基于PLC的液阻调速软起动控制系统的研究

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1、2009年5月襄樊学院学报May．，2009第30卷第5期JournalofXiangfanUniversityV_0l3ONo5基于PLC的液阻调速软起动控制系统的研究张仑(襄樊学院物理与电子工程学院，湖北襄樊441053)摘要：阐述了采用西门子S7．200系列的CPU224可编程序控制器控制电动机软起动的硬件结构及软件设计思想，给出了可编程序控制器控制电动机调速系统的工作原理，详细讲述了西门子的触摸屏TPI77A对转速、超温、液位、振幅等故障报警显示的有关内容，并且介绍了到用户现场调试和运行情况．关键词：液体变阻；PLC调速控制；电动机调速中图分类号：TM30

2、1文献标志码：A文章编号：10092854(2009)05．0022．05据统计，我国在冶金、化工、轻纺等领域风机、水泵等电机约7000万台，年耗电量占全国发电量的1，3以上．在这些电机中，高电压大容量电机耗电量占80％以上，这类电机起动和停止不仅对电网造成冲击，而且对电机及其拖动机械造成损伤．因此人们一直在寻找合适的方法来软起动高压电机，但由于受电力电子器件耐压的限制，尚无好的办法．国内有些公司已经从事这方面的研究工作，国外已有少数的几种产品问世，但价格昂贵，很难推广．本课题采用可编程序控制器来控制高压电机软起动及调速技．1液阻软起动1_1阻软起动原理液阻是一种

3、由电解液形成的电阻，它的导电本质是离子导电(一般采用的电解质是碳酸纳)它的阻值正比于相对的二块电极板的距离，反比于电解液的电导率，极板距离和电导率都便于控制，在电机起动时，降低加到异步电机的定子或绕线式电机的转子绕组的电压，就可以降低电机的起动电流，液阻软起动就是通过改变串联在定子(或转子)回路中的液体电阻．自动无极的调整电阻值，实现电机的无极平滑起动直到达到额定电压值．电机的机械特性如图1所示．乜动机转矩T图1异步电机在不同端电压下的机械特性收稿日期：2009．04．09作者简介：张仑(1949一)，山四偏关人，襄樊’：院物理电子I程学院高级l}lf张仑：基于P

4、LC的液阻调速软起动控制系统的研究图l中，n表示电机转速；T表示电机拖动转矩；UN电机额定电压；T。电机最大转矩．从图l中看出，若采用一般降压起动，则电机起动时的转矩即起动时只有电机的I／4T，如果在此时将电压u加大到电机额定电压，则电机转矩一下就从1／4跳到U=UN，T=T，故起动过程是跳跃的不平滑的，所以又叫做硬起动，对生产工艺要求平稳起动的场合不适用．采用图1中0．5UN的那根曲线连续平滑的不断向右平移到uN，那么电机转矩就会平滑地增大一直到转矩为最大值T为止，起动过程结束，这样在起动过程中电机的转矩是平滑的而不是跳跃的，起动过程是平稳的．2液阻软起动系统的

5、组成及工作原理2．1系统组成三相380v~10kv电压在转子回路中串人液体变电阻起动器，其中QS为隔离开关，QFI为主机运行真空断路器，KM3为液阻串接接触器，KM4为转子短接接触器．液阻起动器主要由电极板系统、电极板驱动系统、电控制系统及箱体等组成如图2．电极板系统主要作用是通过改变定极板与动极板的距离来改变串入回路中电阻的大小．电极板驱动系统：由机械驱动轴和驱动伺服电机组成，伺服电机带动动极板上下运动，同时也是起动时间的控制设备．电控系统：真空接触器、PLC控制器、液位继电器、中间继电器、控制变压器、电流继电器、触摸屏、振幅、压力、巡检仪表等．三相38一10K

6、V图2系统组成及原理示意图2．2系统控制原理绕线式异步电动机液阻软起动器的系统控制原理图如罔3系统控制原理所示．图中电机Ml为被控电机，它是作为液阻极板移动的驱动电机，其作用是改变动极板与定极板之间的距离；QF是控制回路的电源空气开关；接触器KMI是电机正转极板上升控制；接触器KM2是电机反转极板下行控制；接触器KM3是将液阻投接；接触器KM4是在起动稳定后对转子短接；接触器KM5是加热器投接控制；接触器KM6是循环泵r作控制；热继电器KH是为防止驱动轴因机械故障卡滞保护伺服电机M】；限位开关SX]、SX2是作为动极板运动范同控制的，通过调整两者的间距可以满足不同

7、电机不同现场环境的起动时间要求；限位开关SX3、SX4是作为极板运动超限保护用的；微动开关SX5是作为液阻水箱中电介质进行监查作用，当液位下降到一定位置时可以报警提示．23第30卷第5期襄樊学院学报2009年第5期图3主控制原理图3系统控制程序的设计3．1软起动程序设计的理论依据根据电力拖动系统转动方程【】：一：(1)‘d式(1)中：电动机产生的拖动转矩·M)；Tz：负载转矩(N．M)；：(dD．／dt)：惯性转矩(或称加速转矩)转动惯量可用下式表示：2：：(2)4g式(2)中与G：旋转部分的质量(堙)与重量()；P与D；惯性半径与直径)；g=9．81m／s．如将

8、角速度Q(