PLC在可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計

1、plc在可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)計隨著計算機控制技術(shù)的快速進展，以微處理器為核心的可編程序控制器()已逐步替代控制，在各行業(yè)的控制領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。煤炭行業(yè)正在依賴現(xiàn)代化高科技手段對現(xiàn)有陳舊電氣控制設(shè)備舉行更新?lián)Q代。直流調(diào)速系統(tǒng)控制的進展，經(jīng)受了分立元件和集成運放兩代模擬控制，終于由plc數(shù)字程控所代替。前兩種在實踐應(yīng)用時，普遍存在因為設(shè)計問題和動、靜態(tài)響應(yīng)影響以及元件動態(tài)參數(shù)變幻，還有給定與反饋作用誤差產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差，使得系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩、超調(diào)和起車慣性大等危害。東海煤礦二水平鋼絲繩膠帶提升機于1990年投產(chǎn)用法，歷經(jīng)兩代調(diào)速控制系統(tǒng)的用法，始終存在運行不穩(wěn)、振蕩、超調(diào)、起車慣力大等多方面實

2、際故障。2004年11月將控制系統(tǒng)改換成plc數(shù)字控制，解決了上述困擾。該系統(tǒng)經(jīng)改制后用法證明具有運行平穩(wěn)、牢靠、節(jié)約電能、操作便利、自動化程度高、無故障等優(yōu)點。1 系統(tǒng)改前后用法的設(shè)備(1)改制前的設(shè)備，有繼電器柜一套和后期改造時引進kgsfa2t型調(diào)整柜、整流柜、勵磁柜各3套(其中2套分離用于2臺直流，另一套做備用設(shè)備)，每套整流柜內(nèi)三相全橋整流由18個400a可控硅完成。(2)改制后只選用整流柜和電源柜、控制柜各一套(西門子公司技術(shù))，將提升機2臺zd2151b一400kw440v直流電動機電樞串聯(lián)，因此用一套整流系統(tǒng)。plc可編程控制器鑲嵌在操縱臺內(nèi)，它是該系統(tǒng)的指揮中樞(相當于微機內(nèi)

3、中心處理器cpu)，接收和控制機構(gòu)是控制柜內(nèi)兩臺6ra7018整流控制裝置，其中一套控制兩臺直流電動機串聯(lián)電樞整流管(6個1 200 a可控硅)控制極，另一套控制勵磁用。2 程序控制系統(tǒng)各部件作用(1)電源柜(低壓供電系統(tǒng))。對系統(tǒng)電機風(fēng)機、制動閘、制動油泵、潤滑油電機等提供電源和舉行控制，并為plc、微機和傳動部分等提供各種電源。(2)plc可編程控制器。利用計算機接口將各種控制信號(如平安回路、各段庇護、高壓分合閘、快開控制等各種運行方式等)編程輸入plc輸入接口，給plc程序處理按挨次儲存，在程序存儲器內(nèi)編輯的程序舉行運算，最后做出狀態(tài)輸出，通過外部輸出接口控制整流部件6ra7018。西

4、門子公司的plc可編程控制器，是控制信號由010 v模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)碼。即將模擬信號變換成數(shù)字信號裝置(ad轉(zhuǎn)換)，通過內(nèi)部s一自鎖，r一只讀，v一故障設(shè)置等繼電程序設(shè)置以及程序、命令編排，最后通過外輸控制整流控制裝置6ra7018或電源柜內(nèi)控制部件。(3)控制柜。主要由2臺整流裝置6ra7018組成，其主要功能是接收plc命令后，產(chǎn)生脈沖控制直流電動機主回路中的三相橋式整流電路6個1200 a和勵磁用可控硅觸發(fā)信號的導(dǎo)通角僅(或推b角)，以達到plc預(yù)期設(shè)置的直流電動機恒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動輸出。整流控制裝置6ra7018自身也有接口聯(lián)通計算機舉行命令讀寫、修改、刪除；并還有直觀的顯示，顯示其正常工作狀

5、態(tài)值和相對應(yīng)故障以及自鎖值；在其前面板鑲有觸摸鍵，用以微調(diào)和轉(zhuǎn)換原設(shè)置的參數(shù)用。3 數(shù)字與模擬控制靜動態(tài)參數(shù)分析比較31 可控硅直流控制當采納速度、電壓、三環(huán)控制時其方框圖(即數(shù)學(xué)模型)1所示。通常閉環(huán)系統(tǒng)的參考輸入和攏動量恒定不變時，被控量 也恒定不變。當參考輸入或攏動量發(fā)生變幻時，反饋量將與參考輸入之間產(chǎn)生新的作用誤差，通過控制作用，使被控量(輸出量)按新的參考輸入值穩(wěn)定下來或趨于復(fù)原到本來的數(shù)值達到新的平衡，但因為系統(tǒng)總存在著慣性或儲能元件，使達到新的平衡狀態(tài)不能瞬時完成，要經(jīng)過過渡過程。圖1 速度、電壓、電流三環(huán)控制方框圖在摸擬控制電路設(shè)計時，無論是在時域還是頻域考慮，都要求系統(tǒng)首先必

6、需是穩(wěn)定，對超調(diào)量、過渡過程的時光、振蕩次數(shù)提出一定要求，再就是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差應(yīng)滿足。可這三種要求之間又互相沖突和制約，很難建立一個同時達到抱負狀態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)。32數(shù)字控制(plc)因為該控制系統(tǒng)為非線性系統(tǒng)，故將其設(shè)置在飽和非線性狀態(tài)，2所示。因為該控制系統(tǒng)采納數(shù)碼的形式傳遞，為數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的動態(tài)性能可用差分方程過程描述。在非線性系統(tǒng)中，暫態(tài)響應(yīng)曲線的外形與輸入信號的幅值有關(guān)，這是由于非線性系統(tǒng)不聽從迭加原理的緣故；數(shù)字控制非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性不取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)；非線性系統(tǒng)振蕩在物理上是可存在的，但振幅是確定的，與初始條件無關(guān)；再就是非線性系統(tǒng)輸出量(或信號)不包含輸入信號頻率的正

7、弦重量。plc對模擬量信號的處理，是將模擬信號變換成數(shù)字信號(ad轉(zhuǎn)換)。ad變換精度取決于ad變換器的位數(shù)，如10 v電壓要求以1 mv精度變換時，精度1 m"10 v=001，即13200十進制的3200用二進制表示10位，該系統(tǒng)精度等級足以滿足控制系統(tǒng)要求。且該系統(tǒng)中采納6ra7018整流裝置均以積分方式變換，可使信號尖峰平均化，從而使系統(tǒng)運行平穩(wěn)、牢靠。圖2 飽和非線性狀態(tài)曲線plc通過通訊接口和通訊協(xié)議，與6ra7018舉行雙工通訊，將工作狀態(tài)與運行參數(shù)互相傳遞，并能實現(xiàn)動態(tài)顯示。同時操作6ra7018可將命令傳至plc，從而控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。plc、6ra7018不但能顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)和參數(shù)，還能記錄系統(tǒng)運行故障數(shù)據(jù)，顯示故障點，從而縮短故障查找、排解時光。因為該系統(tǒng)可對勵磁電流采取無極控制，按照直流電機機械特性方程式中不難看出當轉(zhuǎn)速n恒定時，通過轉(zhuǎn)變勵