离心空压机空压系统的传统控制.doc

1、目目 录录1 绪论.11.1 离心空压机空压系统的传统控制方法.11.2 PLC 和变频器的离心空压控制系统目的和意义.22 变频调速恒压供气理论分析.22.2 工艺调节过程简介.22。3 调节系统的构建.32。3.1 调速原理.32。3.2 恒压供气系统的组成.62。3。3 调节系统的传递函数.72.3。4 变频恒压供气频率变化分析.83 恒压供气系统的硬件设计.93。1 系统总述.93.2 控制系统的组成.93。3 调速系统的构成及硬件选择.93。4 变频器.103。4。1 变频器输入输出接口.103。4。2 变频器的外围设备选择.113。5 变频调速恒压系统的基本特点.124 恒压供气系

2、统的软件设计.134。1 PLC 输入输出 I/O 分配.134.1。1 输入口.134.1.2 输出口.144。2 PLC 控制程序.145 系统调试.145。1 变频器关键参数的设定故障处理.145。1。1 变频器有关参数设定.145.1。2 变频器装置类故障处理.155.2 PLC 的调试.165。2.1 实验室调试.165.2.2 制造地调试.175.2。3 现场调试.176 结束语.17致谢.18参考文献.18附录一（PLC 控制程序的梯形图).20附录二（PLC 控制程序的指令表） .22附录三(PLC 与变频器外部接线图）.231 绪论绪论随着科学技术的发展，空压技术现在被应用到

3、各种装配线上。而陈旧的空压控制，无非是依靠各种风门，阀门来进行控制，系统的负载与输出不成正比，严重的浪费资源和经费。对于现代生产来说,急需一种安全、可靠、经济的控制系统来代替陈旧的控制系统.所以八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代.随着控制理论与功率电子技术的发展，交流电机变频驱动得到推广，随着能源的紧张和人们环保意识的加强， 市场及时推出了适用于驱动各种普通三相异步电动机的各种变频器。这些变频器大多使用了 SPWM 正弦脉宽调制控制方式，具有调速性能好、输出稳定、工作效率高、使用方便等特点，优于以往的变极调速、转子串电阻调速、串级

4、调速、调压调速等交流电机调速方式。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统高效运行的目的。空压系统的压缩机是核心,具有高耗能的特点，如果通过对电动机采取变速驱动来调节气压,可以达到较好的节能效果,同时还会减少设备的维护,增长设备的使用寿命。那么什么是变频调速呢?变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）p， （式中 n、f、s、p 分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数） ；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。

5、三相异步电动机转速公式为：n=60f/p(1-s) 从上式可见，改变供电频率 f、电动机的极对数 p 及转差率 s 均可达到改变转速的目的.从调速的本质来看，不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转速度两种. 在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机,改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。 从调速时的能耗观点来看，有高效调速方法与低效调速方法两种：高效调速转差率不变，因此无转差损耗，如多速电动机、变频调速以及能将转

6、差损耗回收的调速方法（如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调速，提高效率效果不佳，所以本文主要研究高效率的离心空压机的变频调速方法。 1。1 离心空压机空压系统的传统控制方法离心空压机空压系统的传统控制方法传统的离心空压系统中气压流量的设计均以最大气压需求来设计，目前在需要调节的地方普遍用挡板、气门、回流等方法来实现,用电效率非常低。是一个耗能大户，其电能消耗诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的 7-25%,是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧，节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一.为此，设计一套安全、可靠、

7、高质量的空压控制系统，已显得迫在眉睫.31。2 PLC 和变频器的离心空压控制系统目的和意义和变频器的离心空压控制系统目的和意义离心式压缩机的工作原理是提高气体分子的运动速度使气体分子具有的动能转化为气体的压力能,从而提高气体的压力.PLC 和变频器的离心空压控制系统，是现今空压控制系统的一个新兴课题。首先,它将自动控制和节能降耗融为一体,既能保证装配线空压控制系统的在线自动控制，又能对原来系统进行节能降耗改造.其次，它能根据不同的工作强度，不同的时段，以及各种意外的情况做出反应,保证根据实际的需要调节和控制气压管道内的气压恒定，改变了传统利用调节挡板、风门、回流等方法来实现。使设备和系统平稳

8、和可靠，同时节能显著。此外，构造这样一个控制系统可减小占地面积，降低一次性投资,系统安全可靠，维修管理方便。4本论文就如何构造这样一个系统提出了一套较完备的方案，对方案的实际运行，做了较深入的理论的探讨,并结合工作实际，做了一套切实可行的系统.2 变频调速恒压供气理论分析变频调速恒压供气理论分析在电气拖动设备的运行过程中，经常遇到这样的问题，即拖动设备的负荷变化较大，而动力源电机的转速却不变，也就是说输出功率的变化不能随负荷的变化而变化.在实际中这种“大马拉小车”的现象较为普遍,浪费能源.在许多生产过程中采用变频调速实现电动机的变速运行，不仅可以满足生产的需要，而且还能降低电能消耗,延长设备的

9、使用寿命。这里介绍的离心空压机采用变频调速，并应用 PLC 构成气压闭环自动控系统，实现了电机负荷的变化变速运行自动调节气压，即满足了生产需要,又达到了节能降耗的目的。利用变频调速装置和压力传感器组成闭环控制系统来控制空压机的转速,保持气压恒定。下面就详细介绍双恒压供气系统的理论构置情况。2。2 工艺调节过程简介工艺调节过程简介系统由二台变频变速空压机和一台备用恒速空压机及可编程控制器，压力传感器、控制柜等单元设备和器件组成。其中变频变速空压机是利用变频器改变电机工作频率来改变空压机的输出流量，利用速度变化来恒定系统压力的。当系统投入运行时,压力传感器检测管网压力并将信号传给 PLC 和变频器

10、，在变频控制软件和 PLC 的作用下，系统根据不断收取到的管网压力信号与系统设定压力相比较，根据比较结果改变变频变速空压机运行频率和备用恒速空压机投入运行和休息的指令，从而实现无论用气量怎样变化，管网压力始终保持在设定压力范围。当供气压力小于最低压力时，自动关闭两台变频风机，同时打开备用恒速风机来满足低压供气要求,而且达到节能的效果.2.3 调节系统的构建调节系统的构建2.3.1 调速原理调速原理基本原理：在三、四十年代，电机调速理论和技术已在一些工业发达国家开始研究和应用，如通过改变电机的磁极对数，利用变频改变交流电源的频率值,在转子电路中加入调速变阻器或磁性放大器等方法对交流电机进行调速。

11、但都由于技术及设备复杂而不能在工业生产实际中广泛应用，随着微机应用技术的发展特别是到了 80 年代采用大功率晶体管后,变频调速以其高效率,高功率因数，以及优异的调速和启制动性能等诸多优点而被国内外公认为最有发展前途的调速方式。使得工业交流电机调速技术有了广泛应用的可能。目前，离心空压机电机绝大部分是三相交流异步电动机，根据交流电机的转速特性，电机的转速 n 为 （1)psfn/ )1 (60式中 是电机转速；n是电源频率;f是转差率；s是电机的级对数。P当风机电机选定后，p 为定值，也就是说电机转速的大小与电源的频率高低成正比,频率越高，转速越高；反之，转速越低.变频调速就是根据这一原理，通过

12、改变电源的频率值来实现风机电机的无级调速，并达到节能降耗的目的.可见,在满足同样气压的情况下,风量大幅度降低，功率明显减小，节省的功率损耗与面积成正比,节能效果十分明显.所以,采用改变风机转速的方法对风量和风压进行控制是最合理和经济的。变频调速恒压供气系统的控制特性分析：电动机稳定运行时实际输出转矩由负载的需要来决定，在不同的转速下，不同的负载需要的转矩也是不同的，调速方法和控制特性应适应负载的要求。表示风机性能的特性曲线有：曲线:当转速恒定时，风压与风量间的关系特性；QH 曲线：当转速恒定时，功率与风量间的关系特性；QP 曲线:当转速恒定时，风机的效率特性;对于同类型的风机.Q离心风机负载转

13、矩特性如图：图 1 HQ 曲线 图 2 风阻特性曲线图 3 鼓风机的性能曲线根据风机参数的比例定律，在不同转速时的 H-Q 曲线如图根据风机相似方程；当风机转速从 n 变到 n，风量 Q、风压 H 及轴功率 P 的变化关系：= （2)QQ)/(nn （3）2)/(nnHH (4)3)/(nnPP 上面的公式说明，风量与转速成正比。风压与转速的二次方成正比,轴功率与转速的三次方成正比。变频调速时电动机的机械特性：变频调速时,为了使电动机的运行性能好，励磁电流和功率因数应基本保持不变，即希望气隙磁通 也保持不变，若n （n为额定运行时的磁通)，将引起电机磁路过分饱和而使励磁电流增加，功率因数降低；

14、若 n，将使电机的容许输出转矩下降，电机的功率得不到充分利用，因此变频调速一般应使气隙磁通保持不变。根据电动机的等效电路，如图 5 所示，在忽略定子漏阻抗压降 图 4 U1/F1=C 变频调速的机械特性 图 5 感应电机的 T 型等效电路 （5）)(1111jxRII的条件下,定子的相电压 U1与气隙磁通 和频率 f1之间的关系为 (6)1111144. 4NkNfEU式中，N1Kn1为定子绕组每相的有效匝数，当电机确定后，为一常数.由式(6）可知,在 f 变化时,电机的端电压 U，必须与频率 f 成正比变化，才能保持。不变,即常数 （7)11/ fU电动机的电磁转矩 T 为 （8)()(23

15、2212211221xxsRRfsRpUT式中，P 为电动机的磁极对数 R1，x1a为定子每相绕组的电阻和额定频率 fN下的漏抗；R2、x2a为转子每相绕组折算到定子侧的电阻和额定频率 fN下的漏抗；S 为转差率，即 (9)00nnnS式中，n0为某一频率下的同步转速在额定电压 UN和额定频率 fN时，T=f(N）曲线如图特性曲线中实线 aN时所示.令 dT/Ds=0，求得电动机的最大电磁转矩 Tmax为 （10）)(43212211121maxRxxRfpUT在变频调速过程中，保持 U1/F1=C (常数)，也就是保持气隙磁通近似为常数,若令 f1=afn，则 U1=aUn,此时的电磁转矩

16、（11）)()(23221222122xxRSRfRpUTNN相应的最大转矩为 （12)(4322122112maxxxRRfUpTNN式中 a=f1/fN=n0/n0Nn0N是额定频率 fN下的同步转速n0N =60fN/p正常运行时，S 很小，约在 5%之内，式(11)中 SR，忽略不计.在一定的负载转矩下,变频调速运行时，转速之差(n0-n）将不变,转矩特性(稳定运行段)在U1/f1=C 常数运行方式下，当不同时，它为一族平行的曲线，如图 4 实线所示.从式（12）可看出，由于定子电阻 R1的存在，随着运行频率的降低,R1与电抗(x1+x2)相比，R1的作用愈来愈大，使最大转矩 Tmax

17、将明显减小。2.3.2 恒压供气系统的组成恒压供气系统的组成由图 6 知，空压机在运行中压力传感器将压力检测点（管网的中部)的管网压力 H 信号由压力变送器传送给 PLC，经过 PLC 的智能扩展模块 A21 来进行模数转换，A21 根据变送器传递来的标准的电流或电压信号的大小,把模拟量按一定的关系转换成 PLC 内部的数字信号，然后由 PLC 将转换后的数字信号与事先设定的压力值相比较。所以当管网压力 H 低于设定压力 H0时，PLC 向变频器发出提高电源频率的信号，变频调速器将电机转速提高后，风机的转速也相应提高，出气量增大，管道压力 H 也随之升高；反之当 H 高于 H0时，PLC向变频

18、器发出降低电源频率的信号，风机的转速相应下降，风机转速的提高与降低完全根据压力检测点的压力高于或低于设定压力 H0来调节.因此，系统供气压力其本上维持在设定压力 H0的范围内供气,也就是基本保持恒压供气。图 6 系统工作原理图在变频调速恒压供气过程中，风机工况点的变化见图 7 所示。 图 7 风机工况点的变化 图 8 风机变速恒压工况当 H1,H2高于 H0时，说明管网系统用气量减少,管路阻力特性曲线A1,A2,向 A0方向变化，此时风机转速逐渐降低，管道压力也由 H2,H1逐渐下降，当 H1低于 H0时,其工况点变化与上述相反即由 A1逐渐向 A0移动，使管网系统供气始终保持恒压。当管网用气

19、量由 Q2，Q1向 Q0移动时，通过改变风机转速使H保持恒定,见图 8。2.3。3 调节系统的传递函数调节系统的传递函数取流量为调节对象，其传递函数框图如图 9.其中：H0-总管压力给定值；H（t)-被调总管压力，kPa；-偏差，= H0 H（t)；（t)-变频器转速指令函数；vW(s)-调节器传递函数；PIDWO（S）-调节对象传递函数（包括变频器转速特性，压力变送器特性等)。图 9 控制框图 （13）)11 (1)(sTsWia （14)TsksW1)(0其调节过程及曲线如下:H0H（t)时, 为正fnH（t)，直至 H（t）= H0；H0=H(t)时，恒定,电机恒转速转动；fH0H（t）

20、时, 为负fnH(t)，直至 H(t）= H0。2.3。4 变频恒压供气频率变化分析变频恒压供气频率变化分析如图 10 为变频调速恒压供气的风机曲线图,当流量由 Qa变化至 Qb时，风机输出压力必定会上升 Hb，由于恒压线定在 H0,压力传感器检测出压力上升趋势后，反馈增加输出信号,使变频器降低频率控制,减速至 n2，使之保持恒压H0，节省压力（Hb-H0)。随着风机转速的降低，工况点将从 A 沿恒压线逐渐变化至 B、C 流量随之减少，当 n 下降至 n4，Q-H 曲线的最大压力为 Ha，在 n4以下时，因为 Q-H 曲线最大压力小于 Hd。按这一原理风机的转速只要从额定转速变化至 n4时，可

21、供小于 Qa的任一流量，风机的工况点沿恒压线从 AD 变化.风机调速具有一定范围的，不同的风机有不同的调速范围，不是任意可调的，其它范围由风机本身的特性和用户所需的压力决定。当选定某型号的风机时可确定此风机的最大调速范围,再根据用户的设定压力确定具体最低调频范围。 图 10 风机变频恒压供气情况 图 11 风机工况 3 恒压供气系统的硬件设计恒压供气系统的硬件设计3.1 系统总述系统总述鼓风机系统构成如下.（1）风机型号：926，风量：858810735m /h,风压:9630-10020Pa。3（2）电机型号：Y225M-2；功率：37kW;电压：380V；电流:83.9A；频率：50Hz；

22、功率因数:0。89；转速:2970 r/min。3.2 控制系统的组成控制系统的组成如图 12 所示为控制系统总构成图:控制系统包括：2 套变速风机（每套变速风机包括：一台变频器、一台交流电动机和一台风机)、1 台 PLC、一台工控机和两套压力变送器。图 12 控制系统总构成图3。3 调速系统的构成及硬件选择调速系统的构成及硬件选择从整个系统的稳压来说，全是由调速风机来实现管网的稳压和压力调节的.系统构成与设计：变频恒压供气系统由控制柜,压力传感器，异步电动机及空压机组成，由此构成一个压力负反馈闭环控制系统。压力传感器将管道中的气压值变换成电信号（420mA)，送入变频器内置 PID 比较，其

23、偏差值经过控制运算后，控制变频器的输出频率，通过上位机对当前压力信号的反应，再由PLC 控制两台空压机电机在工频电网与变频器输出之间切换,改变两台空压机的运转状态和转速，实现压力调节。控制部分是根据系统的设计要求，在满足控制要求的原则上,尽量降低成本，选用松下电工生产的 FP0 系列的 PLCFP0-C32CP。实现信号采集，巡检综合判定,控制输出三个逻辑过程。以下是 FP0 系列 PLC 的特点:超小型尺寸：一个控制单元只有 25 毫米宽,甚至扩充到 I/O 128点，宽度也只有 105 毫米，它的安装面积是同类产品中最小。可选择三种安装方式：DIN 导轨条安装 、底面直接安装和附面直接安装

24、。控制单元尺寸：宽25高 90长 60 毫米，最大可扩充至 128 点，此时尺寸（宽 105高 90长 60 毫米） 。电气部分包括风机电机,电动阀门，变频器的启动、停止，以及故障检测，指示灯的控制.FP0-C32CP 据有丰富的指令系统，并且依托 FPWIN_GR 良好的编程界面，很方便程序编制和现场调试.个人收集整理，勿做商业用途文档为个人收集整理，来源于网络传动装置用了选用芬兰 ABB 公司生产的 ACS601 变频器,具有手动和自动调速功能变频器,适用于异步电机无级调速控制。该变频器的输出控制方式为恒V/f，以及 IGBT 大功率晶体管模块.变频器可将输出频率在控制范围内连续可调，控制

25、精度为 O.1Hz，从而达到电机依据负载的变化连续平滑调速，减轻了电机的运转抖动.由于变频调速实现异步电机软起动，降低电网的损耗提高了电机运行时的 COS,以至于可以省去为改善功率因数的电容补偿柜及相应控制设备.ACS601 有内置的 RS485 口可以实现同上位机的通讯。现场压力选择用 2 块DBY 一 121 压力变送器，量程分别为:00.75MPa 和 O1。OMPa,及 2 块电接点压力表量程为 0。10MPa 和 0.6MPa。3。4 变频器变频器近 20 年来，以功率晶体管 GTR 为逆变功率器件、8 位微处理器为控制核心的、按压频比 U/F 控制原理实现异步电动机调速的变频器，在

26、性能和品种上出现了巨大的技术进步。3.4。1 变频器输入输出接口变频器输入输出接口本系统选用的变频器为 ABB 公司的 ACS601 系统,针对本系统的应用情况,可将变频器端子上的信号分为(如附录三所示）：输入信号:（1）控制变频器运行的启停信号 DI1-PLC 的 KA1。(2）变频器的压力反馈信号 AI2口接远传压力表的反馈信号。(3）R,S，T 为电源输入。输出信号：（1） ROI:为数字量输出口，变频器内部出现故障时,进行指示。（2) R02:为数字量输出口,变频器运行指示.（3） R03：为数字量输出口,变频器停止运行指示。（4）U， V， W 为接三相异步电动机.通讯：本变频器完成

27、与上位机的频率、电流、电压、管网压力、故障状况，给定等参数进行通讯，通过 NDCO 的 CH1， CH2 口实现.3.4.2 变频器的外围设备选择变频器的外围设备选择通常变频器的外围设备如图 14。图 14 变频器的外围设备（1）变频器容量的选择变频器的额定输出容量应满足 S ：e （15）1 . 13UINKSe式中 U最高频率时电动机端电压;I最高频率时电动机的额定电流； N-电机台数； K波形修正系数(取 1.051.1)。上式表明，变频器额定容量大于电动机组额定容量（Error!UIN)。由于高次谐波的影响，将使电机的损耗增加,故加入波形修正系数 K，再乘以安全系数1.1。变频器的 6

28、0s 过载容量应满足 Ss： (16）KNUIKNNUISSSSS31 . 1)(3式中 Ns-同时起动的电动机台数；Is最高频率时电动机的起动电流。上式表明，变频器 60s 过载容量大于电动机组起动容量，两者相差波形系数 K 及安全系数 1.1 的数量关系.变频器额定输出电流应满足 Ie(1)： （17）1 . 1)2()1(NKIIee式中 Ie(2）单台电机最高频率时的额定电流。上式表明，变频器额定电流大于电动机组的额定电流，两者相差一个安全系数 1。1 和波形系数 K。变频器允许的 60s 过载电流应满足 Is（1）: (18）KNIKNNIISSeeS)2()2()1(1 . 1)(

29、式中， Is(2）最高频率时电动机的起动电流.即变频器 60s 过载电流大于电动机组的起动电流，两者相差一个安全系数1。1 和波形系数 K.但在实际变频器容量选择中采取大于电机一个等级的办法.对于轻载起动和风机泵类负载，变频器额定电流一般按电动机的 1.1 倍选，对于恒转矩负载或需要频繁起动和制动运行的负载,变频器的容量应适当增大，一般应1.2 倍的电动机的额定电流.本系统根据选用的电机功率为 37kW，则选用的变频器型号为 ACS601 0045 45kW 两台.电源变压器：电源变压器(T）的作用是将高压电源变换为变频器所需要的电压等级。考虑到变频器输入电流中所含高次谐波对电源侧功率因数的影

30、响，再考虑变频器的运行效率，一般变压器的输出功率（KVA)= 变频器的输出功率（kW）/ （变频器输入功率因数 变频器效率)其中，变频器输入功率因数在无输入交流电抗器 1ACL 时取 0。80.85，有 1ACL 时取 0。60.8；变频器效率取 0。95；变频器输出功率应为所接电动机的总功率。电源侧断路器 QF:QF 一是用于电流回路的正常通断,二是当出现过流或短路故障时能自动切断电源，防止事故扩大。其选择原则同一般断路器.电磁式接触器：1KM 用于变频器的投入与切除，在变频器发生故障或失压时,切断电源，防止电网失压后复电而变频器不经正常程序自动起动对设备及人身造成危害。2KM 和 3KM

31、用于变频器与工频电网间的切换运行；2KM 和3KM 间的联锁可防止变频器输出端接到工频电网上。不过,有些变频器要求2KM 只能在电动机和变频器停机状态下开闭，1KM3KM 的选择同一般接触器。3。5 变频调速恒压系统的基本特点变频调速恒压系统的基本特点本论文设计变频器调速恒压供气系统具有以下几方面特点：（1）具有自动/手动双运行功能。自动状态下可实现无人值守自动恒压供气状态；手动状态下可作不定期的检查和紧急状态下的紧急操作。(2）具有双电源供电，自动/手动供电电源切换功能.（3）具有自动定期巡检功能，系统可靠性高。（4）由于采用变频调速恒压，恒压精度高，压力变化0。02Mpa;节能效果显著，节

32、电率在 15%-35左右.（5)系统中的两台空压机,任何一台空压机出现故障，系统会自动启动备用空压机满足供压.(6)采用变频调速技术实现交流电机平滑调速,使交流调速系统的性能指标能与直流调速系统媲美。（7）多台电机均能可靠地实现软启动,避免了启动电流过大对电网的影响，且大大延长了设备的使用寿命。同时，与其它供气系统相比，具有以下几方面的优点:（1）自动化程度高，可实现无人值守智能化运行。（2）设备使用寿命长，维护工作量小.4 恒压供气系统的软件设计恒压供气系统的软件设计该系统采用二级计算机控制方式,控制系统采用松下电工 FP0 系列小型 PLC,输入 16 点,输出 16 点,均为数字化接口。

33、在设计时，以充分利用 PLC 的硬件、软件资源为原则，在软件设计与确定 I/O 点数时，可不局限于原有继电器控制线路，而只保留直接面向人和设备的输入/输出点，省去一些中间环节;软件采用灵活的编程方式，主程序采用常规继电器梯形图指令设计。同时，由于设备上的主接触器功率大，其线圈吸合瞬间电流大,而 PLC 的输出节点额定工作电流为2A,如果直接驱动主接触，势必造成烧毁节点等不安全因素，为此我们在输出节点上加接了一个中间驱动继电器。4.1 PLC 输入输出输入输出 I/O 分配分配PLC 和工控机目前的技术发展水平以大大超过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。PLC 适合低成本自动化项目和作为

34、大型 DOS 系统的 I/O 站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比。同时,PLC 和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能.下面对本系统采用的 FP0 PLC 的输入输出口进行介绍如图 13 所示。4.1。1 输入口输入口输入节点一共 10 个节点：KMI， KM2, KM3， KM4 为 1#， 2调速电机分别在调速和工频运行下所对应的接触器，KM5 为备用空压机的主接触器。PLC 通过输入的接触器节点信号，可以判定 2 台空压机目前的运行情况，再综合 PLC 的输出指令，

35、就可以判定目前空压机的良好状况，此为硬件回路的判定方法(另一种方法是通过压力反馈信号，在上位机进行综合判定） 。PLC 的 X5，X6 为装在网道的压力接点信号。此作为系统硬保护的一个措施，同时也是系统执行动作的一个依据.剩下的 X7,X8 和 X9 对应自动、手动和复位的指令信号。4.1.2 输出口输出口输出节点一共 9 个节点(除了指示灯）其它均通过中间继电器去驱动接触器、电磁线圈或蜂鸣器。Y1，Y2，Y3，Y4 和 Y6 是分别由 PLC 发出去驱动空压机运行的指令。Y8 和 YB 作为向变频器发送变速指令。YC 和 YD 作为整个系统的故障报警指示,4.2 PLC 控制程序控制程序PL

36、C 控制程序的梯形图见附录。附录一：PLC 控制程序的梯形图。附录二:PLC 控制程序的指令表。5 系统调试系统调试5.1 变频器关键参数的设定故障处理变频器关键参数的设定故障处理针对本系统中的主要部件变频器,本节主要阐述了系统调试中的参数设定和故障处理方法.5.1.1 变频器有关参数设定变频器有关参数设定变频器有数百个参数可以填写或改写。如果参数缺省（即出厂时的设定值）,只要接线正确即可投入正常运行。但是，选择适当的参数可以提高运行的品质和达到某些必要或特殊的要求。以本系统 ACS601 为例，说明参数具体设置过程.99 组数据：99 组数据中关键的是电流、电压、频率、功率及控制方式等参数设

37、置，电流、电压、频率、功率都参照电机上的名牌上额定数据，控制方式选用 PID。10 组数据:它是启动、停止和方向的设置，由变频器联接图可知，作为1DI变频器的启停指令.由于风机为单向运行，所以在方向设置时，先设置正向，待试运行后再作方向确定。13 组数据：模拟输入的标定，本系统对 A12 口进行标定和范围设定为 420mA。14 组数据:为继电器输出，此处有 RO1，R02，R03 三个端口定义，本系统只对故障、运行、停止定义，用指示灯输出指示。40 组数据：为 PID 控制，要求对比例、积分、微分参数及差值的取决对象等参数进行确定。PID 参数本系统可通过自辨识运行进行自我确定，但必须进行预

38、设定。差值的取决对象就要联系 11 组数据,本系统选用 ACT1-ACT2.参数 99.07：按使用手册说明，参数 99。07 称为基底频率。我国电动机电源频率为 50Hz.当电流远超过电动机额定电流时，电动机在运行时会发热，这样运行一段时间变频器将保护停机。如电动机卸载后仍如此，解决的方法是将参数 99。07 设大（例如设为 80Hz 或 90Hz)，并观察其电流的大小直到正常为止。 为何要改变参数 99。07，使其设置大大超过电动机铭牌上的规定值?众所周知，电动机定子电流不仅与定子绕组电阻有关还与其感抗有关，如提高基底频率设定值，则意味增加了电动机的感抗，这样励磁电流减小。当然，如电动机电

39、流正常，则不必改写参数 99。07。参数 16.02：该参数为写入禁止选择，缺省为 0。只有在变频器停止时才可写入该参数。在调试时，可将参数 16。02 改写为 2,这样在变频器运行时都能改写参数，给试运行带来方便。如果调试结束后想给参数值加锁，只要将参数16。02 设为 1 就不能进行参数写入。参数 22.02 与 22。03:这两个参数是加、减速时间.其值应选择适当，特别是在运行过程中进行优化调整。由于突然加、减速造成变频器保护动作，应适当延长加、减速时间,或配合运行于 S 型的加、减速曲线上,以使加、减速过程尽可能缓和,避免不必要的保护动作,此参数在试运行时采取先设大，再调小。参数 20

40、。08:该参数 20.08 是上限频率,缺省为 120Hz。国产普通 Y 系列交流电动机额定频率为 50Hz，能否超过额定频率运行？通常情况下，达到 60Hz的运行频率应无问题，如继续提升频率对电动机的温升会有一定的影响。还应考虑到，超过额定频率运行后,被驱动的机械是否有被损坏的可能性。变频器本身是不易损坏的,它有自己的保护系统,主要考虑的是电动机和机械部分受损的可能,此因素特别重要。以上介绍了变频器调试过程中关键参数的设定过程及一般的处理方法，在变频器保护动作后还可通过其显示器访问报警的履历以找到对症下药的处理方法.通常变频器装于电气柜内，外加排气散热风扇，以确保散热。5.1.2 变频器装置

41、类故障处理变频器装置类故障处理变频器使用中,是否能满足传动系统的控制要求，变频器的参数设置非常重要，如参数设置不正确，轻者系统控制效果不好，重者系统不能正常运行。一旦发生了参数设置类故障后，变频器都不能正常运行，这时最好是能够把所有参数恢复到出厂值，然后按上述步骤重新设置。对 ABB 变频器第一类参数可以逐个修改，对第二、第三类参数可以用改变应用宏的方式来恢复出厂值。（1）过压类故障对变频器来说，都有一个正常的工作电压范围,当电压超过这个范围时很可能损坏变频器，常见的过电压有两类。输入交流电源过压：这种情况是指输入交流电源的电压超过正常范围，一般发生在节假日线路负载较轻,电压升高或者线路出现故

42、障，此时最好是断开变频器的电源,对线路进行检查，找出故障原因修复后重新运行。发电类过电压：这种情况出现的概率较高，主要是电动机的实际转速比同步转速还高，使电动机处于发电状态，而变频器又没有安装制动单元引起的。（2）其它故障过载：负载过重，所选电机和变频器不能拖动该负载，也可能是由于机械润滑不好所引起。如属前者则必须更换大功率的电机和变频器；如属后者则要对生产机械进行检修。过流：可能是变频器的输出短路所引起。这时要对线路进行检查，如果断开负载变频器还是过流故障，说明变频器的逆变电路己严重损坏，需要更换变频器。欠压：说明电源输入电路有问题,可能是线路严重超载，或者是线路接触不良所引起的。最后还要说

43、明的是，一旦变频器发生硬件故障，如整流电路、逆变电路等,此时变频器已严重损坏(可以通过测量输入及输出端有无短路） ，则要有专门的技术人员来维修,一般技术人员不要私自拆变频器，不得再次通电，以免扩大故障范围.5。2 PLC 的调试的调试5.2。1 实验室调试实验室调试在实验室中即可进行,主要完成以下工作:编程器不与 PLC 相连，仅在离线状态下，通过使用编程软件中的“文件检查功能检查程序是否与其组态相匹配、是否有重复输出线圈、各种参数值是否超出设定范围及基本语法错误。调试中发现的任何错误均显示相应的错误代码，调试人员可查找用户手册确定错误内容并及时修改。编程器只与 PLC 主机在线联络,此时可以

44、检查通信口参数的设置、PLC 和I/O 状态设置,还可将各控制功能程序块提出，排除其它程序的干扰，对输入信号和中间接点信号进行状态强制，观察相应的输出接点变化是否满足程序设计的逻辑要求，对程序逻辑进行初步检查。5.2。2 制造地调试制造地调试在车间对整个 PLC 系统进行调试。首先，待系统上电后，通过观察 CPU模块和各接口模块的指示灯，检查 CPU 和总线接口的状态是否正常，系统能否正常运行。同时检查实际 PLC 系统与程序“通信管理表 I/O 图”中远程站及站模块的设置是否一致，以及系统的通信配置是否满足要求。至此,整个 PLC 系统的配置基本确定。接下来用拨码开关制成仿真器连接到输入模块

45、的接点上，然后根据输入信号、现场反馈信号(如限位开关的通断)的先后顺序拨动相应的开关模拟实际运行情况，将实验室调试完毕的各控制功能程序块连接起来，并观察编程器及输出模块上是否有相应的顺序输出，以此考核 PLC 的编程动作是否满足逻辑要求。调试时同样应充分考虑各种可能情况，在系统不同的工作方式下，对逻辑图中的每一条支路、各种可能的进入路线都应逐一检查，直至在各种可能情况下输入与输出之间的关系完全符合逻辑要求。在程序编制时有些计时器设定值较大，为缩短调试时间，程序调试时可将设定值减小，待模拟调试结束后再写入其实际设定值.在设计和模拟调试程序的同时,PLC 之外的其它控制设备(如控制台、继电器等）的制作、接线工作可同时进行,以缩短生产周期。经制造厂调试后,应用程序的整体逻辑功能可认为基本通过。5。2。3 现场调试现场调试PLC 装置在现场安装后，要进行联机调试，将程控系统与检测设备及执行机构连接在一起，通过实际操作观测现场设备的运行状态，并根据现场实际情况及运行人员的要求对所编程序进行修改,使之与现场设备更为紧密地结