频器均可实现大力矩直接启动。具备来电自启动功能,避免电网短时失电对生产造成影响。变频器发生短路、接地、过流、过载、过压、欠压、过热等情况时,系统均能故障定位并且及时告警或保护,对电网波动的适应能力强。支持中心点偏移式的旁路技术。当某一个功率单元失效时,能够立即对该单元实施旁路处理,而整个变频器的输出仍能维持94%以上的电压,这保证了系统的不间断运行。
4 出厂测试
Powersmart系列高压变频器检验项目(全功率出厂测试)包括:①一般检验:包括外观、部件、元器件。②电气间隙与爬电距离检验。③安全与接地检验。④外壳防护检验。⑤保护功能检验。⑥显示功能检验。⑦效率检验。⑧功率因数检验。⑨输出电压检验。⑩频率分辨率检验。 过载试验。 连续运行试验。 启动特性控制实验。 温升试验。 谐波实验。 控制回路上电源切换实验。 不间断后备电源实验。 高压掉电短时跟踪再启动实验。 飞车启动试验。
九洲电气生产的每一台PowerSmart系列高压变频器,在出厂时都经过严格测试。九洲电气组建了高压大功率变频器实验室。具体包括:电气性能试验室,负责对产品的工频耐压、电气绝缘、三防、效率、功率因数、产品的动态特性等性能进行综合测试。电磁兼容实验室,负责对产品进行快速脉冲群、静电、浪涌、电压跌落等项目试验。单元模块老化实验室,负责对每一个功率单元、控制单元板进行高温带载72小时老化实验。中高压变流试验站,是与罗克韦尔共同建造的,负责对中高压等级的变频器、软启动器、兆瓦级风力发电变流器、SVC产品进行智能化带负载性能测试。其所能测试等级为690V到10KV,最大测试功率可达到5000KW。它为高压变频器的技术发展提供了一个全方位的试验平台。
参考文献:
[1]仲明振,赵相宾.高压变频器应用手册.机械工业出版社.2009.9.1版第254-325.
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Danfoss(丹佛斯)是丹麦最大的跨国工业制造公司之一,创立于1933年。而变频器是应用变频技术与微电子技术,通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。以下是读文网小编为大家精心准备的:浅谈Danfoss变频器在化工企业中的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
唐山三友化纤有限公司隶属于唐山三友集团,十余年来,公司利用先进的技术优势及设备制造能力,在业内首创了单线产能8万吨/年的世界最大生产线。其中Danfoss变频器在生产线上的成功应用就有力地充分说明了这一点,它的可靠性和可维护性及可使用性等诸多功能为在原液的粘胶泵和纺练的切断机等的控制方面起到了很好的作用。
另外,Danfoss变频器的调速性能、运行效率,操作方便,调速范围等优点也深受企业一线员工的好评。
以上这些,Danfoss变频器不仅仅为企业带来了单线经济产能最大、设备最先进、差别化率最高、产品质量最优、综合能耗最低等行业之最,也为企业创造了成为国内最大的纤维素纤维生产、研发基地之一的社会影响力地位。
所谓的控制电路就是指给异步电动机供电的主电路提供一定信号的回路。本文用图1示意出它具体的工作原理。从图1中我们可以看出,控制电路主要是有频率、电压运算电路,电流检测电路等组成。在虚线框内,无速度检测电路为开环控制。如果增加速度检测电路就要增加速度指令,我们可以对电机的速度进行不要控制,这时候需要注意的是要更精准的闭环控制。
一般来说,Danfoss变频器的控制模式是指变频器在实际工作时候输出的频率和输出电压他们之间的关系。控制模式不同变频器的控制精度和速度也不一样。电动机在运行时电动机的参数是按照固定的频率电压设计的,如果当频率变化时我们就要考虑电磁参数要和设计的数值一致。一般地,变频器经常用到的控制模式是基本U/F控制,直接转矩控制和矢量控制。文章试拿基本U/F控制来加以说明它的工作特性。
所谓的基本U/F控制模式是根据电动机的电磁特性采取的一种模式,也即说在输出频率变化时候它的输出电压也成比例的不断变化,我们设U/F=C(C为常数)。那么它的U/F控制就会用于变频器的开环控制。
它的理论控制依据是在给三相异步电动机的定子绕组加上电源电压以后,绕组中就会产生感应电动势。
在实际运行中如果当我们不断控制调整电压和频率时,它的输出电压就会随着频率的上升不断呈上升态势;如果当电动机的运行频率高于一定值的时候,变频器的输出电压就会不再随频率的上升而变化了,此时,我们将该特定值称为它的基本运行频率,用fb表示。另外当基本运行频率对应的变频器输出的电压我们称之为最大输出电压,此时我们用vmax表示。
当电动机的运行频率超过基本运行频率fb后,此时u/f不再是一个常数,而是出现了变化,随着频率的上升出现了减少的状态,电动机磁通也因此减少。
说到Danfoss变频器在化工企业中的应用,我们可以以水平线的传动应用为案例加以说明。
一般来说,水平线的传动同步系统是由带有同步卡的数台Danfoss变频器和Profibus-DP通讯卡构成的。在这里需要说明的是通讯卡的功能主要是和上位机进行用来通讯的,同时还可以把变频器的运行数据传送到上位机中。而主机变频器的功能是用来模拟主轴的编码器信号,控制生产线生产速度的。除了主机之外的其余变频器应作为从机,它的编码器是安装在从机的主传动轴上,用来保持编码器的转速与输送速度。
另外说明的是,在工作中每一台的变频器是通过采集主机速度信号和各自控制机器的编码器速度和相位它们自动调整变频器输出频率,这样以保持从机和主机的角度同步运行。
在Danfoss变频器的操纵方面,从机的操纵可以分为同步和点动运行。而主机是没有操纵的。
先来看从机操纵中的同步运行。在生产中我们把同步运行控制插头插进控制电路的插座内,按原设备上的启动或者是停止按钮即可控制电机运行或者是停车,启动以后电机就会加速到一定速度,并与主机的速度和相位一致。如果当误差小于一定数值时,变频器送出已经处于同步状态的信号返回原控制系统,这个时候就可以上料生产了。
在点动运行方面,我们可以把点动按钮合插进控制电路的插座内,就可控制机器点动运行,点动时变频器处于开环控制状态。需要注意的是,如果当控制电路的插座为空时,机器处于停止状态,此时无法启动机器。当联锁信号或急停按钮按下,机器也无法启动。
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电镀就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程,是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化(如锈蚀),提高耐磨性、导电性、反光性、抗腐蚀性(硫酸铜等)及增进美观等作用。不少硬币的外层亦为电镀。以下是读文网小编为大家精心准备的:PLC与变频器在电镀生产线控制系统改造中的应用分析相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
河源某电镀厂为承接大量ABS塑料电镀(挂镀方式)加工,决定新建ABS塑料电镀自动生产线。为充分利用工厂现有资源,尽量减少工厂的投入成本,决定将现有仓库改造为ABS塑料电镀自动生产车间,改造项目中包括仓库现有一台单梁悬挂起重机(0.5t)。根据单梁悬挂起重机的工作特点和ABS塑料电镀生产工艺流程,经笔者反复思考,在保留点动功能的前提下,决定应用三菱PLC和变频器将单梁悬挂起重机改造成为ABS塑料电镀专用行车。
1.1主电路分析
该起重机共由4台异步电动机拖动,吊钩升降由一台电动机M1拖动,为防止电动机突然断电导致重物自行坠落或下放重物时下降过快而造成事故,电动葫芦具有电磁离合器制动装置和再生发电制动控制功能。电动小车移动机构由一台电动机M2拖动,大车移动由两台电动机M3、M4拖动。M3、M4两台电动机规格相同,两台电动机定子绕组接在同一电源上,但三相电源的相序相反,使两台电动机的转向相反,以保证大车的两侧滚轮驱动运动方向一致。
1.2控制电路分析
控制电路的电源由控制变压器TC输出36V 电压供电,吊钩的上下升降由SB1、SB2控制,电动小车运行由SB3、SB4控制,大车运行由SB5、SB6控制,电动小车两侧限位开关为SQ12、SQ13,大车两端限位开关为SQ15、SQ16及换相联锁线路。
根据ABS塑料电镀生产工艺流程,该电镀生产线有除油槽、亲水槽、粗化槽等18个槽位(槽位代号按顺序分别为1号~18号),全线总长约40m,而仓库车间长约25m,因此需将电镀槽按工艺顺序分两边均匀分布,即分2条电镀生产线,但必须首尾相连按工艺进行电镀。
在电镀生产线的左侧上挂点(原位装货点),由工人将待电镀零件装入挂篮,挂到起重机吊钩上,并发出启动信号,起重机吊钩上升并按工艺流程要求在需要停留的槽位停止、下降、停留、上升。如此完成电镀工艺规定的每一道工序,直至第2条电镀生产线的末端下挂点(卸货点)卸下电镀好的零件,根据需要自动返回原位,重新装货发出启动信号进入下一轮电镀加工循环。
为实现ABS塑料电镀生产工艺,并保留地面点动(上、下、左、右、前、后)操作功能,作如下改进:
(1)选用可编程控制器(PLC)实现对起重机的自动运行控制。
(2)为实现快速搬运和准确制动停车,减小起重机停车的冲击和挂篮的摇晃,采用变频器对电动葫芦电机、小车电机、大车电机进行调速控制。
(3)为控制起重机对上、下挂点和18个槽位进行准确定位,在大车导轨上的对应位置加装定位开关SQ0、SQ1、SQ2、SQ3、SQ4、SQ5、SQ6、SQ7、SQ8、SQ9;在小车导轨上两侧对应位置加装定位开关SQ10、SQ11。考虑起重机主要工作在自动循环状态,其定位开关的工作频率高、可靠性及精度要求也较高,因此以上定位开关均选用LXJ0型接近开关(直流24V),由PLC内部电源24V提供。
(4)为实现地面点动和电镀自动循环的切换、急停、停止、启动等功能,在原有悬挂式按钮盒按钮的基础上加装一块控制板,其中,SB9为点动或自动循环切换按钮(复合自锁按钮),SB10为紧急停车按钮,SB11为起重机启动按钮,SB12为停止按钮。原悬挂式按钮盒按钮均随大、小车移动,加装控制板固定安装在上挂点附近,以方便工人操作。
(5)电动葫芦下方需要加装2个重锤限位器。SQ14控制上升高度,SQ17控制下降高度,下降高度应根据电镀槽液位高度来确定。
(6)为清楚起重机工作状态,增加了电源、越位报警、手动、自动状态指示灯。它们分别是HL1、HL2、HL3、HL4。
(7)由于起重机改造后处于长时间工作状态,在主线路中加装热继电器。
(8)原控制电气线路主电路中有6个接触器,现只保留3个接触器。
(9)考虑变频器和电机之间的连线比较长,可能导致变频器过电流跳闸,漏电流增加,电流显示精度变差等,因此布线时应尽可能让两者间不超过50m,确实超出的,则选用输出电路滤波器(OFL滤波器);同时,因PLC输出端接有感性负载(接触器线圈),将会影响PLC正常工作,为提高PLC控制系统的抗干扰能力,在负载两端并联RC吸收电路(交流负载)。
4.1可编程控制器型号选择
根据电镀工艺和硬件改造方案,确定了输入、输出端口的数量,并考虑经济性,满足使用要求,决定选用FX0N-60MR型号的日本三菱可编程控制器,其有36个输入点和24个输出点,满足了控制电气线路改造的需求。
4.2变频器型号选择
电动葫芦、小车、大车的运行由一个变频器实现控制,由于电动葫芦起重电机功率最大(0.8kW),因此所选变频器只要能满足电动葫芦电机,则大车、小车均能满足。已知起重电机型号为ZD21-4,额定功率0.8kW,额定电流2.2A。
4.2.1选用变频器的功率
变频器的容量PCN由下式确定:PCN ≥kPM/ηcosφ .其中:k为电流波形的修正系数,一般取1.05;PM为负载所要求的电机轴输出功率,PM为0.8;cosφ为电机的功率因数,约为0.75;η为电机的效率,约为0.85。将相关参数代入上式,计算得PCN ≥1.31kW .再由公式ICN ≥kIM(ICN为变频器的额定电流,IM为电机工频电源时的电流,IM为2.2)可知ICN≥2.31A。
4.2.2变频器类型的选择和型号确定
该起重机是恒转矩负载,为了实现恒转矩,适当加大容量。由于该变频器安装在配电箱内,因此选用防护式,不带选用件。综合以上情况,确定选用高性能矢量三菱变频器,型号为:FR-A740-1.5K-CHT。
4.3变频器主要参数设定
Pr.79设为3(外部组合操作模式);Pr.10设为18Hz(制动动作频率);Pr.4设为90Hz(高速);Pr.5设为40Hz(中速);Pr.6设为20Hz(低速)。
4.4软件编写
本程序主要采用步进指令、基本指令、特殊软元件进行编程,将自动循环和地面手动操纵分为两条通道,由SB9(X30)为选择条件,如不作选择,则程序默认为自动循环状态,否则进入地面手动操纵状态。现将起重机进入自动循环工作状态程序进行说明。
(1)自动循环:按下启动按钮SB11(X32),此时不论电动小车和大车处于任何位置(空载状态),大车先将以90Hz(快速)返回至上挂点(原位),而后小车也以90Hz(快速)定位到上挂点(原位),此时接近开关SQ0、SQ10发出信号,大车、小车电机通过变频器被先后制动停移,吊钩开始快速下降,下降至设定高度时,下降定位开关SQ17发出信号,吊钩停止下降等待挂篮上挂。如上挂完成,工人按启动按钮SB11,则吊钩以90Hz(快速)提起挂篮上升运行。上升至设定高度时,上升开关SQ14发出信号,吊钩停止上升并制动,防止挂篮自行坠落。定时器延时3s后,PLC向大车2个电机发出信号,大车以90Hz(快速)向除油槽(1号槽)方向移动,运行6s后以40Hz(中速)运行3s,再以20Hz(低速)运行2s,待除油槽接近开关SQ1发出信号,大车停止右移,准确定位后,吊钩快速下降至SQ17,开始6min的除油,除油完毕后吊钩快速上升至开关SQ14,吊钩在除油槽上方停10s,让镀件表面镀液流回到电镀槽中,定时时间一到,大车又快速向亲水槽(2号槽)方向移动,然后再经2次减速后定位到亲水槽;
以此类推,直到完成活化槽(9号槽)工序后大车不再向右移动,此时第1条生产线9个槽电镀工序完成。接着由小车以90Hz快速向清洗槽(10号槽)横向移动,运行15s后以中速运行3s,再以低速运行2s至SQ11制动定位至清洗槽,完成清洗槽工序后,大车往反方向运行,直至大车运行到第2条生产线的第18个清洗槽时,ABS塑料电镀工序全部完成,大车继续快速返回至下挂点,待SQ0发出信号,大车被制动停移,吊钩快速下降至设定点,等待工人取下挂篮。取下挂篮后,如果是单次循环或电镀任务完成,则按停止SB12,此时吊钩快速上升至SQ14后,小车快速横向移动至SQ10,起重机停靠在上挂点并停止工作,原位待命。如果是多次循环,则按启动SB11,此时吊钩不再上升,小车直接快速横向移动至SQ10回到上挂点(原位)等待第2批零件挂篮上挂。
(2)停止:在自动循环状态时,在电镀过程中,如出现一般性质异常情况可按停止按钮SB12,起重机将停止运行,待问题处理完毕后,按启动按钮SB11将继续运行。
(3)急停:在自动循环状态时,遇紧急情况时,按SB10能禁止所有输出(应用M8034)。
(4)六档点动控制功能:按点动或自动切换按钮SB9时,电动葫芦、大车、小车处于行走范围内任何位置均可以实现点动控制功能,此时手动指示灯亮。
(5)来电或恢复供电指示功能:通电指示由Y04驱动,Y04通过特殊继电器M8000的常开触点联接,在PLC开机后,使Y04线圈被驱动,指示灯亮。
(6)越位报警功能:起重机运行时,当吊钩上升过程因重锤限位器失效,断火限位器SQ20将发挥作用,切断电动葫芦电机电源,或者当大车、小车移动时,只要碰到限位开关SQ12、SQ13、SQ15、SQ16,起重机则停止工作,报警灯亮。
该起重机经多次调试和运行,各项功能均满足生产需求,系统性能稳定可靠,操作灵活方便,抗干扰能力强。特别是在运行中避免了急刹车所造成的振动和吊钩的晃动,实现了高效运行准确停车等功能。应用PLC、变频技术对单梁悬挂起重机改造成ABS塑料电镀自动生产线专用行车,不仅解决了企业实际生产中的困难,为企业提高生产效率和经济效益,还能为同类技术升级改造提供借鉴和参考。
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PLC控制系统,Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器,一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。以下是读文网小编今天为大家精心准备的:论PLC自动化控制在航空电池充电机中的应用相关论文。内容仅供参考,欢迎阅读!
【摘要】PLC可编程控制器是一种专门为工业自动化领域应用而设计的数字运算操作的电子装置。在航空电池充电机中,这种电子系统被广泛的运用,PLC可编程控制器所谓系统控制的核心,使得整个航空电池充电机系统具有可靠性以及稳定性,提高整个系统的运行效率。并且便于工作人员时刻观察运行状态,提升电池的性能。
【关键词】可编程控制器; 航空飞机; 电池充电机;
航空飞机用电池,必须保证其安时容量足,才能使用。因此,飞机用电池必须经过充电、放电,再充电后才可装机使用。对充电机的要求比较高,过去都是从美国和英国进口的,价格美国很贵,英国更贵,而且联系也不方便。国产的充电机以前都是通过人工分合闸计时进行充电,然而加入了PLC 及操作显示屏后,使得控制回路集成化,显示数字化,技术先进,无需人工值守,工作安全可靠。现在的航空电池充电机基本不需要维护,万一有故障时,便会自动停止运行;同时它还备有电池温度传感器接口,作为电池超温保护。
恒流充放电(C1为放电率,即1 小时放电的电流数,电池容量C)
1.1 完全放电的电池
对完全放电的电池充电采用下列方式之一:(1)单率:用0.1C1充到30V 为止,但时间不得超过14hr.00min。(指当电压虽未到30V,但时间已达到14 小时时应终止)。(2)双率1:用0.5C1充到31V 时,但时间不得超过02hr.30min,(指电压虽未到31V,但时间已达到02hr.30min 时),转为0.1C1,再充04hr.00min。(3)双率2:用1.0C1充到31.4V 时(但时间不得超过1hr.15min),转为0.1C1,再充电04hr.00min。
1.2 部分放电的电池充电采用下列方式之一
(1)放置两周以上,两个月以下的电池。用0.1C1充到30V 为止,但时间不得超过1hr.15min。(指当电压虽未到30V,但时间已达到1hr.15min 时应终止)。
(2)放置两个月以上的电池(或者电池的充电状态未知)。先用0.85C1放电到20V,但时间不得超过01hr.15min。然后用1.1 节中所述的方法之一进行充电。
1.3 快速部分充电
(1)0.5C1充电到31V,但时间不得超过02hr.15min。
(2)1.0C1充到31.4V,但时间不得超过01hr.15min。
2系统结构及PLC硬件配置
本航空电池充电机是为哈航卫科技有限公司研制的电池充放电系统,其结构图如图1。系统PLC 硬件组成:西门子CPU222CN,数字量输出模块EM222CN,模拟量输入输出模块EM235 及西门子操作显示屏TD400C。
西门子S7-200PLC 编程软件是STEP7MicroWINSP6,本软件集成有操作显示屏的画面编辑器,画面个数及组态的数据地址受S7-200 系列PLC 的内存限制,可查阅西门子S7-200 产品目录、TD400C介绍及用户手册相关文档。
通讯的建立:CPU222CN 具有一个PPI 通讯接口,将PLC 程序及组态好的画面直接从PC 机下载到PLC 中,然后断开PC 端的通讯电缆直接连接到操作显示屏,操作显示屏必须设置不同于PLC 的地址二者即可建立连接。
4.1 操作显示屏自定义的功能键
F1 启动运行
F2 停止运行
F5 单率模式数据设置窗口
F6 双率模式数据设置窗口
F7 放电模式数据设置窗口
F8 运行参数显示窗口
F11PLC 复位(按一下SHIFT 再按一下F3)
4.2 系统画面窗口
画面分为单率模式数据设置窗口、双率模式数据设置窗口、放电模式数据设置窗口及运行参数显示窗口;电源接通上电后,内部风扇运行,操作屏将显示“运行参数显示窗口”。
4.3 操作显示屏相关操作说明
充电机系统分为充电模式和放电模式;充电模式下分为单率模式和双率模式。按操作屏上的F5 键进入“单率模式参数设置”窗口,设置电池所需的电流、电压及充电时间。按操作屏上的F6 键进入“双率模式参数设置”窗口,设置电池所需的主充电流、主充电压、主充时间及尾充电流、尾充时间。按操作屏上的F7 键进入“放电模式参数设置”窗口,设置电池所需的放电电流、放电电压及放电时间。数据设置完成,按F8 键返回到“运行参数显示画面”后,观察一下SV 的电流值、电压值、时间值和选择的操作模式设置的数据是否一致,如果相同直接按F1 键运行;如果不同,需要修改相应的参数,再次按F8 键返回到“运行参数显示画面”后按ENTER 键确认,再按F1 键,接触器吸合开始运行。观察前面板的相应指示灯是否显示相应的工作模式。如果一切显示正常就可继续自动运行,如果显示有错误应按F2 停止设备的运行,按照设置参数流程重新设置后再运行。正常停机:充电或放电完成后,系统自动停止运行并有声光报警提示工作人员。
随着整流及自动化技术的不断发展,对航空电池充电机设备的控制要求也越来越高,功能也越来越完善,真正实现了无人值守的自动化控制平台,未来的自动化水平会发展越来越快,望广大同行多多指正,共同为航空电池充电机事业而共同努力。
[1]西门子(中国)有限公司.SIMATICS7-200 可编程控制器系统手册[S].2005.
[2]西门子(中国)有限公司.S7-200CN 可编程序控制器产品目录[Z].2005.
[3]西门子(中国)有限公司.SIMATICTD400C 操作员界面用户手册[S].2004.
[4]张扬.蔡春伟.S7-200PLC 原理与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社,2007,7.
[5]华伟,周文定.现代电力电子器件及其应用[M].北京:北方交通大学出版社,2002,3.
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