基于變頻器和plc的四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)設(shè)計
王彥，左為恒， 李昌春
（重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院，重慶400030）
摘要：介紹了四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計，采用abb公司的兩型變頻器acs 550、acs 800和西門子公司的s7 -226型可編程邏輯控制器(plc)實現(xiàn)異步電機變頻調(diào)速的plc控制系統(tǒng)，plc和變頻器之間通過modbus協(xié)議進(jìn)行串行數(shù)據(jù)通信，共同實現(xiàn)對4臺電機的速度同步控制。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)交流傳動的速度鏈和負(fù)荷分配及張力控制，具有很強的工程模擬性能和實用價值。
關(guān)鍵詞：速度同步控制；變頻器；可編程邏輯控制器
中圖分類號：tm 921. 51文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：1673-6540(2010)04-0054-05
0 引 言
20世紀(jì)后半葉，變頻調(diào)速技術(shù)的出現(xiàn)和日益完善，成為電力拖動領(lǐng)域的一個重大事件，該技術(shù)的發(fā)展，促使交流電機有了性能良好的調(diào)速手段，而交流電機岡其結(jié)構(gòu)簡單牢固、價格低廉，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用，但其工作原理的復(fù)雜性對調(diào)速控制提出了很高的要求。
交流電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)的種類很多，從早期提出的電壓源型變頻器開始，相繼發(fā)展了電流源型，脈寬調(diào)制( pwm)等多種變頻器。目前變頻調(diào)速的主要方案有：交一交變頻調(diào)速，交一直一交變頻調(diào)速，同步電動機自控式變頻調(diào)速，正弦波脈寬調(diào)制( spwm)變頻調(diào)速，矢量控制變頻調(diào)速等。這些變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展很大程度上依賴于大功plc率半導(dǎo)體器件的制造水平。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，特別是可關(guān)斷晶閘管( cto)，電力晶體管( ctr)，絕緣柵雙極晶體管(igbt)，mos晶閘管及mtc等具有自關(guān)斷能力仝控功率元件的發(fā)展，再加上控制單元也從分離元件發(fā)展到大規(guī)模數(shù)字集成電路及采用微機控制，從而使變頻裝置的快速性，可靠性和經(jīng)濟性不斷提高，變頻調(diào)速系統(tǒng)的性能也得到不斷完善。
四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)屬于變頻調(diào)速系統(tǒng)中的一種類型，它是一典型傳動試驗機械對象，可以試驗異步電動機變頻調(diào)速時的技術(shù)難點，四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)可以很好地模擬工業(yè)生產(chǎn)中的一些設(shè)備，如造紙機、軋鋼機的多電機分部傳動。為了生產(chǎn)過程中紙頁、鋼材特性變化的需要，造紙機、軋鋼機的分部傳動除了在保證高精度的同步控制外，還必須能夠在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)車速，且各個分部的速度能單獨調(diào)節(jié)，這些四輥軸都能夠很好的模擬，此外，四輥軸對于軋鋼機也有一定的模擬效果。
1 系統(tǒng)設(shè)計
四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)是一套由四臺變頻器控制四個異步電機的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到轉(zhuǎn)速同步的機械裝置，四臺變頻器由一臺可編程邏輯控制器( plc)控制，它們之間通過modbus協(xié)議進(jìn)行通信，在四輥軸系統(tǒng)中還安裝有張力傳感器和速度旋轉(zhuǎn)編碼器，可檢測張力和速度，四輥軸交流傳動控制系統(tǒng)機械部分的基本圈路圖如圖1所示。
整個系統(tǒng)的基本框架如圖2所示。上位機通過ppi電纜與plc通信，進(jìn)行控制。plc通過modbus總線和四臺變頻器相聯(lián)，并進(jìn)行相互通信，完成信息數(shù)據(jù)交換，達(dá)到對電機的變頻控制。
1.1變頻器部分的設(shè)計
1.1.1變頻器工作原理
異步電動機調(diào)速運轉(zhuǎn)時，通常由變頻器主電路給電動機提供調(diào)壓調(diào)頻電源。此電源輸出的電壓或電流及頻率，由控制回路的控制指令進(jìn)行控制，而控制指今則是根據(jù)外部的運轉(zhuǎn)指令進(jìn)行運算獲得。對于需要更精確轉(zhuǎn)速或快速響應(yīng)的場合，運算還應(yīng)包含由變頻器主電路和傳動系統(tǒng)檢測出來的信號。變頻器保護電路的構(gòu)成，除應(yīng)防止因變頻器主電路的過電壓、過電流引起的損壞外，還應(yīng)保護異步電動機及傳動系統(tǒng)等。
變頻器分為交一交和交一直一交兩種形式。交一交變頻器可以將工頻交流電直接變換成頻率電壓均可控的交流電，又稱直接式變頻器。而交
直一交變頻器則是先把工頻交流電通過整流器變成直流電，再把直流電變 |
