文档介绍：PLC和变频技术在离心风机调速控制系统中的应用
学生姓名:
所在系别: 机电系
所学专业: 电子信息工程
导师姓名:
研究课题的目的和意义
在工业生产中通风系统场合,离心风机设备被大量应用。但不论生产的需求大小,离心风机都要全速运转,而运行工矿的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中,不仅造成大量的能源浪费和设备损耗,而且控制精度受到限制,从而导致生产成本增加,设备使用寿命缩短,设备维护、维修费用高居不下。
近年来,出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求,加之采用PLC和变频器易操作、维护简单快捷、控制精度高,并可以实现高智能化等特点,采用基于PLC和变频器驱动方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案,从而大大的降低生产成本,减少能量损耗。事实证明离心风机采用PLC和变频器控制电机转速改变风量,节电率可达到20%-70%,节能效果显著。
PLC和变频技术在离心风机调速控制系统的思路
(1)有自动/手动转换系统,保证在自动控制系统出现故障时,可以手动控制。
(2)具有实时响应处理能力,以满足工业生产过程实时控制要求。
(3)有丰富的可与工业现场信号相连接的工业接口,方便实现在线监控。
(4)控制系统结构应能够组配灵活,易于扩展。
(5)有先进的系统环境和应用软件便于开发。
(6)高可靠性,以适应工业现场十分恶劣和复杂的工作条件。
系统的设定
系统工作原理
离心风机总电路图
离心风机控制原理图
变频调速原理
系统控制原理
通过安装在矿井内部的压力传感器,将信号传给压力变送器变成标准信号送入PID调节器,经运算与给定压力参数进行比较,得出调节参数送给变频器,由变频器控制风机电机的转速,调节矿井内风量大小,使井内风量达到所需风量。
采用变频器控制通风电机的转速,并自动调节风机的运行台数,完成风力的闭环控制,达到稳定的风量和节能的目的。这与传统的手动控制相比,该控制系统具有通风质量高、灵活性强、能耗少、电动机启、停平稳等许多优点。
离心风机主电路图
离心风机控线制路图
变速调速原理
对通风机的调速是通过对其电机转速的调节来实现。我们知道:异步电动机转速n=60f(1-S)/P。在这个公式中,f为电机电源的频率,P为电机的磁极对数,S为转差率(0~3%或0~6%)。由上述电机的转速公式可见:要想改变电机的转速,可以通过三种方法来实现:
(1) 改变电动机的频率f;
(2) 改变电动机的转差率S;
(3) 改变电动机的磁极对数P。
通过对上面三种方法的分析可以知道:改变电动机的转速的最好方法是改变电动机电源的频率。
硬件的选择及接线
PLC的接线
PLC类型的选择
PLC类型的选择
本系统选择松下电工FP0系列,FP0系列PLC在小机壳内汇聚了先进的功能和优异的表现,包括脉冲捕捉,两路脉冲输出,PID,PWM,高速计数,网络通信,模拟量设定和时钟功能等。主机单元是集成了CPU,电源(AC),输入输出单元的独立模块,可单独使用也可以和扩展单元任意组合使用,最多可配置3个扩展模块。I/O点可以从最少的10点扩展到最多的128点。使用时可根据实际情况进行适当的组合。主机和扩展单元都有专门的扩展接口,在扩展时可以直接连接,不需要连接电缆。本设计根据需要,主模块选用FP0C32,扩展模块选用FP0E16,A/D转换模块采用FP0-A80模块。