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基于变频技术的通风机控制系统 |
| 摘要：介绍以欧姆龙PLC作为主站，通过RS-485总线与14台欧姆龙3G3MZ系列变频器串行通讯，实现通风机变频器调速监控系统。详细描述风机变频调速的驱动机理，系统的硬件构成，PLC与变频器之间的通讯实现方法，阐明了该网络控制调速系统与一般模拟量控制调速系统相比的优越性．给出了系统框图以及PLC 系统的软件实现方法。实用证明其抗干扰性好，可靠性高，实用性好。 关键词：PLC；RS-485；变频调速；模拟量 中图分类号：TP273 文献标识码：A Abstract: Recommend regarding Omron PLC as the main website, pass RS-485 bus and 14 3G3MZ series serial news reports of frequency converter of Taiwan Omron, and realize the frequency converter of the ventilator adjusts the monitoring system of the speed. Describe the frequency conversion of the air blower adjusts the drive mechanism of the speed, the systematic hardware forms in detail, PLC and communication implementation method of frequency converter, expound network this control, transfer speed to be systematic to control, transfer superiority that speed compares systematically with general analog quantity. Provide the systematic block diagram and PLC system software implementation method. It proves its anti-interference is good, dependability is high, practicability is good that practical. 0 引言 风机设备在工业控制中应用广泛。传统的风机控制是全速运转，即不论生产工艺的需求大小，风机都提供出固定数值的风量，而生产工艺往往需要对风速、风量进行控制和调节。最常用的方法则是通过调节风门或挡板开度的大小来调整受控对象，这样，就使得相当多的能量以风门、挡板的截流损失消耗掉了。 随着交流调速技术的不断改善，变频技术的不断发展，利用变频器进行调速越来越广泛。普通电动机采用变频调速后，在其拖动负载无须任何改动的情况下，即可以按照生产工艺要求调整转速输出。因此风机设备完全可以用变频器驱动的方案取代风门、挡板控制方案，从而降低电机功耗，达到系统高效运行的目的。 1 风机变频调速驱动机理[1] 众所周知，用变频器输出频率可调的交流电压作为风机的电源电压，可以方便地改变风机的转速。从风机负载特性可看出，风机的机械特性具有二次方律特征，即转矩与转速的二次方成正比例变化。在低速时由于流体的流速低，所以负载的转矩很小，随着电动机转速的增加，流速加快，负载转矩和功率 因此，当被控对象所需风量减小时，采用变频器降低风机的转速 ，会使电动机的功耗大大降低。 2 硬件设计 （1）PLC选型及I/O地址分配 为满足风机控制系统的可靠性和良好的控制精度与稳定性，我们选择欧姆龙CP1H系列40点晶体管输出PLC，外部扩展一个40点继电器输出的CPM1A-40EDR模块为基本单元。 系统根据各楼层中排毒柜的状态对各变频器进行控制，排毒柜共37个，手动/自动开关一个共38个输入点。输出控制14台变频器的状态显示、报警信号（晶体管输出）及变频器启/停（继电器输出）。 选用欧姆龙3G3MZ系列变频器。SYSDRIVE 3G3MZ系列是一种搭载矢量控制的高性能变频器。由于搭载了电机的自动调整功能，因此能比V/f 控制更简单地运用矢量控制实现强大的控制。并且标准搭载RS485 ，另外，通过增加选件可以对应各种网络，还能提供与PLC 连接的系统构筑所需要的更进一步的控制。变频器单体中的单相200VAC 型和3 相400VAC 型内置了对应CE 规格的噪音滤波器，现有机型搭载可拆卸操作器，PID 控制、节能控制等丰富功能。 （3）触摸屏选型 欧姆龙NT5Z系列触摸屏为整个系统的操作设置显示单元。在触摸屏上可通过不同画面将PLC内部数据、输入输出状态、变频器的各参数及状态、报警信息等显示出来，实时监控全机的工作状态，除了显示功能外，还可以根据现场的情况，通过触摸屏设置和修改PLC内部的一些需要用户设定的参数。通过人机界面可直接观察到变频器的工作状态，对变频器进控制系统行实时的监控。其系统的结构图如图1所示。  图1 系统结构图 Fig.1 Systematic structure chart 3 软件设计 3.1 手动、自动运行模式 （1） 手动运行 当系统上电，控制面板上的双向开关打到手动方式，系统处于手动运行状态。手动运行画面如图2所示。系统处在手动运行时，不论变频器是否运行，通过频率输入框输入变频器的频率值，频率值即写入变频器。可写范围0～50HZ。按下启停按键控制变频器的启停。注意：系统处在自动运行时，手动画面的“启停”和频率输入无效。 手动运行方式主要供检修及变频器故障时用，正常情况下系统工作在自动模式。  图2 手动运行画面 Fig.2 Automatic operation picture （2）自动运行 当系统上电，控制面板上的双向开关打到手动方式，系统处于自动运行状态。系统自动根据用户打开的排毒柜的数量计算变频器的赫兹数，在系统实际运行过程中，用户可以根据实际情况，通过设置启动频率调整变频器的运行频率，设置启动频率不影响自动运行的正常运行。自动运行画面，如图3所示。  图3 自动运行画面 Fig.3 Automatic operation picture 系统处在自动运行状态，各变频器的频率由系统自动计算，说明： 3.2 PLC与变频器通信[7] （1）通信连接 CP1H侧使用CP1W-CIF11，CP1W-CIF11开关设定: （2）变频器基本参数设置[6]： ①“n0.02”禁止选择变更参数：设定为“9” ，最高频率50HZ时的初始化。 （3）CP1H程序设定[7] 为了使用方便，欧姆龙推出了支持3G3MZ、3G3RV、3G3MZ这几款变频器通信的功能块，适用于欧姆龙的CS1/CJ1（CPU需V3.0及以上）系列的通信板和通信单元（需支持串口网关功能的版本）以及CP1H的内置通信口，端口协议选为Serial-Gateway。功能块使用如下表1。 表1 功能块使用表 Tab.1 Function block the use of table  必须使用Refresh功能块，所有的其他功能块都是以该功能块为基础进行通讯的具体参数设定如下。  图4 Refresh功能块 Fig.4 Refresh Automatic operation picture 4 结束语 本套方案中，完全通过PLC的485总线控制多台变频器。可在线对各个电机的运转速度进行监控与设置，同时由于变频器和PLC安装于相隔较远的地方，也减少了变频器对PLC的干扰。该系统具有硬件简单、可靠性高、抗干扰性强、实用性好等优点。 |
