论PLC、变频器应用于循环风机.pdf

2 01 3正 S h a n d o n g I n d u s t fi T e c h n o l o g y 山东工业 技术 第1 4 期 论 P L C, 变频器应用于循环风机 周杰才 江苏双 山集团股份有 限公司 ， 江苏 射阳 2 2 4 3 0 0 【 摘要】 目 前， 纺织企业中， 多数依旧使用变极的方法对风机进行调速， 但其缺点很明显 调节灵活性差， 耗电量也大。 技术革新甚为,z - -。 思路 在传统风机调速基础上 ， 使 用变频调速技 术 ， 利用变频器的 多段 速功能对风机进行速度控制 ， 从 而达到减少能量的损耗， 提 高 了系统的稳 定性和灵活性 的效果 。 【 关键词】 P L C； 纺织； 变频器； 循环风机 1 关于本系统 s 厂络筒车间目前有鼓风机两台． 其功率都为 1 3 ． 5 K w ． 主要用来 为车间通风排气、 除湿降温。笔者认为可以利用变频器的多段速功能 代替变极的方法对风机进行调速 ． 其优点是调节灵活性高． 减少能量 的无端消耗。s县四季分明， 根据工人的工作需要和工作内容的不同 对车间温度、 湿度的要求也有所不同， 生产车间对风量的需求也不同 应根据车间温度的具体情况． 决定投入鼓风机的运行速度 ． 达到自动 保持温度、 湿度恒定的要求。 这样 ， 可以达到既降低劳动强度和生产成 本． 又实现节能增效的效果 2 关于具体改进方案的实施 用 P L C通过温度传感器感受车间的温度高低并对车间温度 、 湿 度的要求进行判断， 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， 设备自动根据投入 鼓风机的台数进行风量控制。 根据投入运行的鼓风机台数实施五个速 段的速度控制。拟速度设定方案， 如表 1 所示。 表 t 运行鼓风机 台数和需求频率对应表 运行鼓风机台数 鼓风机运行速段 对应变频器输出频率 备注 l 车间温度2 O ℃以内 3 0 H Z 具体所需 2 车间温度 2 C 至 2 5 o C 3 5 H Z 频率值 可 3 车间温度 2 5 ℃至 3 0 o c 4 0 H Z 以据现场 实际情况 4 车间温度3 C 至3 5 ℃ 4 5 H Z 决定 5 车间温度 3 5 ℃至4 0 2 5 0 H Z 3 关于硬件设计 3 ． 1 P L C系统的选择 本系统是一个中型应用控制系统。P L C为此系统的控制核心． 此 系统的输入信号有两部分， 一部分是启动、 停止控制按钮， 另一部分是 温度传感器信号作为 P L C的输入变量．经过 P L C的输入接口输入到 内部数据寄存器 ． 然后在 P L C内部进行逻辑运算或数据处理后 ． 以输 出变量 的形式送到输 出接 口． 从而驱动电机来 控制电机的运行 我们从以下四个方面来选择 1 P L C机型选择。 机型选择的基本原则是在能够满足控制要求及 保证运行可靠、 维修方便的前提下， 力争最佳的性价比。 ①在结构形式 上选择整体式。 ②在安装方式上选择集中式。 ③在功能要求上选择只 有开关量控制， 具有逻辑运算、 定时、 计数等功能的小型P L C 。④机型 统一。对于一个企业应尽可能使用机型统一的P L C ． 有利于备件的采 购。 2 P L C 容量选择 容量选择包括 I ／ O点数和用户程序存储容量的 选择。 I ／ O点数的选择。由于 P L C平均I ／ O点的价格还比较高． 一般 情况下 I ／ O点是根据被控对象的输人 、 输出信号的实际个数． 再加上 l 0 ％ 一1 5 ％的备用量来确定。②用户存储容量的选择应按实际需要留 2 0 ％一 3 0 ％的余量来选择 3 v o模块的选择。 P L C 输入模块的作用是用来检测 、 接收现场输 入设备的信号． 并将输入的信号转换为 P L C内部接收的低电平信号 ①输入信号的类型选择。 常用的输入信号类型有三种 直流输入、 交流 输入和交流， 直流输人， 根据需要我们选择直流输入②输入信号电压 等级的选择。 有 5 V、 1 2 V、 2 4 V、 4 8 V 、 6 0 V等可供选择， 根据现场输入设 备与输入模块之间的距离来考虑我们选择 2 4 V电压 3 ． 2 变频器选型 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另 一 频的电能控制装置 现在使用的变频器主要使用的是交一 直一 交方式 V V V F变频或矢量控制变频 ． 先把工频交流电源通过整流器转换为 直流电源。 然后再把直流电源转换成频率、 电压均可控制的交流电源 以供给电动机 变频器在选型上应注意 以下几点 1 采用变频的目的 恒压控制或恒流控制等。 2 变频器的负载类型 如叶片泵或容积泵等。特别注意负载的性 能曲线． 性能曲线决定了应用时的方式方法 3 变频器与负载的匹配问题 ①电压匹配 变频器的额定电压与 负载的额定电压相符。 ②电流匹配 普通的离心泵 ， 变频器的额定电流 与负载的额定电流相符。③转矩匹配 这种情况在横转矩负载或有减 速装置时有可能发生 综合以上三个方面考虑再加上价格因素决定选用富士 F R E N I C 5 0 0 0 P 1 I S系列低噪音风机． 泵用变频器 3 ． 3 硬件接线图 根据控制要求． 绘制 P L C与变频器控制端子硬件接线图． 如图 1 所示 以三菱某型号为例 。 l I P{ f - l ll l I J l l J I ＼ ≤ l l I l l l I l l l I j． 二 0 ll I 麓 I 图 1 接线图 3 ． 4 变频器的参数设置 这个系列的变频器进行多段速控制的端子为R H， R M和R L 。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2 所示。 表 2 多段速端子与速度段组合 表 速度段 1 速 2速 3速 4 速 5 速 接通的控制端子 R H R M R L R M、 R L R H、 R L 设定值／ H Z 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 4 关于软件设计 风机的运行方式是通过装设在生产车间的温度传感器的信号来 确定的， 根据温度传感器检测出的车间温度的高低， 来合理调节风机 作者简介 周杰才， 男， 电气工程专业， 江苏双山集团股份有限公司设备部， 经理， 长期从事棉纺织行业电气设计、 安装、 改造和管理。 山东工业技术 l 1 8 3 a n d o n g I n d u s tr i a l T e c h n o lo g y 1 第 l 4期 bh a nd o ng I n du s t ria l l e c ha c ’ gy 山东工业 技术 2 0 1 3 拄 的风量。具体系统控制要求如下 1 1 流程 图 根据系统控制要求画出程序流程图， 如图2 所示。 图 2 系统流程 图 2 1 梯形 图 根据系统控制要求设计 P L C 程序梯形图。 如图 3 所示。 图 3 P L C梯形图 山东工业技术 S h a n d o n g I n d u s t r i a l T e c h n o l o g y 5 关于节能效果分析 5 ． 1 理论节能分析 风机的机械特性具有二次方律特征 ． 其流量 ， 风压与消耗功率与 转速 n 的关系， 如图4 所示。 1 O 0 I 5 0 I l l 0 0 I l 图 4 风机流量、 压力、 消耗 功率与转速关 系曲线 图 由图4 可知风机消耗功率与其转速的三次方成正比。 根据车间的 温度情况 ．通常保持在 3 O ℃～ 3 5 C ．亦即改造后变频器时常运转在 4 0 H Z 根据同步转速公式 n 6 0 f ／ p 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 ／ 1 7 2 5 1 ． 2 ％ 即改造后能耗只为改造前的5 1 ．2 ％．由此可见节能效果非常明 显。 5 - 2 实测 能耗 当变频器在 5 0 H Z和 4 0 H Z运行时在变频器输出侧实测数据 4 0 H Z时电流为 1 2 ． 2 A 。电压 2 5 0 V ； 5 0 H Z时 电流为 1 5 ． 8 A ，电压为 3 7 0 V。则 PI I ．73 2* 25 0* 1 2．2 5 ．28 k w P 2 1 ． 7 3 2 * 3 7 0 * 1 5 ． 8 A1 0 ． 1 3 k w P1 ／ P 2 5 2． 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 ．8 5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 2 0 小时． 每年工作 2 5 0 天 计 W 1 1 0 ． 1 3 2 0 2 5 0 5 O 6 5 0 Kwh 改造后每年消耗的电能 W2 5 ． 2 8 2 0 * 2 5 0 K h 2 6 4 0 0 K w h 则每年节约电能为 W⋯ W1 W2 2 4 2 5 0 K w h 如果以每度电O ． 5 元计。 则每年节约电费 1 2 1 2 5 元。可见节能效 果 和 经 济 效 益 相 当 可 观 。 e 一 【 参考文献】 [ 1 ] 丁斗章． 变频调速技术与系统应用[ M 】 ． 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． [ 2 ] 高勤． 可编程序控制器原理及应用 三菱机型 【 M ] ． 电子工业出版社， 2 0 0 6 [ 3 ] 唐修波 变频技术及应用[ M 】 ． 中国劳动社会保障出版社， 2 0 0 6 ． [ 责任编辑 杨玉洁]