《LC与变频器应用》PPT课件.ppt

1、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、SB2：X0，X1,SA2：X2,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,A B C,2）硬件连接：,R S T 30A

2、30B 30C U V W FWD CM,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、SB2：I0.0，I0.1,SA2：I0.2,故障报警点：I0.3,输出点（4个）,变频器电源：Q0.0,变频器运行：Q0.1 Q0.3,变频器报警：Q0.2,1）地址分配,KM,2）硬件连接：,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,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 )

3、,KA,KM,A B C,3、不改变梯形图移植法,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,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

4、 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

5、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

6、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,R S T U V W,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）,1#：I0.0，I0.1,2#：I0.2; 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,3#：I0.4; I0.5,1#：工频过载I1.1,2#：工频过载I1.2,3#：

7、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

8、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

9、；,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 CPU222 AC/DC继电器,扩展单元 EM222 8点继电器输出,模拟单元 EM235 4AI/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,

10、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420mA(IRF),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)

11、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,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

12、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_DW EN ENO IN OUT,SM0.0,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_B EN ENO IN OUT,ATCH EN ENO IN EVNT,VD204,+1800,22400,0.25,30.0

13、,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,VD100 VD104 VD108 WD112 VD116 VD120 VD1

14、24 VD128 VD132,参看课本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:,(1)2#泵为变频泵,无工频泵时; (2)3#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:,(1)3#泵为变频泵,无工频泵时; (2)1#泵为变频泵,3#已经工频运行,(1)1#泵为变频泵,无工频泵时; (2)2#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

15、VB300=1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VB300=2时,变频泵号VB300=3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?

16、,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,R S T U V W,实例五：供水专用变频器应用,手动控制参见说明书,设定,R U S V T W FR DCM V+ VRF ACM IRF,QS1,QS2,KM2,KM4,KM6,KM1,KM3,KM5,电源,IWS供水基板 COM RY

17、1 RY2 RY3,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,cd178 cd179,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

18、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。,S7-200 B A,SAMCO-e TRA TRB RXR,三垦变频器,条件:s7-200CPU226,西门子网络接头,装有STEP7 V4.0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,Cd001=3 串行通信,Cd002=14,Cd146=1 非连续模式,Cd

19、147=4,Cd148=4 9600bps,Cd149=0 无,Cd150=1 1位,Cd151=1 CR,LF,（9）cd142=1,（10）cd144=0,2、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P227,2)S7-200网络通信协议,1 PPI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

20、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,2 MPI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,3 Profibus协议,用于实现分布式I/O设备的高速通信,通过EM277 ProfibusDP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

21、-485(双交线)或232(PC电缆)接口,波特率在1.2115.2KB/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,5 USB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,PORT：0,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(POR