针对在高压固态软起动设备中,PLC所需要完成的工作包括:逻辑处理及主回路控制、模拟量采集及处理、触发角给定控制、从站通讯等。触发角的给定方式决定了电机启动的模式,下面将以S7-200控制器为例列举不同启动模式下的触发角给定处理。
5.1斜坡升压软启动由于这种启动方式不具备电流闭环控制,PLC仅输出调整晶闸管导通角信号,该信号对应时间按的斜率增加。S7-200系列PLC内部提供丰富的定时器功能,可以利用阶梯上升曲线的方式模拟斜坡曲线,亦可利用PLC提供的积分功能,使输出信号按斜率输出。
这两种方式均可实现斜坡信号输出和斜率调整,但相对积分器方式而言,阶梯模拟方式可操作性强。5.2斜坡恒流软启动这种启动方式属于闭环控制,主要的调节参数为电机启动电流。在控制器的算法上可采用模糊控制,模糊控制器设计为双输入单输出。
控制器通过模拟输入通道检测电机的启动电流,计算出启动电流与设定值的偏差E和在偏差变化率EC作为模糊控制器的输入;模糊控制器依据E和EC,根据模糊控制规则经计算后得出输出值,此输出值经PLC的D/A转换后输出控制晶闸管导通。
PLC实现模糊控制时,可首先将模糊控制规则转化为数据表存放在PLC存储区,这样就可大大减少控制中的计算量,PLC仅通过偏差E和偏差变化率EC就可很快的得出输出值,提高控制的时性。S7-200系列PLC提供的指针访问方式,可以方便的在数据表中查找到输出值。
5.3脉冲冲击起动此起动方式在实现上与斜坡升压方式相似,利用PLC的定时器可以很容易的实现短时间输出大电流后再回落。后续的实现方式同上所述。6.参数设置及从站通讯的实现在使用西门子S7-200时,在不增加其它通讯接口模块时HMI可以通讯PPI协议与S7-200直接通讯。
只需通过HMI编程软件进行简单的组态即可完成系统参数设置、状态监视、逻辑操作、事故记录、自动生成曲线图、故障报警等功能。HMI相对于普通按键式显示板具有画面直观、易操作、功能丰富、设计简单等优点。另外STEP7-Micor/WIN软件提供基于MODBUS—RTU协议的主从站通讯库。
在PLC编程过程中只需调用ModbusSlavePort0库中MBUS_INIT指令(从站初始化)以及MBUS_SLAVE指令(请求服务相应)S7-200从站通讯程序在完成前面两个指令调用后,还要为库指令使用的符号分配内存。
当库指令入到主程序块中,在导航树“程序块”下会出现一个“库”节点。在“库”节点上点击鼠标右键,在弹出菜单中选择“库存储区”,进入“库存储区分配”对话框。由于S7-200通讯端口物理层使用的是RS-485通讯规范,因此我们需要在计算机端增加一个RS-485通讯端口,才能与计算机通讯建立通讯。
如果计算机闲置的串口,我们可以选配一个RS-232转RS-484转换器即可;如果没有闲置的串口,我们通过在计算机中增加一个RS-485通讯卡也可以;现在很多计算机都有USB口,我们也可以在计算机上外接一个USB转RS-485转换器,至此系统即可与上位机进行通讯。
5.结束语通过对软启动器的分析,以PLC为控制器的软启动器能方便地实现对电机的软启动,还能方便的完成一台软起动伺候多台电机的起动,并还能完成其他软起动应该具备的功能,其启动方式多种多样,从而减少电机启动对电网的冲击和减轻对设备的损害。
PLC提供的强大的语言编程指令可以完成多种控制功能,达到佳的启动效果。软启动器控制使用方法原则上,笼型异步电动机凡不需要调速的应用场合都可适用。目前的应用范围是交流380V(也可660V/1140V),电机功率从几千瓦到800kW。
电机软启动器一般以大功率双向晶闸管构成三相交流调压电路,以微处理器及信号采集、保护环节构成控制器,通过控制晶闸管的触发角,调节晶闸管调压电路的输出电压,实现电动机的无触点降压软启动、软停车和空载、轻载的节能及保护功能。
软起动器特别适用于泵类负载或风机类负载,需要软起动与软停车的场合。同样对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行,只有短时或瞬间处于重载场合,应用软起动器(不带旁路接触器)则具有轻载节能的效果。为此,通过对软启动方式与传统的启动方式进行比较,来分析软启动器的特性。
一般降压启动是指电动机在启动过程中加在电动机定子绕组的电压变化是瞬间突变的,主要有“Y—△”降压启动和自藕变压器降压启动等;而软启动是使用调压装置在规定的启动时间内,自动地将启动电压连续、平滑地上升,直到达到额定电压。
软启动和一般降压启动的区别在电动机启动时,降低加到电动机定子绕组的电压可以减小电动机的启动电流。若采用一般降压启动,则启动过程是跳跃的、不平滑的,所以又叫作硬启动,对生产工艺要求稳启动的场合不宜采用。而软启动从初始电压开始电压连续平稳地增大,在启动过程中电动机的转矩是平滑的而不是跳跃的,启动过程是平稳的,所以叫软启动。
软启动器工作原理是当电机启动时,由电子电路控制晶闸管的导通角使电机的端电压以设定的速度逐渐升高,一直升到全电压,使电机实现无冲击启动到控制电动机软启动的过程。当电动机启动完成并达到额定电压时,使三相旁路接触器闭合,电动机直接投入电网运行。