機(jī)電畢業(yè)論文-實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器多電機(jī)控制

[摘要]本文介紹了一種plc與變頻調(diào)速器構(gòu)成的多分支通訊絡(luò)，闡明了該絡(luò)控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性，給出了系統(tǒng)框圖及plc程序。

[關(guān)鍵詞]plc變頻調(diào)速器多電機(jī)控制絡(luò)通訊協(xié)議

一、引言

以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例，一般的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

工作時(shí)操作人員通過(guò)控制機(jī)（可為plc或工業(yè)pc）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過(guò)d/a轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個(gè)變頻調(diào)速器帶動(dòng)電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對(duì)電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)自動(dòng)線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時(shí)由于速度指令信號(hào)在長(zhǎng)距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時(shí)大量d/a轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了plc與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由下列組件構(gòu)成；

1、fx0n—24mr為plc基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。

2、fx0n—485adp為fx0n系統(tǒng)plc的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計(jì)算機(jī)—plc通訊系統(tǒng)中作為子站接受計(jì)算機(jī)發(fā)給plc的信息或在多plc構(gòu)成n:n絡(luò)時(shí)作為絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號(hào)的發(fā)送。

3、fr—cu03為fr—a044系列比例調(diào)速器的計(jì)算機(jī)連接單元，符合rs—422/rs—485通訊規(guī)范，用于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與多臺(tái)變頻調(diào)速器的連。通過(guò)該單元能夠在絡(luò)上實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動(dòng)、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的絡(luò)接口。

4、fr—a044變頻調(diào)查器，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

在1:n（本文中為1:3）多分支通訊絡(luò)中，每個(gè)變頻器為一個(gè)子站，每個(gè)子站均有一個(gè)站號(hào)，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過(guò)程中，plc通過(guò)fx0n—485adp發(fā)有關(guān)命令信息后，各個(gè)子站均收到該信息，然后每個(gè)子站判斷該信息的站號(hào)地址是否與本站站號(hào)一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在絡(luò)上同時(shí)只有一個(gè)子站與主站交換信息。

三、軟件設(shè)計(jì)

1、通訊協(xié)議

fr—cu03規(guī)定計(jì)算機(jī)與變頻器的通訊過(guò)程如圖3所示，

該過(guò)程最多分5個(gè)階段。?、計(jì)算機(jī)發(fā)出通訊請(qǐng)求；?、變頻器處理等待；?、變頻器作出應(yīng)答；?、計(jì)算機(jī)處理等待；?、計(jì)算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過(guò)程，如寫(xiě)變頻器啟?？刂泼顣r(shí)完成?~?三個(gè)過(guò)程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時(shí)完成?~?五個(gè)過(guò)程。不論是寫(xiě)數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計(jì)算機(jī)發(fā)出請(qǐng)求，變頻器只是被動(dòng)接受請(qǐng)求并作出應(yīng)答。每個(gè)階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。圖4分別為寫(xiě)變頻器控制命令和變頻器運(yùn)行頻率的數(shù)據(jù)格式。

2、plc編程

要實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的控制，必須對(duì)plc進(jìn)行編程，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)plc與變頻器信息交換的控制。plc程序應(yīng)完成fx0n—485adp通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)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(fā)送緩沖區(qū)為d127~d149；接受緩沖區(qū)為d150~d160。電機(jī)1啟動(dòng)、停止分別由x0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動(dòng)、停止分別由x1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動(dòng)、停止分別由x2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖m8002初始化fx0n—485adp的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動(dòng)、停止信號(hào)的處理。以電機(jī)1啟動(dòng)為例，x0的上升沿m50吸合，變頻器1的站號(hào)送入d130，運(yùn)行命令字送入d135，enq、寫(xiě)運(yùn)行命令的控制字和等待時(shí)間等由編程器事先寫(xiě)入d131、d132、d133；接著求校驗(yàn)和并送入d136、d137；最后置m8122允許rs指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號(hào)后立刻返回應(yīng)答信息，此信息fx0n—485adp收到后置m8132，plc根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。

四、變頻器制動(dòng)的思路和新方法

在通用變頻器、異步電動(dòng)機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)所傳動(dòng)的位能負(fù)載下放時(shí)，電動(dòng)機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)；或當(dāng)電動(dòng)機(jī)從高速到低速（含停車(chē)）機(jī)電畢業(yè)論文-實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速器多電機(jī)控制第2頁(yè)減速時(shí)，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動(dòng)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的機(jī)械能經(jīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過(guò)逆變器的六個(gè)續(xù)流二極管回νc=νd-νl，為了確保電解電容工作在安全范圍內(nèi)（≤v），就得有效的控制電抗器上的電壓降νl，而電壓降νl又取決于電感量和電流的瞬時(shí)變化率。

（b）、在反饋過(guò)程中，還得防止電解電容ｃ所放的電能通過(guò)電抗器造成直流回路電壓過(guò)高，以致系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)壓保護(hù)。

主要應(yīng)用場(chǎng)合及應(yīng)用實(shí)例

正是由于變頻器的這種新型制動(dòng)方式（電容反饋制動(dòng)）所具有的優(yōu)越性，近些來(lái)，不少用戶結(jié)合其設(shè)備的特點(diǎn)，紛紛提出了要配備這種系統(tǒng)。由于技術(shù)上有一定的難度，國(guó)外還不知有無(wú)此制動(dòng)方式？國(guó)內(nèi)目前只有山東風(fēng)光電子公司由以前采用回饋制動(dòng)方式的變頻器（仍有2臺(tái)在正常運(yùn)行中）改用了這種電容反饋制動(dòng)方式的新型礦用提升機(jī)系列，到目前為止，這種電容反饋制動(dòng)的變頻器正長(zhǎng)期正常運(yùn)行在山東寧陽(yáng)保安煤礦及山西太原等地，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這一空白。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個(gè)應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途，具體來(lái)講，主要用在礦井中的吊籠（載人或裝料）、斜井礦車(chē)（單筒或雙筒）、起重機(jī)械等行業(yè)?？傊枰芰炕仞佈b置的場(chǎng)合都可選用。

五、結(jié)語(yǔ)

1、實(shí)際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)plc通過(guò)絡(luò)對(duì)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺(tái)，最大距離500m。

3、控制多臺(tái)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(tǒng)響應(yīng)速度低于d/a控制方式。

參考文獻(xiàn)

1、韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用[m].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,

2、劉文兵（1981—）男從事過(guò)變頻器的應(yīng)用工作，現(xiàn)在臺(tái)州富凌機(jī)電制造有限公司,從事變