PLC与变频器应用.ppt

PLC与变频器工程应用设计讲座,胜利油田高级人才培训中心主讲人王德清,实例一用PLC控制变频,用PLC控制一台变频器单向运行,动作步骤和要求,1、按SB1，KM动作，接通电源；并指示；2、合开关SA2，变频器起动、运转；指示；3、关开关SA2，变频器停止；4、按SB2，关断电源；5、故障时，关断电源，发出故障指示。,1、三菱PLC实现,输入点（4个）,SB1、SB2X0，X1,SA2X2,故障报警点X3,输出点（5个）,变频器电源Y0,变频器电源指示Y1,变频器运行Y2、Y4,变频器报警Y3,1）地址分配,KM,ABC,2）硬件连接,RST30A30B30CUVWFWDCM,SB1,SB2,SA2,,,220V,,,,,,,,,KM,,,,,,,,,,,,,,,,220V,,,,,,3）PLC编程梯形图,变频电源,电源指示,变频运行,故障指示,变频停止,2、用S7-200PLC实现,输入点（4个）,SB1、SB2I0.0，I0.1,SA2I0.2,故障报警点I0.3,输出点（4个）,变频器电源Q0.0,变频器运行Q0.1Q0.3,变频器报警Q0.2,1）地址分配,KM,2）硬件连接,RST30A30B30CUVWFWDCM,SB1,SB2,SA2,,,220V,,,,,,,,KM,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,3）PLC编程梯形图,变频电源,变频运行,故障指示,变频停止,S,,R,KA,KM,ABC,3、不改变梯形图移植法,RST30A30B30CUVWFWDCM,SB1,SB2,SA2,,,220V,,,,,,,,KM,,,,,,,,,,,,,,,,220V,,,,KA,,,,,,,,PLC编程梯形图,变频电源,变频运行,故障指示,变频停止,S,,R,实例二用PLC控制变频到工频自动切换,动作过程和要求,1、工频时，按SF1，KM3动作，工频起动。按ST1，工频停止；有过载保护。2、变频时，按SF1，KM1、KM2动作，变频器接通电源与负载；按SF2，KA动作，发出变频器运行信号；按ST2变频器停止；3、变频故障时，发出故障报警，停止变频，延时20秒后，切换到工频上运行。,方法一用继电器接触器控制实现,工作启动,控制电路,工频起动,变频接通,变频起动,工频投切,1）地址分配,输入点（7个）,工频变频切换开关SA2,工频启动停止按钮SF1、ST1,变频器运行停止SF2、ST2,输出点（6个）,工频启动停止Y2,变频器电源Y0、Y1,变频器运行Y3,变频器报警Y4、Y5,X0、X1,X2、X3,X4、X5,工频过载停止KR,X6,方法二、用PLC实现,2、硬件连接线图,工频运转,变频通电,变频运行,变频跳闸,故障处理,3）PLC编程,问题PLC与变频器工程应用就是一控一情况,小结,目前使用PLC与变频器工程应用特点,2、给定方法手动调速或面板输入,1、控制方法PLC只是控制变频器启动、停止、指示,入水口,实例三采油注水恒压变频控制,现场运行工作情况,1、有功率为110KW水泵3台2、每一台都有变频/工频运行；3、工频与变频运行选择由操作人员选定；4、要求出水口总管压力为30兆帕,出水口,控制要求,1、要求管网出口压力为30兆帕；压力设定在面板上操作与显示；2、每一台泵都有变频/工频运行；3、工频与变频运行选择由操作人员选定；4、控制柜有电源电压、电动机电流指示；5、控制柜有电动机运行状态指示；6、电动机在变频运行状态下，有启动、运行、停止指示；7、电动机工频运行时，采用自耦降压起动；8、有工频、变频互锁；工频过载保护；9、故障报警,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,RSTUVW,主电路图,KM8,自耦器,KM7,,RST,UVW,HZ,,,,,,,,,,,,FR,DCM,IRF,ACM,FRQ,DCM,KA,变送器,PID调节器,外置PID控制法,,门板布置,,,变频起动,变频停止,,,运行,报警,输入点（至少12个）,1I0.0，I0.1,2I0.2;I0.3,变频器启动I0.6,变频器停止I0.7,变频器报警I1.0,1、地址分配,3I0.4;I0.5,1工频过载I1.1,2工频过载I1.2,3工频过载I1.3,输出点（10个）,1工频Q0.0/KM1,2工频Q0.1/KM3,3工频Q0.2/KM5,变频运行Q1.0,变频输出Q0.6/KM8,变频报警Q1.1,1变频Q0.3/KM2,2变频Q0.4/KM4,3变频Q0.5/KM6,自耦降压Q0.7/KM7,连接原理图,,,,,,220V,,,,,,,,,,,,,,,变频,过载信号,,,,1,KA,KA,KA,KA,KA,KA,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,KA,KA,,,,,KA,,,KA,,,2,3,问题变频与工频的切换是人工的自动化程度低,小结,这种工程应用特点,2、调速方法自动调速,1、控制方法PLC只是控制变频器启动、停止、指示,3、使用效果变频器特点未利用,实例四双恒压无塔供水系统设计复杂系统应用,1、工艺过程,水池,控制器,,,,,,,,,,,,,进水,SLh,SLl,YV1,EQ,出口压力,利用压力传感器信号及有关电气控制信号，根据供水管道的压力值控制水泵电机转速，将压力维持在所需的压力值上，将平时不必消耗的能量节省下来，从而达到节电的目的。,,电气控制系统主电路原理图,,当压力稳定时,压力不足时增泵,压力超过设定时减泵,2、系统控制要求,1、生活用水时，应低恒压值运行，消防供水时应在高恒压值运行；,2、三台泵采取“先开先停”的原则接入和退出；,3、一台泵运行3小时，则切换到下一台泵“倒泵功能”；,4、三台泵在启动时要有软启动功能；,5、有完善的报警功能；,6、对泵有手动控制功能；,面板布置图,1、开关控制手动/自动指示2、状态指示泵的工频变频指示3、水位上限下限报警指示,,控制电路图,,3、I/O点及地址分配,输入地址分配（有6个开关量输入、1个模拟量输入）,输出地址分配（12个开关量、1个模拟量）,4、PLC选型,主机单元CPU222AC/DC继电器,扩展单元EM2228点继电器输出,模拟单元EM2354AI/1AO,,,8输入入/6输出,参看课本P255、P257,8路出,4路入/1路出,5、线路连接原理图,,,,,,220V,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,SLl,SLh,Su,SB9,S10,,,,SA1,KA,KA,KA,KA,KA,KA,,,,,,,,,,,,,,,KA,HA,,,KA,KA,KA,,,,,,,,,,,,,YV2,HL7,HL8,HL9,参看课本P257,,,,,,,,,220V,220V,24V,24V,远程压力变送器420mA,变频器频率端子420mAIRF,AIW0,AQW0,6、PLC编程要考虑的问题,1、生活用水时，应低恒压值运行，消防供水时应在高恒压值运行；---设定值如何输入,4、三台泵采取“先开先停”的原则接入和退出；一台泵运行3小时，则切换到下一台泵“倒泵功能”；------泵切换问题,2、数据采集问题；,3、PID运算问题；,5、程序运行问题；,,,消防用水,生活用水,1）设定值输入问题,根据要求生活用水时，应低恒压值0.7倍运行；消防供水时,应在高恒压值0.9倍运行；,参看课本P257,2）数据采集应用,问题提出如何将模拟输入端的模拟量变换成数字量----如何滤波问题,1、将采样计数器、采样当前值、采样和、采样平均值清零，并预置采样次数为128次；2、判断是否到预置的采样次数，采样次数到达预置值，则采用移位法求平均值。3、重新初始化参数,,,,采集,判断,求和,采集次数加1,,,求平均值,重新初始化,和清零,次数清零,和送VD18,次数送AC1,求平均值,3）PID回路指令,TBL回路的起始地址,LOOP回路号0～７,使用PID运算步骤,1、将工程实际值16位整数转化为实数值（32位孚点数）；,2、将实数格式的工程实际值转化为[0.01.0]之间的无量纲相对值;,3、回路输出转换为按工程量标定的整数值,问题提出如何将模拟输入端的模拟量进行采集并处理后,与期望值进行运算后,以模拟量的形式控制控制对象,参看课本P221,,,,MOV_DWENENOINOUT,SM0.0,,MOV_DWENENOINOUT,MOV_DWENENOINOUT,MOV_RENENOINOUT,MOV_RENENOINOUT,MOV_RENENOINOUT,MOV_RENENOINOUT,MOV_BENENOINOUT,ATCHENENOINEVNT,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,VD204,1800,22400,0.25,30.0,200,28800,0.20,0.00,INT_0,10,,VD208,VD112,VD120,SMB34,VD212,VD116,VD124,上电初始化程序,参看课本P262,设置参数,增益0.25,积分时间30min,生活,消防,采样时间,微分时间,中断时间,增益,积分时间,PID运算,,,PID运算,A/D转换并成孚点数,,,转换并标准值0.0-1.0,送回路表输入单元,换算回实际值,参看课本P263,,,SM0.0,PID运算输出,输出模拟量,实数转换成双整数,结果暂存,双整数转换成整型,PID回路参数VB100,VD100VD104VD108WD112VD116VD120VD124VD128VD132,参看课本P221,,4）泵切换问题----判断,变频泵复位信号,判断切换条件并且在5秒内,,先工频泵启动信号,变频泵启动信号,延时3秒后启动变频泵,工频泵启动原理,1工频泵启动运行的条件,12泵为变频泵,无工频泵时;23泵为变频泵,2已经工频运行,2工频泵启动运行的条件,3工频泵启动运行的条件,13泵为变频泵,无工频泵时;21泵为变频泵,3已经工频运行,11泵为变频泵,无工频泵时;22泵为变频泵,1已经工频运行,,Q0.0,M1工频,M2工频,Q0.4,M3工频,变频泵启动原理,1变频泵启动运行的条件,变频泵号VB3001时,2变频泵启动运行的条件,3变频泵启动运行的条件,变频泵号VB3002时,变频泵号VB3003时,,M1变频启动,M2变频启动,M3变频启动,,5）减工频泵判断原理,如何理解滤波的含义,当PID运算结果小于下限时,并且有工频泵时;,,6）变频泵定时倒泵原理,计时时间到3小时时,倒泵一次,计时时间为0,有工频泵时,不能倒泵,,火灾时,开YV2阀,,水池低水位时,低水位报警,变频器故障报警,火警报警,火灾故障销铃,故障测试,低水位故障销铃,变频器故障销铃,,,7）报警电铃及消除,水位下限报警,火警报警,变频故障报警,报警测试,问题这是不是PLC与变频器工程应用最好的使用方法,本节小结,使用PLC与变频器应用特点,3、调速方法完全自动调速,2、控制方法PLC控制变频器启动、停止、指示;并多台变频器的切换,1、控制方法一控多台变频器的切换,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,变频器选用森兰或三垦或华为专用供水变频器,并对功能参数进行预置,RSTUVW,实例五供水专用变频器应用,手动控制参见说明书,设定,RUSVTWFRDCMVVRFACMIRF,,QS1,QS2,KM2,KM4,KM6,KM1,KM3,KM5,电源,IWS供水基板COMRY1RY2RY3,,,,,,,,,K,,KM1,KM4,KM6,KM2,KM3,KM2,KM6,KM4,KM5,KM2,KM4,KM6,N,,,,,,,,KM2,KM4,KM6,,压力,,变频器电气接线原理图,供水任选模式的选择（CD160）,,Cd007-008,,压力指令,加减速斜率,压力极限,PID运算,频率极限,电流压力换算,滤波器,,,,,,,,,,,压力指令,cd175,Cd176cd177,cd125,cd180,cd178cd179,Cd122-124,压力反馈,,-,特点不需要设计,只需要根据参数设置就可以完成工艺要求,使用方便,可靠,S7-200PLC,实例六S7200与变频器通信通信技术应用,问题提出当一台PLC要控制多台变频器时,如果还要前面的办法,就会增加硬件的成本。,解决办法PLC通过RS485/422通信,通信口为PORT0控制变频器的启动、停止、加速、减速。,S7-200BA,SAMCO-eTRATRBRXR,,,,,三垦变频器,条件s7-200CPU226,西门子网络接头,装有STEP7V4.0的个人电脑,1、利用通信技术要考虑的问题,（1）选择运转指令,1）对变频器参数设置,（2）选择运转频率,（3）选择串行通信功能,（4）变频器编号,（5）通信速率,（6）奇偶校验,（7）停止位,（8）终止码,Cd0013串行通信,Cd00214,Cd1461非连续模式,Cd1474,Cd14849600bps,Cd1490无,Cd15011位,Cd1511CR,LF,（9）cd1421,（10）cd1440,2、PLC网络通信技术,1）数据通信方式,1数据传输方式,2数据传输方向,3传送介质,4串行通信接口,并行与串行通信,同步与异步传送,单工通信方式,半双工通信方式,全双工通信方式,双交线,同轴电缆,光缆,RS---232接口,RS---485接口,RS---422接口,参看课本P227,2S7-200网络通信协议,1PPI协议,PPI协议是专门为S7-200开发的通信协议,西门子S7-200系列PLC是一种小型整体结构形式的PLC,内部集成的PPI接口为用户提供了强大的通信功能,其PPI接口即编程口0的物理特性为RS485,根据不同的协议通过接口与不同的设备进行通信或组成网络,,2MPI协议,S7-200可以通过通信接口连接到MPI网上。用于S7300/400与S7200通信网络。通信距离50m,最多连接32个节点.,通信支持的波特率为19.2KB/S或187.5KB/S,3Profibus协议,用于实现分布式I/O设备的高速通信,通过EM277ProfibusDP扩展模块连接到ProfibusDP协议支持的网络中,,通信支持的波特率为9600KB/S或12MB/S,4用户自定义协议自由口通信协议,1使用RS---485双交线或232PC电缆接口,波特率在1.2～115.2KB/S,2通过设定特殊存储字节SM30端口0或SM130端口1允许自由口模式,自由通信口模式是S7-200PLC的一个很有特色的功能.,用户可以通过程序对通信口进行操作,5USB协议,是西门子传动产品变频器通信的一种协议,3）S7-200网络通信指令,（1）网络读NETR,（2）网络写NETW,应用网络写指令通过指令指定的通信端口PORT向另外S7-200写指令指定的缓冲区表TBL中的数据,TBL缓冲区首址,PORT0,网络读/网络写指令---PPI协议,应用网络读指令通过指令指定的通信端口PORT从另外S7-200上接收数据,并将接收的数据存储在指定的缓冲区表TBL中,发送与接收指令---自由端口通信模式,（1）发送指令,（2）接收指令,将发送缓冲区（TBL）中的数据通过指令指定的通信端口（PORT）发送出处，发送完时，将产生一个中断事件，数据缓冲区的第一个数据指明了要发送的字节数,通过指令指定通信端口（PORT）接收信息并存储于接收数据缓冲区（TBL）中，接收完也将产生一个中断事件，第一个数据指明了要接收的字节数,TBL缓冲区首址,PORT0,4）用户自定义协议自由口通信协议,（1）端口初始化,（2）发送一帧数据格式,SMB30,校验选择,位数,波特率,,协议选择,00,10,01,11,参看课本P243,0,1,00,10,01,11,接收字符数,,,SM0.0,空闲时间,通信定义,定义接收,开头符,5）S7-200通信参数设置,,结束符,,,SM0.0,开始字符,变频器号,VB100VB101VB102VB103VB104VB105,传送一帧信号内容,发送,,,SM10.0,字节数,启动命令,结束符,6）启动命令,VB100VB101VB102VB103VB104,传送一帧信号内容,发送,,,SM10.1,字节数,停止命令,结束符,7）停止命令,VB100VB101VB102VB103VB104,传送一帧信号内容,,频率0.1,到50赫兹了吗,8）加速命令,,频率-0.1,到1.5赫兹了吗,9）减速命令,,,,VW135,,VW145,I,,,,,,VB100VB101VB102VB103VB104VB105VB106,就到这里吧,谢谢大家的光临,