西門子6ES7312-5BF04-0AB0安裝調試

隨著變頻器的功率不斷加大，從500KW，1000KW，2000KW電機所拖動的系統也越來越復雜，相互關聯的設備和物料也越來越多，對速度的變化的擾動越來越敏感。同時，一個大型系統的運轉由于工況的變化，系統檢查，性能測量等原因，在電動機運行過程中，對變頻器轉速的控制系統在開環狀態和閉環狀態的轉換。在每一次轉換中，速度的劇烈變化都會使設備運行工況惡化，操作人員精神緊張，在經過多年變頻器的調試應用中，對變頻器轉速給定系統用plc進行優化，達到進行開環，閉環工作狀態，給定操作源轉換的環境下，變頻器轉速輸出無振蕩，電機速度變化平滑，系統運行穩定。

從1999年到2005年，對變頻器的速度給定的PLC程序進行不斷的優級化，經過不同工作場合，形成了三種類型（直接切換，節點控制，速度扼制）的開環/閉環轉換的典型系統結構。

一、PID運算

在本文中對高壓變頻器進行轉速的開環和閉環控制，將各種控制信號和反饋信號輸入PLC，完成速度控制的運算輸出轉速信號驅動變頻的。應用德國西門子公司生產的S7-200系列的PLC產品。應用其內部配置的PID運算模塊流程如下：

1．選擇循環

配置哪一個PID循環?不同的PLC支持不同數目的PID循環。

2．設定循環參數

（1）PID指令V內存內的36字節參數表。您必須此表的地址，作為直接V內存字節地址。

（2）不建議為參數表地址創建符號名。PID向導生成的代碼使用此參數表地址創建操作數，作為參數表內的相對偏移量。如果您為參數表地址創建符號名，然后改變為該符號的地址，由PID向導生成的代碼將不能正確執行。

（3）正常化循環定點。對于循環定點，您可以輸入雙字地址或0.0至1.0之間的實數常量。

（4）循環增益、循環采樣時間、循環積分時間、循環微分時間設定。

3．設定循環輸入及輸出選項

（1）設定輸入和過程變量轉化為標準值。

（2）輸出值通過運算和取整轉化為整數值。

4．設定循環警報選項

（1）位是否應設定低數值警報?如果是，可以為警報地址輸入位地址或已經定義符號，并低警報限制值。

（2）位是否應設定高數值警報?如果是，可以為警報地址輸入位地址或已經定義符號，并高警報限制值。

5．為計算內存區域

（1）PID計算需要內存空間，存儲暫時結果。您需要此計算區域的起始V內存字節地址。

（2）可選：增加PID手動控制。

6．初始化子程序及中斷程序

（1）PID運算前，應用子程序對回路表進行初始化。

（2）PID指令用于定時發生的中斷程序中。

7．生成PID代碼

8．PID算法

二、通用程序塊

編程中，將經常用到的程序段進行標準化，減少出錯率和提高工作效率。在價紹的程序中，PID運算都放在定時中斷0中，將設定輸入，運算進行，結果輸出三個數值量轉換和回路表地址的程序段集合成為通用的程序模塊，在所有程序中都是一致的，保證設備程序的通用化和維護時標準化。

1．將設定變量輸入進行標準化后對輸入PID回路表

2．將設備運行的閉環反饋信號標準化輸入PID回路表

在回路表中，只應用標準實數進行運算，所有的外部參數都必須經過轉換，成為標準實數后才能輸入回路表。

3．將運算得出的標準化結果轉換為整數變量

回路表輸出的值是標準實數，將其轉化為外部的數值標準。

4．PID運算進行

在此程序中，設定PID的運算的地址是100，自動生成回路表，使用100到136的地址用于回路表。

5．通用程序塊的采用，是在對設備調試，運行中所產生的應用方法。程序進行系列化，標準化在工業應用中，是當其中一個程序段在理論上可行，并通過現場環境考驗合格后，才可以列為一個通用程序塊。在編程中，可以不必考慮程序內部的邏輯，中考慮程序的輸入與輸出映射，這樣不但能節約大量的編程時間和調試時間，且當出現問題時，還能大大減輕對程序檢查，判斷時間。

三、直接切換

在高壓變頻的先期應用中，相對于設備的工作環境，操作要是，對于轉速控制的方案是采用的是直接對開/閉環進行切換，其程序如下：

1．在開環運行狀態中，接收到切入閉環工作的信號后，將PID運算的回路表進行初始化，寫入采樣時間，比例增益，積分時間，微分時間。

2．將輸出的模擬由開環的給定轉為閉環給定

3．啟用1秒時間用地開環運行狀態轉為閉環工作狀態的緩沖，并將開環運行的速度參數用于閉環運行的初始參數：

4．閉環初始化結束后運行PID運算，進行閉環運行狀態：

5．在閉環狀態運行時，轉換為開環狀態運行，通過閉環運行狀態位的變化中止中斷：

6．實際應用

2000年，630KW變頻器在豆壩電廠4號機組引風機上運行，總結性能如下：

（1）PLC程序簡單，可靠。

（2）從開環向閉環轉換穩定，電廠在機組啟用時，采用開環運行對鍋爐點火，發電后切到閉環保持運行穩定，滿足機組運行要求。

（3）從閉環切到開環時，要將轉速調到一個特定值，此時閉環輸出和開環給定一致后方能切換，使操作人員工作量加大，且易出現切換時風機轉速階躍，風機輸出風量有波動。

四、節點控制

在多臺高壓變頻器的應用中，設備用戶要求閉環運行狀態向開環狀態切換時的速度不變，操作簡單，避免操作失誤時出現速度大的階躍，避免電機和設備運行中的沖擊。在中期采用了節點控制的方案：

（1）速度調節由電位器改為按鈕或開關控制，別為升速控制和降速控制，中斷運行設定從閉環給定開通變為運行后即開通，不設置關閉：

2．在中斷程序中，加入累加運算的速度設定程序：

3．開環運行轉為閉環運行時的程序和直接切換的程序段一致，從閉環轉為開環運行時的程序段更改為：

4．開環轉速輸出給定程序段：

5．在運行中，為監視內部轉速設定的參數值，將內部的累加設定參數送到一個模擬量輸出：

6．實際應用

2003年，在云南天然氣化工廠供水提升泵站應用，總結特點如下：

（1）開閉環間切換沒有階躍，轉換平穩，實現開閉環切換時速度不變的性能。

（2）操作方便，簡單，在狀態轉換中避免了操作失誤引發的設備波動。

五、速度扼制

在節點控制的方案中，雖實現了開環狀態工作與閉環狀態工作的無階躍切換，但是其控制方式是采用節點方式控制，與工業上通用的電位器控制和4-20mA電流控制不相匹配，限制了應用的范圍，同時對內部參數量顯示，占用了輸出端口資源。在最新的方案中，采用速度扼制的原理來實現變頻器開閉環工作的無階躍轉換。

1．轉速最終輸出只采用累加變量的值，所有關于運行狀態的速度調節都映射到累加器的升速和降狀態位上，前側的波動在此環節得到扼制。

2．PID在中斷開始運行同時開始運算：

3．在PLC通電后，啟動中斷和對PID回路表賦值，在運行算不對其回路表采樣，增益，積分，微分參數進行更改，PID和中斷一直保持平穩運行，不進行狀態更改。

4．轉速最終輸出只采用累加變量的值，所有關于運行狀態的速度調節都映射到累加器的升速和降速狀態位上，前側的波動在此環節得到扼制。

5．通過對已輸出轉速變量值與應輸出轉速變量值的差值運算，并通過對運算值的比較，將對轉速的調速轉化為扼制環節的上升，下降，保持的狀態位：

6．開環狀態控制和閉環狀態控制的轉換段：

7．多操作源切換：

8．實際應用

2005年，東莞糖業1600KW引風機上應用，總結特點如下：

（1）信號給定、輸出與現場工業接口相互匹配。

（2）可以實現多信號源給定的無擾動相互切換。

（3）在調試中，通過觀測扼制環節就明了速度調節流程，減輕了調試程序的工作量。

（4）速度的上升率和下降率通過累加環節調整，對PID環節設定限制要求降低，大大減輕了閉環PID設定時的計算和測試工作量。

六、結束語

在電力電子系統中，硬件是設備的身體，軟件是設備的靈魂。在自動化程度越來越*的工業環境中，其應用的設備容量越來越大，對其的安全性，穩定性，易操作性都提出了更高的要求。一個設計思想明確，結構合理，運行穩定的驅動軟件，不僅可以加快設備初期調試的速度，操作人員的勞動強度，還能保障設備長期平穩運行，在各種狀況下不出現危及設備運行安全的波動