1、|_吾嘗終日而思矣，不如須臾之所學也；吾嘗而望矣，不如登高之博見也。 荀子·勸學plc控制變頻調速器一、引言     以變頻調速器為調速控制器的同步控制系統、比例控制系統和同速系統等已廣泛應用于冶金、機械、紡織、化工等行業。以比例控制系統為例，一般的系統構成如圖1 所示。      工作時操作人員通過控制機（可為PLC或工業PC）設定比例運行參數，然后控制機通過D/A轉換模件發出控制變頻調速器的速度指令使各個變頻調速器帶動電機按一定的速度比例運轉。此方案對電機數目不多，電機分布比較集中的應用系統較合適。但

2、對于大規模生產自動線，一方面電機數目較多，另一方面電機分布距離較遠。采用此控制方案時由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個系統的工作穩定性和可靠性降低；同時大量D/A轉換模件使系統成本增加。為此我們提出了PLC與變頻調速器構成多分支通訊控制網絡。該系統成本較低、信號傳輸距離遠、抗干擾能力強，尤其適合遠距離，多電機控制。 二、系統硬件構成     系統硬件結構如圖2 所示，主要由下列組件構成；     1、FX0N24MR為PLC基本單元，執行系統及用戶軟件，是系統的核心。  &

3、#160;  2、FX0N485ADP為FX0N系統PLC的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計算機PLC通訊系統中作為子站接受計算機發給PLC的信息或在多PLC構成n:n網絡時作為網絡適配器，一般只作為規定協議的收信單元使用。本文作者在分析其結構的基礎上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調速器控制信號的發送。     3、FRCU03為FRA044系列比例調速器的計算機連接單元，符合RS422/RS485通訊規范，用于實現計算機與多臺變頻調速器的連網。通過該單元能夠在網絡上實現變頻調速器的運行控制（如啟動、停止、運行頻率設定）、參數設定和狀態監控

4、等功能，是變頻器的網絡接口。     4、FRA044變頻調查器，實現電機調速。     在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網絡中，每個變頻器為一個子站，每個子站均有一個站號，事先由參數設定單元設定。工作過程中，PLC通過FX0N485ADP發有關命令信息后，各個子站均收到該信息，然后每個子站判斷該信息的站號地址是否與本站站號一致。若一致則處理該信息并返回應答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網絡上同時只有一個子站與主站交換信息。 三、軟件設計1、通訊協議   

5、0; FRCU03規定計算機與變頻器的通訊過程如圖3 所示，     該過程最多分5個階段。1、計算機發出通訊請求；2、變頻器處理等待；3、變頻器作出應答；4、計算機處理等待；5、計算機作出應答。根據不同的通訊要求完成相應的過程，如寫變頻器啟停控制命令時完成?三個過程；監視變頻器運行頻率時完成?五個過程。不論是寫數據還是讀數據，均有計算機發出請求，變頻器只是被動接受請求并作出應答。每個階段的數據格式均有差別。圖4 分別為寫變頻器控制命令和變頻器運行頻率的數據格式。2、PLC編程     要實現對變頻器的控制，必須對

6、PLC進行編程，通過程序實現PLC與變頻器信息交換的控制。PLC程序應完成FX0N485ADP通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉換及變頻器應答信息的處理等工作。PLC梯形圖程序（部分程序）如圖5 所示。     程序中通訊發送緩沖區為D127D149；接受緩沖區為D150D160。電機1啟動、停止分別由X0的上升、下降沿控制；電機2啟動、停止分別由X1的上升、下降沿控制；電機3啟動、停止分別由X2的上升、下降沿控制。程序由系統起始脈沖M8002初始化FX0N485ADP的通訊協議；然后進行啟動、停止信號的處理。以電機1啟動為例，X0的上升沿M5

7、0吸合，變頻器1的站號送入D130，運行命令字送入D135，ENQ、寫運行命令的控制字和等待時間等由編程器事先寫入D131、D132、D133；接著求校驗和并送入D136、D137；最后置M8122允許RS指令發送控制信息到。變頻器受到信號后立刻返回應答信息，此信息FX0N485ADP收到后置M8132，PLC根據情況作出相應處理后結束程序。 四、結語     1、實際使用表明，該方案能夠實現PLC通過網絡對變頻調速器的運行控制、參數設定和運行狀態監控。     2、該系統最多可控制變頻調速器32臺，最大距離500

8、m。     3、控制多臺變頻器，成本明顯低于D/A控制方式。     4、隨著變頻器的增加，通訊延遲加大，系統響應速度低于D/A控制方制1變頻調速器的節能節電技術原理及其應用技術 什么叫變頻調速技術，它是一種以改變電機頻率和改變電壓來達到電機調速目的的技術。大家都知道，目前，無論哪種機械調速，都是通過電機來實現的。從大范圍來分，電機有直流電機和交流電機。過去的調速，多數用直流電機，由于直流機調速容易實現。但直流機固有的缺點：滑環和碳刷要經常拆換，給人們帶來太大的麻煩。因此有人就想，如果把可靠簡單的籠式交流電機用來

9、調速那該多好！因而就出現了定子調速、變極調速、滑差調速、轉子串電阻調速、串極調速、液力偶和調速等交流調速方式。當然也出現了滑差電機、繞線式電機、同步機、這些都是交流電機。      到20世紀80年代，由于電力電子技術、微電子技術和信息技術的發展，才出現了對交流機來說最好的變頻調速技術，它一出現就以其優異的性能逐步取代其它交流電機調速方式，乃至直流電機調速，而成為電氣傳動的中樞。因而說變頻調速是時代的產物，只有在技術高度發展的今天，才能實現。為什么說它是基于電力電子、微電子、信息技術發展的產物？一是它的逆變部分都基于電流很大、電壓很高的SCR、GTR、I

10、GBT、GTO、MCT等電力電子器件來完成的。什么叫逆變：就是直流變交流（DCAC）那么交流變直流就叫整流（ACDC）。二是它的控制部分和負載狀態的檢測是由CPU（32位計算機）來完成，這是微電子器件發展的結果。三是內置420mA接口和RS485接口可以和儀表、DCS相接，通過總線Profibus、Interbus通訊。      調速節能原理從二個方面來說明：      1、風機水泵的節電原理就是用調速控制代替擋風板或節流閥控制風流量，這是一個節電的有效途徑。在用檔風板控制額定風量Q1=100%輸出時，則軸功率N

11、1與面積AH1OQ1成正比，若風量減半Q2=50%輸出時，則軸功率N2與面積BH2OQ2成正比，它比N1減少不多，這是因為需要克服檔風板阻力增大風壓所致。如果采用調速控制同樣風量減半輸出時，轉數由n1降至n2，按風機參數比例定律畫出n2時的特性曲線，C點為新的工礦點，這時軸功率N2與面積CH3OQ2成正比，在滿足同樣風量Q2情況下，軸功能降低很多，節省的功率耗損N與面積BH2H3C成正比，可見節電效果十分顯著。      2、流體力學的觀點      流量轉速，壓力轉速2，軸功率轉速3，若轉速下降20%，則功率下降

12、到51.2%；若轉速下降50%，則軸功率下降到12.5%，即使考慮調速裝置本身的損耗等因素，節電也是相當可觀的。      為此，許多行業、如鋼鐵、有色、石油、石化、化工、紡織、機械、電力、建材、醫藥、煤炭、造紙、卷煙、酒店、自來水等行業都在許多設備中采用交流電機變頻調速技術，產生節電及增產的效果，下面舉幾個例子：      實例1、空調類負載      家庭用空調只有0.5HP、1HP、2HP、3HP等，而工廠和賓館的空調容量要大的多，節電明顯。   &

13、#160;  北京麗都假日飯店動力中心是一個集中供冷、供熱的工廠，安裝有20噸/小時蒸汽鍋爐3臺，300萬大卡溴化鋰制冷機4臺，負責動力廠周圍的麗都假日飯店、燕翔飯店、新萬壽賓館、國際學校、日本學校、德國學校及麗都飯店宿舍、托兒所、公園等涉外飯店、賓館、公寓、學校的供熱、供冷，供熱面積30萬平方米、供冷面積20萬平方米。 91年，對水泵制冷機、引風機采用變頻控制，節電明顯，一般在3060%，年節電17.5萬KW，優于其他調速方式。廣州市鳴泉居度假村在冷熱水、噴泉等設施上采用了變頻調速控制，節電效果非常好。我們深圳市的東華假日酒店的空調也采用了變頻調速，節電顯著、房間溫度適度。

14、60;    實例2、泵類負載      泵類負載，量大面廣，包括水泵、油泵、化工泵、泥漿泵、沙泵等，有低壓中小容量，也有高壓大容量。      茂名石化公司煉油廠從1990年開始先后在蒸餾、裂解、加氫、糠醛、酮笨等20多條生產線上使用161臺變頻調速裝置。變頻器總功率達8091KW。1990年10月至1992年2月對其中30臺泵進行測試，在同等工藝下，采用調節閥控制耗電999.9KW，而采用變頻調速電耗為396.7KW，節電603.2KW,節電率60.3%。采用變頻控制時，電機和泵的

15、轉數下降，軸承等機械部件磨損減低，泵端密封系統不易損壞，電機故障率降低，維修工作量大為減少。94年后，該廠又采用了14套6KV大容量變頻裝置，節電40%到70%。1995年11月14日中國石化報第一版“茂名石化公司煉油節能居同行前面”文章稱“僅通過變頻調速技術一年就節電2000萬千瓦時”。深圳梅林水廠首期設計日供水能力為60萬立方米，八套離心水泵有4套采用了高低高型變頻調速裝置，95年節電83萬度。深圳市益力礦泉水公司也在水泵上安置變頻調速裝置，取得了較好的節電效果。      實例3、電梯高架游覽車類負載     

16、; 由于電梯是載人工具，要求拖動系統可靠，又要頻繁的加減速和正反轉，電梯動態特性和可靠性的提高，便增加了電梯乘坐的安全感、舒適感和效率。過去電梯調速直流居多，近幾年逐漸轉為交流電機變頻調速，無論是日本，還是德國。我國不少電梯廠都爭先恐后的用變頻調速來裝備電梯。如上海三菱、廣州日立、青島富士、天津奧的斯均采用交流變頻調速。不少原來生產的電梯也進行變頻改造。      許多人坐過深圳世界之窗的單軌高架游覽車，該車行駛中頻繁起動、停車、上坡、下坡，并要求起停平穩，車速恒定。由于是載人車，運行必須安全可靠，常年日曬雨淋，環境惡劣。以往要求調速性能高的傳動裝置，多

17、采用帶測速反饋的矢量控制系統，價格較高。為了降低價格，并維修方便，我們采用了通用型變頻器轉矩矢量控制方式，成功解決了起動/加速、停車/減速、恒速/變速行駛等，并防止了“下滑”、“沖站”現象的產生，達到了安全可靠，用戶非常滿意。這次改造是由我們深圳華能電子有限公司完成的。      案例4、攪拌機類負載      化工、醫藥行業攪拌機非常之多，采用變頻調速取代其他調速方式，好處特多。      東北制藥廠氫化發酵崗位共有8臺6.5噸發酵罐，電機功率為18.5KW，原為齒輪調速，

18、如遇攪拌速度變化需拆卸三角皮帶，既笨重又不安全。改用變頻調速后，年節電8.6萬KW，發酵過程明顯好轉，提高了產品質量，減少了維修，僅減少三角帶費用就節省3萬元，減少了工人勞動強度，有益于工廠，有益于工人。又如：石家莊華曙制藥廠用10套315KW變頻器拖動攪拌機在制藥工藝中生產土霉素。      實例5、注塑機類負載      注塑機是塑料加工成型的關鍵設備，數量多，耗電大。過去的節電方式多為通過型轉換Y型（星型）來節電的，效果一般。采用變頻器調速不改變注塑機原來的結構，控制油泵幾個過程的壓力或流量（如鎖模、合模、射

19、膠、保壓、脫模、退模等），可節電20%52%，較好的取代過去的比例閥節流調速方式，大幅度降低能耗，珠三角的不少注塑廠都進行了變頻改造。改造注塑機時，要注意合模加速，否則產量降低；注意輸入端和輸出端的諧波干擾。      實例6、污水處理等環保類負載      環境保護越來越被重視，它關系到人類賴以生存的環境，連申奧也有環境指標。于是乎清潔能源、綠色城市均出現了。變頻調速可用在三個方面的環保類負載。一是工業污水處理，二是垃圾電廠，三是工業排煙、排氣、除塵的控制。如廣州煉油廠，改用曝氣機污水處理的攪拌設備，采用籠式電機

20、變頻調速后，提高產品可靠性，節電40%以上，同時提高了活性污泥微生物群的壽命，提高了污水處理的效果。再如佛山垃圾電廠在工藝中選用52臺變頻器。可見變頻調速已成為環境保護的主要設備。中國石化總公司制定一個熄滅火炬（主要指大煉油廠的可燒氣體）計劃，即是把可燃氣體輸送到用變頻調速的壓縮機柜回收。      實例7、音樂噴泉類負載      非常招攬游人的音樂噴泉，其水的高低和量的大小是靠變頻控制的。亞洲噴水最高的廣東河源市音樂噴泉和規模很大的山東濟南泉城廣場音樂噴泉均屬于此，即節電又效果頗佳，在施工音樂噴泉時，要注意變頻

21、器諧波對控制系統的干擾。      實例8、卷煙機類負載      卷煙行業過去進口的卷煙機，不論莫林8、還是莫林10，均非無級調速。因而，在卷煙行業主要是解決無級調速和可靠性問題，技術簡單，變頻器用法簡單，收效極大。      昭通卷煙廠十九臺進口的格蘭特4卷接包裝聯合機組采用變頻調速后，日增產香煙200箱，200箱香煙的利稅相當19臺變頻器的價格，即一天收回投資。因而，卷煙機改造迅速，受益很大。現在國產的煙機大部分都裝備了變頻調速功能。    

22、;  實例9、大型窯爐煅燒類負載      冶金、建材、燒堿等大型工業轉窯（轉爐）以前大部分采用直流、整流子電機、滑差電機、串極調速。由于這些調速方式或有滑環、或效率低，近年來，不少單位采用交流變頻控制，效果很好。      株州冶煉廠鋅浸出渣揮發回轉窯是回收鋅的主體設備，共有三臺。窯外徑2.8米，長44米，原用正流子電機和滑差電機拖動，故障多，經常跳閘，維修量極大。由于現場環境惡劣，導電塵埃多，電機火花不斷。刷握、碳刷更換不斷，90年小修56次，更換碳刷1670只，刷握647只，嚴重的影響了生產。91年

23、6月該廠完成了回轉窯的變頻調速改造。運行平穩、可靠、操作簡單，沒有發生因電機拖動故障而影響生產。年節電12萬度，超產117.82萬元。唐山堿廠輕灰煅燒爐是純堿生產關鍵設備，直徑3.6米，爐身長30米，總重266噸，采用220KW變頻器拖動，低頻啟動好，旋轉穩定，可靠性高，提高了產品質量，使該煅燒爐的生產進入全國先進行列。      實例10、吊車、翻斗車類負載      吊車、翻斗車等負載轉矩大且要平穩，正反頻繁且要可靠。變頻裝置控制吊車、翻斗車滿足這些要求。      獨子

24、山石化廠酮苯車間為三臺過濾器的安裝而設置一臺20噸橋式起重機，工藝要求防爆，采用防爆籠型電機。原生產的吊車主鉤、輔鉤、大車、小車無調速功能，不能定位。力矩小，吊起物體下滑，無法吊裝19噸重的過濾器機座，使該車間晚開工一年多，損失千萬元。91年7月采用變頻調速加制動功能，使主鉤、輔鉤、大車、小車五臺電機由一臺變頻器控制，效果很好。過載試驗吊起22噸，很快把3臺各重40噸的過濾機安裝在10米高二層平臺的機位上。      碼頭港機、車站龍門吊、貨場堆取料機等都可以采用變頻調速裝置，以達到可靠、平穩、節電、少維修的目的。    &

25、#160; 變頻調速裝置，除節電顯著外，還是某些生產工藝中必需的設備。      實例11、轉爐類負載      轉爐類負載，用交流變頻代替直流機組簡單可靠，運行穩定。      1994年5月1日，承德鋼鐵公司煉鋼廠三套20噸轉爐直流拖動系統全部處于故障狀態。擬尋找一個“又快又好”的恢復生產的調速方式，請來了我國電氣轉動專家劉宗富教授。在劉教授的建議下，由該公司經理定案，20噸轉爐傾動和氧槍升降采用交流變頻調速拖動。從供貨到安裝、調試、經過13天，三臺轉爐全部正常投入生產。

26、這是我國20噸轉爐傾動和氧槍升降第一次采用變頻調速。經過多年的生產應用，該系統運行穩定可靠，技術指標完全滿足工藝要求。轉爐、氧槍主傳動系統引起的熱停工減少90%以上，年增產1.5萬噸鋼，節電22萬度，直接經濟效益231萬元。為鋼廠以后穩定的生產打下堅實的基穿 該系統1995年通過機械工業部鑒定，并被河北省評為技術進步一等獎。      實例12、特種電源類負載      許多電源，如實驗電源，飛機拖動電源（400HZ）都可用變頻裝置來完成，好處是投資少、見效快、體積些 操作簡單。      粘膠纖維行業紡絲設備多數是高速電機，眾