PLC在变频器中的应用.doc

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1、1 引言   近几年来我国国民经济持续高速发展,但能源不足成了影响其发展的瓶颈。在新闻媒体上不止一次看到这样的信息：“我国单位产出能源消耗大大高于发达国家和世界平均水平。据计算，2003年，我国单位国内生产总值的能源消耗比世界平均水平高2.2倍，比美国高2.3倍，比欧盟高4.5倍，比日本高8倍，比印度还高0.3。”数字是枯燥的，但反映出的现实是惊人的。这组数据说明了一个问题，中国能源利用率太低，低到了制约国民经济发展的严重地步。作为一个制造行业的技术人员，国家能耗过高，电力资源不足，大力上马电站又带来一系列环境问题，直接威胁到我们的生存质

2、量。因此我们绝不能置身事外，我们要尽可能的为节约能源做点贡献。本文讲述一例用变频器多段速功能结合PLC实现风机节能调速的实例。2改造前的情况   我公司有五台设备共用一台主电机为11KW的吸尘风机，用来吸取电锯工作时产生的锯屑。不同设备对风量的需求区别不是很大，但设备运转时电锯并非一直工作，而是根据不同的工序投入运行。几年前我公司就对此风机实现了变频器控制，当时的方式是用电位器调节风量，如果哪一台设备的电锯要工作时就按一下按钮，打开相应的风口，然后根据效果调电位器以得到适当的风量。但工人在操作过程中时常会忘记开或者忘记关风口的阀门，这就造

3、成实际情况不尽人意，车间灰尘太大，工作环境恶劣。最后干脆把变频器的输出调到50HZ，不再进行节能的调节。变频器只成了一个启动器，造成了资源的浪费。3改造方案   针对这种情况我们提出了新的改造方案。用PLC接收各机台电锯工作的信息并对投入工作的电锯台数进行判断，根据判断，相应的输出点动作来控制变频器的多段速端子，实现多段速控制。从而不用人为的干预，自动根据投入电锯的台数进行风量控制。根据投入运行的电锯台数实施五个速段的速度控制。速度设定方案如表1。表一　运行电锯台数和需求频率对应表4方案的实施   4.1电锯投入运行信号的采用   用电锯

4、工作时的控制接触器的一对常开辅助触点控制一个中间继电器，中间继电器要选用最少有两对常开触点的。用其中的一对接入PLC的一个输入点，另一对控制一个气阀，气阀再带动气缸，用气缸启闭设备上的风口。这样就实现了PLC对投入电锯信号的接收，也实现了风口的自动启闭，简单实用。  4.2变频器的参数设置和接线   1）变频器参数的设定   我们使用的变频器是富士FRENIC5000G9S系列的。根据多段速控制的需要和风机运行的特点主要设定的参数如表2。表二　变频器参数设定表   2）多段速控制时端子的组合   这个系列的变频器进行多段速控制的端子为x1

5、，x2和x3。通过这三个端子的组合最多可以实现七段速度运行。进行五段速度控制时的端子组合如表3。表三　多段速端子与速度段组合表    3）PLC输出端与变频器控制端子接线图如图1。图一PLC变频器接线图   4.3PLC的选取和程序的编写   根据改造输入输出点数的需求，PLC选取的是Fx1s14MR，其输入输出点分配如表4。表四　PLC的I/O分配表   PLC的程序主要分为三个部分，这种编程方法非常直观简单，很容易就能看懂。其一是对电锯的运行和关闭信号脉冲的拾取，例子程序如下：   其二是对运行的电锯数目进行计算。程序如下：   其三

6、是根据运算结果进行比较输出，以控制变频器多段速端子。程序如下：5节能效果分析   5.1理论节能分析　   风机属于二次方转矩，其流量，风压与消耗功率与转速ｎ的关系如图2所示：图二　风机流量、压力、消耗功率与转速关系曲线图   由图2可知风机消耗功率与其转速的三次方成正比。根据我车间设备运行的情况，相当于时常有三台设备运转，亦即改造后变频器时常运转在40Hz。根据同步转速公式n=60f/2p和风机消耗功率与其转速三次方成正比可知，理论上改造前后功耗比为：   P1／P2＝51.2％   即改造后能耗只为改造前的51.2%,由此可见节能效果

7、非常明显。   5.2实测能耗   当变频器在50Hz和40Hz运行时在变频器输出侧实测数据：40Hz时电流为12.2A,电压250V;50Hz时电流为15.8A，电压为370V。则   P1＝1.732*250*12.2＝5.28kw   P2＝1.732*370*15.8A＝10.13kw   P1/P2＝52.1%   由于此系统中电机总功率比较小，因此变频器的能耗占的比重较大，尽管实测值与理论值有一定的差距，但改造后每个小时能耗仍可节约4.85个千瓦。   5.3节能效果计算   改造前每年消耗的电能（按每天工作22小时，每年工作

8、250天计）：W1＝10.13*22*250＝55715Kwh   改造后每年消耗的电能：W2＝5.28*22*250Kwh＝29040Kwh   则每年节约电能为：W＝W1－W2＝26675