1、PLC與變頻器工程應(yīng)用設(shè)計講座,勝利油田高級人才培訓(xùn)中心 主講人 王德清,實例一：用PLC控制變頻,用PLC控制一臺變頻器單向運行,動作步驟和要求：,1、按SB1，KM動作，接通電源；并指示； 2、合開關(guān)SA2，變頻器起動、運轉(zhuǎn)；指示； 3、關(guān)開關(guān)SA2，變頻器停止； 4、按SB2，關(guān)斷電源； 5、故障時，關(guān)斷電源，發(fā)出故障指示。,1、三菱PLC實現(xiàn),輸入點（4個）：,SB1、SB2：X0，X1,SA2：X2,故障報警點：X3,輸出點（5個）：,變頻器電源：Y0,變頻器電源指示：Y1,變頻器運行：Y2、Y4,變頻器報警：Y3,1）地址分配,KM,A B C,2）硬件連接：,R S T 30A

2、30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,220V,3）PLC編程梯形圖,變頻電源,電源指示,變頻運行,故障指示,變頻停止,2、用S7-200PLC實現(xiàn),輸入點（4個）,SB1、SB2：I0.0，I0.1,SA2：I0.2,故障報警點：I0.3,輸出點（4個）,變頻器電源：Q0.0,變頻器運行：Q0.1 Q0.3,變頻器報警：Q0.2,1）地址分配,KM,2）硬件連接：,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,3）PLC編程梯形圖,變頻電源,變頻運行,故障指示,變頻停止,( S ),( R )

3、,KA,KM,A B C,3、不改變梯形圖移植法,R S T 30A 30B 30C U V W FWD CM,SB1,SB2,SA2,220V,KM,220V,KA,PLC編程梯形圖,變頻電源,變頻運行,故障指示,變頻停止,( S ),( R ),實例二：用PLC控制變頻到工頻自動切換,動作過程和要求：,1、工頻時，按SF1，KM3動作，工頻起動。 按ST1，工頻停止；有過載保護。 2、變頻時，按SF1，KM1、KM2動作，變頻器接通電源與負載； 按SF2，KA動作，發(fā)出變頻器 運行信號； 按ST2變頻器停止； 3、變頻故障時，發(fā)出故障報警，停止變頻，延時20秒后，切換到工頻上運行。,方法一

4、 用繼電器接觸器控制實現(xiàn),工作啟動,控制電路,工頻起動,變頻接通,變頻起動,工頻投切,1）地址分配,輸入點（7個）：,工頻變頻切換開關(guān)：SA2,工頻啟動停止按鈕：SF1、ST1,變頻器運行停止：SF2、ST2,輸出點（6個）：,工頻啟動停止：Y2,變頻器電源：Y0、Y1,變頻器運行：Y3,變頻器報警：Y4、Y5,X0、X1,X2、X3,X4、X5,工頻過載停止：KR,X6,方法二、用PLC實現(xiàn),2、硬件連接線圖,工頻運轉(zhuǎn),變頻通電,變頻運行,變頻跳閘,故障處理,3）PLC編程,問題:PLC與變頻器工程應(yīng)用就是一控一情況?,小 結(jié)：,目前使用PLC與變頻器工程應(yīng)用特點,2、給定方法：手動調(diào)速或面

5、板輸入,1、控制方法：PLC只是控制變頻器啟動、停止、指示,入水口,實例三：采油注水恒壓變頻控制,現(xiàn)場運行工作情況,1、有功率為110KW 水泵3臺 2、每一臺都有變頻/工頻運行； 3、工頻與變頻運行選擇由操作人員選定； 4、要求出水口總管壓力為30兆帕,出水口,控制要求：,1、要求管網(wǎng)出口壓力為30兆帕；壓力設(shè)定在面板上操作與顯示； 2、每一臺泵都有變頻/工頻運行； 3、工頻與變頻運行選擇由操作人員選定； 4、控制柜有電源電壓、電動機電流指示； 5、控制柜有電動機運行狀態(tài)指示； 6、電動機在變頻運行狀態(tài)下，有啟動、運行、停止指示； 7、電動機工頻運行時，采用自耦降壓起動； 8、有工頻、變頻互

6、鎖；工頻過載保護； 9、故障報警,M1,M2,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,R S T U V W,主電路圖,KM8,自耦器,KM7,RST,UVW,HZ,FR,DCM,IRF,ACM,FRQ,DCM,KA,變送器,PID調(diào)節(jié)器,外置PID控制法,門板布置,變頻起動,變頻停止,運行,報警,輸入點（至少12個）,1#：I0.0，I0.1,2#：I0.2; I0.3,變頻器啟動：I0.6,變頻器停止：I0.7,變頻器報警：I1.0,1、地址分配,3#：I0.4; I0.5,1#：工頻過載I1.1,2#：工頻過載I1.2,3#：

7、工頻過載I1.3,輸出點（10個）,1#工頻:Q0.0/KM1,2#工頻:Q0.1/KM3,3#工頻:Q0.2/KM5,變頻運行:Q1.0,變頻輸出:Q0.6/KM8,變頻報警:Q1.1,1#變頻:Q0.3/KM2,2#變頻:Q0.4/KM4,3#變頻:Q0.5/KM6,自耦降壓:Q0.7/KM7,連接原理圖：,220V,變頻,過載信號,1#,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,2#,3#,問題:變頻與工頻的切換是人工的!自動化程度低!,小 結(jié)：,這種工程應(yīng)用特點:,2、調(diào)速方法：自動調(diào)速,1、控制方法：PLC只是控制變頻器啟動、停止、指示,3、使用效果：變頻器特點未利

8、用,實例四：雙恒壓無塔供水系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜系統(tǒng)應(yīng)用,1、工藝過程：,水 池,控 制 器,進水,SLh,SLl,YV1,EQ,出口壓力,利用壓力傳感器信號及有關(guān)電氣控制信號，根據(jù)供水管道的壓力值控制水泵電機轉(zhuǎn)速，將壓力維持在所需的壓力值上，將平時不必消耗的能量節(jié)省下來，從而達到節(jié)電的目的。,電氣控制系統(tǒng)主電路原理圖,當(dāng)壓力穩(wěn)定時,壓力不足時增泵,壓力超過設(shè)定時減泵,2、系統(tǒng)控制要求：,1、生活用水時，應(yīng)低恒壓值運行，消防供水時應(yīng)在高恒壓值運行；,2、三臺泵采取“先開先停”的原則接入和退出；,3、一臺泵運行3小時，則切換到下一臺泵“倒泵功能”；,4、三臺泵在啟動時要有軟啟動功能；,5、有完善的報警功能

9、；,6、對泵有手動控制功能；,面板布置圖,1、開關(guān)控制 手動/自動指示 2、狀態(tài)指示 泵的工頻 變頻指示 3、水位上限下 限報警指示,控 制 電 路 圖,3、I/O點及地址分配：,輸入地址分配：（有6個開關(guān)量輸入、1個模擬量輸入）,輸出地址分配：（12個開關(guān)量、1個模擬量）,4、PLC選型,主機單元 CPU222 AC/DC繼電器,擴展單元 EM222 8點繼電器輸出,模擬單元 EM235 4AI/1AO,8輸入入/6輸出,參看課本P255、P257,8路出,4路入/1路出,5、線路連接原理圖：,220V,SLl,SLh,Su,SB9,S10,SA1,KA,KA,KA,KA,KA,KA,KA,

10、HA,KA,KA,KA,YV2,HL7,HL8,HL9,參看課本P257,220V,220V,+24V,+24V,遠程壓力變送器420mA,變頻器頻率端子420mA(IRF),AIW0,AQW0,6、PLC編程要考慮的問題：,1、生活用水時，應(yīng)低恒壓值運行，消防供水時應(yīng)在高恒壓值運行；-設(shè)定值如何輸入?,4、三臺泵采取“先開先?！钡脑瓌t接入和退出；一臺泵運行3小時，則切換到下一臺泵“倒泵功能”；-泵切換問題,2、數(shù)據(jù)采集問題；,3、PID運算問題；,5、程序運行問題；,消防用水,生活用水,1）設(shè)定值輸入問題,根據(jù)要求:生活用水時，應(yīng)低恒壓值(0.7倍)運行；消防供水時,應(yīng)在高恒壓值(0.9倍)

11、運行；,參看課本P257,2）數(shù)據(jù)采集應(yīng)用,問題提出:如何將模擬輸入端的模擬量變換成數(shù)字量?-如何濾波問題!,1、將采樣計數(shù)器、采樣當(dāng)前值、采樣和、采樣平均值清零，并預(yù)置采樣次數(shù)為128次； 2、判斷是否到預(yù)置的采樣次數(shù)，采樣次數(shù)到達預(yù)置值，則采用移位法求平均值。 3、重新初始化參數(shù),采集,判斷,求和,采集次數(shù)加1,求平均值,重新初始化,和清零,次數(shù)清零,和送VD18,次數(shù)送AC1,求平均值,3） PID回路指令,TBL:回路的起始地址,LOOP:回路號0,使用PID運算步驟:,1、將工程實際值16位整數(shù)轉(zhuǎn)化為實數(shù)值（32位孚點數(shù)）；,2、將實數(shù)格式的工程實際值轉(zhuǎn)化為0.01.0之間的無量綱相

12、對值;,3、回路輸出轉(zhuǎn)換為按工程量標(biāo)定的整數(shù)值,問題提出:如何將模擬輸入端的模擬量進行采集并處理后,與期望值進行運算后,以模擬量的形式控制控制對象?,參看課本P221,MOV_DW EN ENO IN OUT,SM0.0,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_DW EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_R EN ENO IN OUT,MOV_B EN ENO IN OUT,ATCH EN ENO IN EVNT,VD204,+1800,22400,0.25,30.0

13、,200,28800,0.20,0.00,INT_0,10,VD208,VD112,VD120,SMB34,VD212,VD116,VD124,上電初始化程序,參看課本P262,設(shè)置參數(shù):,增益:0.25,積分時間:30min,生活,消防,采樣時間,微分時間,中斷時間,增益,積分時間,PID運算,PID運算,A/D轉(zhuǎn)換并成孚點數(shù),轉(zhuǎn)換并標(biāo)準(zhǔn)值0.0-1.0,送回路表輸入單元,換算回實際值,參看課本P263,SM0.0,PID運算輸出,輸出模擬量,實數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù),結(jié)果暫存,雙整數(shù)轉(zhuǎn)換成整型,PID回路參數(shù)VB100,VD100 VD104 VD108 WD112 VD116 VD120 VD1

14、24 VD128 VD132,參看課本P221,4） 泵切換問題-判斷,變頻泵復(fù)位信號,判斷切換條件并且在5秒內(nèi),先工頻泵啟動信號,變頻泵啟動信號,延時3秒后啟動變頻泵,工頻泵啟動原理,1#工頻泵啟動運行的條件:,(1)2#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)3#泵為變頻泵,2#已經(jīng)工頻運行,2#工頻泵啟動運行的條件:,3#工頻泵啟動運行的條件:,(1)3#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)1#泵為變頻泵,3#已經(jīng)工頻運行,(1)1#泵為變頻泵,無工頻泵時; (2)2#泵為變頻泵,1#已經(jīng)工頻運行,Q0.0,M1工頻,M2工頻,Q0.4,M3工頻,變頻泵啟動原理,1#變頻泵啟動運行的條件:,變頻泵號

15、VB300=1時,2#變頻泵啟動運行的條件:,3#變頻泵啟動運行的條件:,變頻泵號VB300=2時,變頻泵號VB300=3時,M1變頻啟動,M2變頻啟動,M3變頻啟動,5） 減工頻泵判斷原理,如何理解濾波的含義?,當(dāng)PID運算結(jié)果小于下限時,并且有工頻泵時;,6）變頻泵定時倒泵原理,計時時間到3小時時,倒泵一次,計時時間為0,有工頻泵時,不能倒泵?,火災(zāi)時,開YV2閥,水池低水位時,低水位報警,變頻器故障報警,火警報警,火災(zāi)故障銷鈴,故障測試,低水位故障銷鈴,變頻器故障銷鈴,7）報警電鈴及消除,水位下限報警,火警報警,變頻故障報警,報警測試,問題:這是不是PLC與變頻器工程應(yīng)用最好的使用方法?

16、,本節(jié)小結(jié)：,使用PLC與變頻器應(yīng)用特點:,3、調(diào)速方法：完全自動調(diào)速,2、控制方法：PLC控制變頻器啟動、停止、指示;并多臺變頻器的切換,1、控制方法：一控多臺變頻器的切換,M1,M2,M3,QS2,QS3,QS4,KM1,KM3,KM5,FR1,FR2,FR3,KM2,KM4,KM6,變頻器選用：森蘭或三墾或華為專用供水變頻器,并對功能參數(shù)進行預(yù)置,R S T U V W,實例五：供水專用變頻器應(yīng)用,手動控制參見說明書,設(shè)定,R U S V T W FR DCM V+ VRF ACM IRF,QS1,QS2,KM2,KM4,KM6,KM1,KM3,KM5,電源,IWS供水基板 COM RY

17、1 RY2 RY3,K,KM1,KM4,KM6,KM2,KM3,KM2,KM6,KM4,KM5,KM2,KM4,KM6,N,KM2,KM4,KM6,壓力,變頻器電氣接線原理圖,供水任選模式的選擇（CD160=？）,Cd007-008,壓力指令,加減速 斜率,壓力 極限,PID 運算,頻率 極限,電流壓力 換算,濾波器,壓力指令,cd175,Cd176cd177,cd125,cd180,cd178 cd179,Cd122-124,壓力反饋,+,-,特點：不需要設(shè)計,只需要根據(jù)參數(shù)設(shè)置就可以完成工藝要求,使用方便,可靠,S7-200PLC,實例六：S7200與變頻器通信通信技術(shù)應(yīng)用,問題提出:當(dāng)一

18、臺PLC要控制多臺變頻器時,如果還要前面的辦法,就會增加硬件的成本。,解決辦法:PLC通過RS485/422通信,通信口為PORT0控制變頻器的啟動、停止、加速、減速。,S7-200 B A,SAMCO-e TRA TRB RXR,三墾變頻器,條件:s7-200CPU226,西門子網(wǎng)絡(luò)接頭,裝有STEP7 V4.0的個人電腦,1、利用通信技術(shù)要考慮的問題?,（1）選擇運轉(zhuǎn)指令,1）對變頻器參數(shù)設(shè)置,（2）選擇運轉(zhuǎn)頻率,（3）選擇串行通信功能,（4）變頻器編號,（5）通信速率,（6）奇偶校驗,（7）停止位,（8）終止碼,Cd001=3 串行通信,Cd002=14,Cd146=1 非連續(xù)模式,Cd

19、147=4,Cd148=4 9600bps,Cd149=0 無,Cd150=1 1位,Cd151=1 CR,LF,（9）cd142=1,（10）cd144=0,2、PLC網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),1）數(shù)據(jù)通信方式,1 數(shù)據(jù)傳輸方式,2 數(shù)據(jù)傳輸方向,3 傳送介質(zhì),4 串行通信接口,并行與串行通信,同步與異步傳送,單工通信方式,半雙工通信方式,全雙工通信方式,雙交線,同軸電纜,光纜,RS-232接口,RS-485接口,RS-422接口,參看課本P227,2)S7-200網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,1 PPI協(xié)議,PPI協(xié)議是專門為S7-200開發(fā)的通信協(xié)議,西門子S7-200系列PLC是一種小型整體結(jié)構(gòu)形式的PLC,內(nèi)部

20、集成的PPI接口為用戶提供了強大的通信功能,其PPI接口(即編程口0的物理特性為RS485,根據(jù)不同的協(xié)議通過接口與不同的設(shè)備進行通信或組成網(wǎng)絡(luò),2 MPI協(xié)議,S7-200可以通過通信接口連接到MPI網(wǎng)上。用于S7300/400與S7200通信網(wǎng)絡(luò)。通信距離50m,最多連接32個節(jié)點.,通信支持的波特率為19.2KB/S 或187.5KB/S,3 Profibus協(xié)議,用于實現(xiàn)分布式I/O設(shè)備的高速通信,通過EM277 ProfibusDP擴展模塊連接到ProfibusDP協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)中,通信支持的波特率為9600KB/S 或12MB/S,4 用戶自定義協(xié)議(自由口通信協(xié)議),1)使用RS

21、-485(雙交線)或232(PC電纜)接口,波特率在1.2115.2KB/S,2)通過設(shè)定特殊存儲字節(jié)SM30(端口0)或SM130(端口1)允許自由口模式,自由通信口模式是S7-200PLC的一個很有特色的功能.,用戶可以通過程序?qū)νㄐ趴谶M行操作,5 USB協(xié)議,是西門子傳動產(chǎn)品(變頻器)通信的一種協(xié)議,3）S7-200網(wǎng)絡(luò)通信指令,（1）網(wǎng)絡(luò)讀NETR,（2） 網(wǎng)絡(luò)寫NETW,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)寫指令:通過指令指定的通信端口(PORT)向另外S7-200寫指令指定的緩沖區(qū)表(TBL)中的數(shù)據(jù),TBL：緩沖區(qū)首址,PORT：0,網(wǎng)絡(luò)讀/網(wǎng)絡(luò)寫指令-PPI協(xié)議,應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)讀指令:通過指令指定的通信端口(POR