AB PLC與ALD3000系列變頻器在滑油撬上的應用

王朋飛 王紅順 王磊 許峰

摘 要：工業燃氣輪機的轉速變化，所需要的滑油流量也不同，PLC通過變頻器控制供油泵的轉速，從而調節滑油供油流量。根據現場應用將PLC、變頻器和供油泵電機正確接線。設定ALD3000系列變頻器的參數，然后PLC輸出開關信號和4-20ma的模擬電流信號控制變頻器

關鍵詞：PLC；變頻器；燃氣輪機；滑油撬

引言

隨著變頻器產業的迅速發展，當今變頻器得到了廣泛的應用，其中變頻器的可調的運行速度能優化工藝工程，通過遠程PLC或其他控制器來實現速度變化。某型號的工業燃氣輪機為航改型燃氣輪機，由于燃氣輪機本身沒有自帶的滑油供油系統。需要一套輔助的滑油撬給燃氣輪機提供潤滑油。燃氣輪機在不同轉速對滑油流量的要求同，通過PLC對變頻器的控制來滿足燃氣輪機對滑油流量的要求。確保燃氣輪機安全有效運行。

1.某型號的燃氣輪機流量要求

燃氣輪機轉速不同對滑油供油流量的要求很有大變化，所以滑油撬需要根據燃氣輪機的轉速控制滑油供油流量。根據燃氣輪機的要求，當N1≤2200rpm時，滑油流量Q=1.5L/min；當3000rpm≥N1≥2200rpm時，滑油流量Q=1.5+[0.0104*（N1-2200）]；當5300rpm≥N1≥3000rpm時，滑油流量Q=9.8+[0.0036*（N1-3000）]；當N1≥5300rpm時，Q=24.3L/min。

2.變頻器的接線

2.1動力電接線

一般情況下，變頻器與電機間的距離應小于30米，距離過長時由于寄生電容所產生的沖擊電流會引起過流保護，也可能產生誤動作，變頻器可能導致故障或設備運行異常。R，S，T為變頻器三項電源的輸入端，U，V，W為三相電輸出端，接到滑油撬供油泵異步電機上，當變頻器工作，輸出端不能空載運行，否則會導致變頻器的損壞

2.2正反轉開關信號接線

變頻器的FWD端與SC端接通電機正轉，REV端與SC端接通電機反轉。PLC 的DO模塊輸出一個開關量，控制機柜的繼電器K1，24伏直流電源經過機柜繼電器的觸點，控制現場繼電器K2，從而控制電機的正反轉。如果現場的繼電器安裝在變頻器附近，繼電器線路上應接上浪涌吸收器，防止變頻器的干擾。

2.3反饋信號接線

在變頻器的工作中，經常需要通過繼電器接點或晶體管集電極開路的形式將變頻器的內部運行狀態通知外部PLC，也可以通過監測變頻器的模擬量輸出，判斷變頻器的運行狀態。然后PLC根據變頻器的反饋信號，進行邏輯運算，控制各個機構的動作。ALD300系列變頻器有模擬信號輸出端子（FOV，FOC，FC）和開關信號輸出端子（YC，YA，YB），都可以用作系統的反饋信號。選用變頻器的YC，YA常開觸點給PLC提供反饋信號

2.4控制模擬信號接線

變頻器的FIV，FIC，FC端子為遠程控制模擬信號輸入端。FC為公共端，FIV，FIC分別為模擬電流，模擬電壓信號輸入端。PLC的模擬輸出選用4-20ma的電流信號作為變頻器的控制信號，因此控制線應連接到FIC，FC端子上。為了放置外部電磁的干擾，特別是來自變頻器的干擾，模擬信號控制線采用屏蔽線，單端接地。

3.變頻器基本參數設定

3.1運轉設定

ALD3000變頻器的運行常采用三種方式，可以采用面板上的正轉、反轉與停止鍵進行就地控制，也可以由IO端子和通信接口進行遠程控制。此次采用IO端子（FWD，SC）的遠程控制，設置代碼FC102為IO端子控制。

3.2模擬量輸入設定

ALD3000變頻器的模擬輸入值可以是0-10V的電壓值，也可以是0-20ma的電流值，由于選用的PLC模擬輸出卡輸出的信號為4-20ma電流信號，為了與PLC的輸出信號匹配，設定FIC最小電流輸入FC303為4ma， FIC最大電流輸入FC304為20ma

3.3頻率輸出設定

根據滑油撬供油泵的參數，滑油供油泵在轉速為1000rpm時，滑油供油流量為30L/min可以滿足燃氣輪機的最大流量要求24.3L/min。由于異步電機的極數為6極，根據n=60f/p，轉速為1000rpm時，要求的頻率為50hz。因此設定變頻器的模擬量高端頻率FC312為50hz，模擬量低端頻率為0hz. 由于PLC的電流輸出范圍為4-20ma，設定FIC的最小電流輸入FC303為4ma，FIC最大電流輸入FC304為20ma。頻率設定選擇FC101為模擬電流設定方式。

4.PLC對變頻器模擬量的輸入控制。

PLC通過PID指令控制變頻器來調節滑油撬供油流量，其中過程變量為供油出口流量計讀數Qd，設定值是相應的轉速對應的流量Qs，經過PID運算得出控制變量：

〖CV=K〗_P E+K_i ∫_0^t?Edt-K_d dPV/dt+BIAS然后PLC輸出4-20ma的模擬電流信號，變頻器產生0-50hz的頻率輸出，控制異步電機，如圖所示。由于燃氣輪機對滑油流量的要求十分嚴格，特別在燃氣輪機加減速的過程中，滑油流量的要求不斷變化，因此在滑油撬的運行測試中，要對P，I，D參數進行整定，使控制的流量快速穩定的達到設定的流量值，并且在燃氣輪機加減速過程中能夠很好的跟隨要求的流量值。保障燃氣輪機的安全運行。

5.結論

變頻器穩定可靠的輸出頻率和三相異步電動機可調轉速的特點，正確的連接PLC，變頻器和異步電機的動力電路和控制電路，結合現場應用設定好變頻器的參數，編輯PLC的控制邏輯。簡單有效的實現了三相異步電動機的轉速控制，從而實現了變化流量的調節。代替了滑油撬流量控制閥門和壓力控制閥門的復雜機構。使滑油撬更加的簡化，穩定可靠。

參考文獻：

[1]胡學剛，周偉，胡雪梅.變頻器參數的設定與調整[J].電子質量，2009，5.

[2]李敬巖.淺談變頻器與PLC連接時注意的問題[J].中國機械，2014（05）：68.

[3]李占山.PLC-變頻器控制系統的抗干擾[J].機床電器，2009（06）.

[4]王廷才.變頻器原理及應用[M].北京：機械工業出版社，2011.