艾默生工控產品在皮帶機啟動控制中的應用

內蒙古森鼎環保節能股份有限公司 張彬 董海英

摘要：文章介紹了艾默生公司變頻器EV3000在送料皮帶機上的應用，通過EC20系列PLC及模擬量處理，實現兩臺EV3000變頻器之間的主從控制，實現皮帶的平滑啟動和主從運行。

關鍵詞：EV3000 EC20 變頻器 PLC 艾默生 皮帶機 啟動控制

前言：包鋼煉鐵廠綜合料場皮帶傳送系統采用132KW兩臺電機（一主一從）進行傳動。原有系統采用接觸器啟動。傳送皮帶長度大約在500米左右。正常情況下直接啟動對系統沒有影響，但是當發生送料過程中有意外故障而造成停機時，系統檢修結束后要求再啟動時，就會出現啟動非常困難，造成接觸器過熱燒毀甚至發生因過電流造成相間短路的現象。若采用一般常用的降壓軟啟動方式，由于啟動力矩與電壓的平方成正比，因此根本無法實現重載啟動。為此，我們采用艾默生公司的EV3000系列高轉矩、高精度變頻器作為電機控制核心，配合EC20系列PLC實現兩臺變頻器的主從控制，實現兩臺電機同頻率或負荷平衡運轉。

1.1系統參數：

皮帶電機為132KW，電流245A，四極，轉速1480 R/MIN

設計采用EV3000-4T132G（高性能）系列變頻器。 配合EC20系列PLC及模擬量組合模塊5AM（四模入、一模出），通過PLC作PID閉環控制。其中主變頻器的給定采用數字量設定或模擬量設定均可，將主變頻器的輸出頻率作為PID的給定量，將從變頻器的輸出頻率作為PID反饋環節，PID輸出量作為從變頻器的給定值，從而實現主、從變頻器的頻率一致運行。具體原理參見附圖一至五

主變頻：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 數字設定，由面板給出

F0.04=50 主機給定 F0.05=1 端子控制

F0.10=60S 加速時間 F0.11=20 減速時間

由于現場不具備電機調諧運行（接手無法打開），因此控制方式采用V/F控制，電機參數F1.00-1.08按電機實際參數設置。

F2.09=1 停機方式為自由停車

F6.08=0 AO1輸出信號為實際運行頻率

F6.09=3 AO2輸出信號為實際運行電流

F6.12=20% AO2信號輸出偏置為20%

具體原因是：由于AO2信號送入樓上控制站計算機室，控制站PLC要求信號為4-20MA。因此，當變頻器輸出電流信號為4MA時，對應實際電流為0；即將4MA/20MA=20% ，輸出偏置即位20%。

從變頻：

F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模擬設定，由PLC給出

F0.05=1 端子控制

F0.10=60S 加速時間 F0.11=20 減速時間

F2.09=1 停機方式為自由停車

F6.08=0 AO1輸出信號為實際運行頻率

F6.09=3 AO2輸出信號為實際運行電流

F6.12=20% AO2信號輸出偏置為20%

由主機EC20-1410BRA、模擬量組合EC20-5AM (四入一出)構成。其中輸入的一通道為主變頻器的實際運行頻率；二通道為從變頻器的實際運行頻率，輸入信號均為4-20MA；輸出為從變頻器的給定值，信號為0-10V。

LD SM1

TO 0 400 16#1 1 5AM模塊初始化

LD SM1

TO 0 600 16#3311 1 輸入1、2通道為電流信號3、4通道關閉。

LD SM1

TO 0 650 16#0 1 輸出通道為0-10V信號

LD SM1

TO 0 500 16#1 1 通道設置更改允許

LD SM1

TO 0 800 16#1 1 輸入通道設置更改確認

LD SM1

TO 0 801 16#1 1 輸出通道設置更改確認

LD SM0

FROM 0 100 D100 1 讀通道1數值（主變頻運行頻率）

LD SM0

FROM 0 101 D101 1 讀通道2數值（從變頻運行頻率）

LD SM0

MOV D101 D21 通道2數值作為PID反饋值。

LD SM0

TO 0 0 D22 1 PID輸出信號從輸出通道輸出（作為從變頻給定）

LD SM0

CALL PID_EXE 調用PID執行程序

LD SM0

CALL PID_SET 調用PID設置程序

LD SM0

PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D

LD SM0

MOV D100 D20 //設定目標值

MOV 10 D0 //采樣時間(Ts) 范圍為1～32767(ms)但比運算周期短的時間數值無法執行

MOV 33 D1 //動作方向

MOV 0 D2 //濾波時間常數

MOV 1000 D3 //比例增益(Kp) MOV 1 D4 //積分時間TI MS

MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分時間

MOV 0 D15 //輸入變化量MOV 0 D16 //輸入變化量

MOV 2000 D17 //輸出上限設MOV 0 D18 //輸出下限設

最后經多次修改和調試，確定比例系數為10，積分時間為100毫秒，微分時間為零。經過運行發現能夠滿足現場的生產工藝，主、從皮帶平穩啟動。

連鎖控制主要實現如下功能：

一、啟動時主、從變頻器一起啟動，一起停止。

二、任何一臺變頻器故障，則另外一臺變頻器立即停止。

連鎖控制的實現通過中間繼電器（設計院設計，可以通過PLC實現）

經過2個月左右的運行發現，系統能夠運行非常穩定，皮帶啟動電流為120A左右，主、從變頻器啟動頻率完全一致，啟動電流主變頻器略大于從變頻器，啟動平穩可靠，完全能夠滿足生產要求。 EV3000變頻器設置面板具有中文顯示功能，而且參數設置非常簡單，便于現場的維護；該系列變頻器在過載能力方面非常的強。由于變頻器在初期調試時，皮帶電機的抱閘沒有打開，且減速機的油泵電機沒有啟動，當時的過載電流幾乎達到450A，在大電流限幅下運行了十幾秒，變頻器沒有發生任何故障。

①艾默生公司EV3000系列通用變頻器 艾默生網絡能源有限公司

②新型PID控制及其應用 機械工業出版社 陶永華

③EC20系統手冊 艾默生網絡能源有限公司

④通用變頻器及其應用 機械工業出版社 韓安榮

⑤電機拖動與控制 西安電子科技大學出版社 劉保錄

⑦EC20-5AM使用說明 艾默生網絡能源有限公司