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艾默生工控产品在皮带机启动控制中的应用
日期：2008-8-31 23:33:50 来源：中国自动化网  
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内蒙古森鼎环保节能股份有限公司 张彬 董海英
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摘要：文章介绍了艾默生公司变频器EV3000在送料皮带机上的应用，通过EC20系列PLC及模拟量处理，实现两台EV3000变频器之间的主从控制，实现皮带的平滑启动和主从运行。
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Adoption of Industrial control production of Emerson in conveyor control，use EC20(PLC) adoption in principal and subordinate control.
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关键词：EV3000 EC20 变频器 PLC 艾默生 皮带机 启动控制
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前言：包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132KW两台电机（一主一从）进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，因此根本无法实现重载启动。为此，我们采用艾默生公司的EV3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合EC20系列PLC实现两台变频器的主从控制，实现两台电机同频率或负荷平衡运转。
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1、变频控制系统
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1.1系统参数：
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皮带电机为132KW，电流245A，四极，转速1480 R/MIN
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设计采用EV3000-4T132G（高性能）系列变频器。 配合EC20系列PLC及模拟量组合模块5AM（四模入、一模出），通过PLC作PID闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为PID的给定量，将从变频器的输出频率作为PID反馈环节，PID输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五
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1.2变频参数设置
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主变频：
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F0.02=4 V/F控制 F0.03=0 数字设定，由面板给出
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F0.04=50 主机给定 F0.05=1 端子控制
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F0.10=60S 加速时间 F0.11=20 减速时间
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由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），因此控制方式采用V/F控制，电机参数F1.00-1.08按电机实际参数设置。
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F2.09=1 停机方式为自由停车
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F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
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F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
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F6.12=20% AO2信号输出偏置为20%
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具体原因是：由于AO2信号送入楼上控制站计算机室，控制站PLC要求信号为4-20MA。因此，当变频器输出电流信号为4MA时，对应实际电流为0；即将4MA/20MA=20% ，输出偏置即位20%。
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从变频：
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F0.02=4 V/F控制 F0.03=5 模拟设定，由PLC给出
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F0.05=1 端子控制
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F0.10=60S 加速时间 F0.11=20 减速时间
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F2.09=1 停机方式为自由停车
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F6.08=0 AO1输出信号为实际运行频率
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F6.09=3 AO2输出信号为实际运行电流
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F6.12=20% AO2信号输出偏置为20%
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2、PLC控制系统
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2.1 PLC硬件配置
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由主机EC20-1410BRA、模拟量组合EC20-5AM (四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20MA；输出为从变频器的给定值，信号为0-10V。
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2.2变频控制PID程序
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LD SM1
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TO 0 400 16#1 1 5AM模块初始化
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LD SM1
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TO 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
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LD SM1
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TO 0 650 16#0 1 输出通道为0-10V信号
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LD SM1
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TO 0 500 16#1 1 通道设置更改允许
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LD SM1
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TO 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认
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LD SM1
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TO 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认
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LD SM0
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FROM 0 100 D100 1 读通道1数值（主变频运行频率）
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LD SM0
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FROM 0 101 D101 1 读通道2数值（从变频运行频率）
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LD SM0
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MOV D101 D21 通道2数值作为PID反馈值。
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LD SM0
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TO 0 0 D22 1 PID输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）
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LD SM0
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CALL PID_EXE 调用PID执行程序
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LD SM0
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CALL PID_SET 调用PID设置程序
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PID子程序
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LD SM0
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PID D20 D21 D0 D22 //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D
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LD SM0
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MOV D100 D20 //设定目标值
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MOV 10 D0 //采样时间(Ts) 范围为1～32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行
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MOV 33 D1 //动作方向
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MOV 0 D2 //滤波时间常数
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MOV 1000 D3 //比例增益(Kp) MOV 1 D4 //积分时间TI MS
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MOV 0 D5 //微分增益(KD) MOV 0 D6 //微分时间
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MOV 0 D15 //输入变化量MOV 0 D16 //输入变化量
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MOV 2000 D17 //输出上限设MOV 0 D18 //输出下限设
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2.3实际参数调整设置
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最后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。
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3、连锁控制
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连锁控制主要实现如下功能：
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一、启动时主、从变频器一起启动，一起停止。
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二、任何一台变频器故障，则另外一台变频器立即停止。
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连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过PLC实现）
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4、实际运行情况：
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经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120A左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完全能够满足生产要求。 EV3000变频器设置面板具有中文显示功能，而且参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450A，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障。
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参考文献
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①艾默生公司EV3000系列通用变频器 艾默生网络能源有限公司
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②新型PID控制及其应用 机械工业出版社 陶永华
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③EC20系统手册 艾默生网络能源有限公司
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④通用变频器及其应用 机械工业出版社 韩安荣
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⑤电机拖动与控制 西安电子科技大学出版社 刘保录
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⑦EC20-5AM使用说明 艾默生网络能源有限公司
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