艾默生工控产品在皮带机启动控制中的应用
艾默生工控产品在皮带机启动控制中的应用
文章介绍了艾默生公司变频器ev3000在送料皮带机上的应用，通过ec20系列plc及模拟量处理，实现两台ev3000变频器之间的主从控制，实现皮带的平滑启动和主从运行。
adoption of industrial control production of emerson in conveyor control，use ec20(plc) adoption in principal and subordinate control.
关键词：ev3000 ec20 变频器 plc 艾默生 皮带机 启动控制
前言：包钢炼铁厂综合料场皮带传送系统采用132kw两台电机（一主一从）进行传动。原有系统采用接触器启动。传送皮带长度大约在500米左右。正常情况下直接启动对系统没有影响，但是当发生送料过程中有意外故障而造成停机时，系统检修结束后要求再启动时，就会出现启动非常困难，造成接触器过热烧毁甚至发生因过电流造成相间短路的现象。若采用一般常用的降压软启动方式，由于启动力矩与电压的平方成正比，因此根本无法实现重载启动。为此，我们采用艾默生公司的ev3000系列高转矩、高精度变频器作为电机控制核心，配合ec20系列plc实现两台变频器的主从控制，实现两台电机同频率或负荷平衡运转。
1、变频控制系统
1.1系统参数：
皮带电机为132kw，电流245a，四极，转速1480 r/min
设计采用ev3000-4t132g（高性能）系列变频器。 配合ec20系列plc及模拟量组合模块5am（四模入、一模出），通过plc作pid闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为pid的给定量，将从变频器的输出频率作为pid反馈环节，pid输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五
1.2变频参数设置
主变频：
f0.02=4 v/f控制 f0.03=0 数字设定，由面板给出
f0.04=50 主机给定 f0.05=1 端子控制
f0.10=60s加速时间 f0.11=20 减速时间
由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），因此控制方式采用v/f控制，电机参数f1.00-1.08按电机实际参数设置。
f2.09=1 停机方式为自由停车
f6.08=0 ao1输出信号为实际运行频率
f6.09=3 ao2输出信号为实际运行电流
f6.12=20%ao2信号输出偏置为20%
具体原因是：由于ao2信号送入楼上控制站计算机室，控制站plc要求信号为4-20ma。因此，当变频器输出电流信号为4ma时，对应实际电流为0；即将4ma/20ma=20% ，输出偏置即位20%。
从变频：
f0.02=4 v/f控制 f0.03=5 模拟设定，由plc给出
f0.05=1 端子控制
f0.10=60s加速时间 f0.11=20 减速时间
f2.09=1 停机方式为自由停车
f6.08=0 ao1输出信号为实际运行频率
f6.09=3 ao2输出信号为实际运行电流
f6.12=20%ao2信号输出偏置为20%
2、plc控制系统
2.1 plc硬件配置
由主机ec20-1410bra、模拟量组合ec20-5am (四入一出)构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20ma；输出为从变频器的给定值，信号为0-10v。
2.2变频控制pid程序
ld sm1
to 0 400 16#1 15am模块初始化
ld sm1
to 0 600 16#3311 1 输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
ld sm1
to 0 650 16#0 1 输出通道为0-10v信号
ld sm1
to 0 500 16#1 1 通道设置更改允许
ld sm1
to 0 800 16#1 1 输入通道设置更改确认
ld sm1
to 0 801 16#1 1 输出通道设置更改确认
ld sm0
from 0 100 d100 1 读通道1数值（主变频运行频率）
ld sm0
from 0 101 d101 1 读通道2数值（从变频运行频率）
ld sm0
mov d101 d21 通道2数值作为pid反馈值。
ld sm0
to 0 0 d22 1 pid输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）
ld sm0
call pid_exe 调用pid执行程序
ld sm0
call pid_set 调用pid设置程序
pid子程序
ld sm0
pid d20 d21 d0 d22 //子程序的pid指令生成公式pid s1 s2 s3 d
ld sm0
mov d100 d20 //设定目标值
mov 10 d0 //采样时间(ts) 范围为1～32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行
mov 33 d1 //动作方向
mov 0 d2 //滤波时间常数
mov 1000 d3//比例增益(kp) mov 1 d4 //积分时间ti ms
mov 0 d5 //微分增益(kd) mov 0 d6 //微分时间
mov 0 d15 //输入变化量mov 0 d16 //输入变化量
mov 2000 d17 //输出上限设mov 0 d18 //输出下限设
2.3实际参数调整设置
最后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。
3、连锁控制
连锁控制主要实现如下功能：
一、 启动时主、从变频器一起启动，一起停止。
二、 任何一台变频器故障，则另外一台变频器立即停止。
连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过plc实现）
4、实际运行情况：
经过2个月左右的运行发现，系统能够运行非常稳定，皮带启动电流为120a左右，主、从变频器启动频率完全一致，启动电流主变频器略大于从变频器，启动平稳可靠，完全能够满足生产要求。 ev3000变频器设置面板具有中文显示功能，而且参数设置非常简单，便于现场的维护；该系列变频器在过载能力方面非常的强。由于变频器在初期调试时，皮带电机的抱闸没有打开，且减速机的油泵电机没有启动，当时的过载电流几乎达到450a，在大电流限幅下运行了十几秒，变频器没有发生任何故障。
参考文献
①艾默生公司ev3000系列通用变频器 艾默生网络能源有限公司
②新型pid控制及其应用机械工业出版社陶永华
③ec20系统手册 艾默生网络能源有限公司
④通用变频器及其应用 机械工业出版社韩安荣
⑤电机拖动与控制 西安电子科技大学出版社 刘保录
⑦ec20-5am使用说明 艾默生网络能源有限公司
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