控制回路及PLC逻辑详解

控制回路及控制回路及 PLCPLC 逻辑详解逻辑详解 高压变频器的控制结构主要有以下几种类别 一拖一手动 一拖一自动 一拖二手动 一拖二自动 其他 下面进行逐一论述 1 一拖一手动 一拖一手动机型主要有 K1 K2 K3 三个刀闸 KM1 一个接触器及延时电阻组成 普通一拖一手动新结构主回路原理图 以新结构为例 K1 K2 闭合 K3 断开时 变频工作 K3 吸合 K1 K2 断开时 工 频工作 K2 和 K3 之间存在机械互锁 选择变频时 应先闭合 K2 再闭合 K1 同样分断 变频时 应先拉下 K1 再拉下 K2 K1 与 K3 之间存在电气互锁 注意 新老结构机型刀闸的位置不同 互锁逻辑也不同 一拖一手动机型的 PLC 逻辑相对比较简单 主要的处理内容包括联跳 故障 报警 KM1 吸合 开停机控制 高压及掉电处理 频率给定处理 与触摸屏通讯等 1 故障 能够输出故障信号的故障包括主控板故障 保护板故障 变压器超温跳闸 过压 1 分 钟 多个单元同时故障 掉电超时和 KM1 吸合异常故障不通过此点输出 故障时 首先进行高压联跳和封锁主控输出 停机 接收到停机信号时分断 KM1 主控板故障主控板故障 PLC 检测主控板故障输入点 一般为 I3 0 为 1 时视为故障 立即动 作 保护板故障保护板故障 PLC 检测保护板故障输入点 一般为 I3 1 正常为 1 变为 0 时给出 故障 立即动作 变压器超温跳闸变压器超温跳闸 PLC 检测变压器超温跳闸信号输入点 一般为 I0 4 检测连续 2 秒为 1 时 给出故障 过压过压 1 1 分钟分钟 PLC 比较输入电压 由 DSP 给出 经触摸屏写入 PLC 和过压保护值 由触摸屏参数设定 进行比较 当输入电压过高时 连续判断 1 分钟后给出过压 1 分钟 故障 多单元故障多单元故障 保护板经通讯将单元故障代码写入触摸屏 触摸屏进行解析后得出单 元故障数并写入 PLC PLC 判断故障数大于 2 时 给出多单元故障信号 立即动作 2 联跳 联跳的作用是在变频器急停或出现严重故障时 分断上一级高压送电柜 从而断开高 压输入 在 2010 年下半年以后的机型中 去掉了延时电阻前端的 KM2 接触器 使得变频 器自身无法完全断开变频输入 因此对于联跳的功能更加依赖 变频器联跳功能的处理条件 急停 故障 付款计时到达等 高压就绪点断开 掉电 超时 KM1 吸合异常时 联跳复位 其中 重故障包括 主控板故障 保护板故障 变压器超温跳闸 过压 1 分钟 多个 单元同时故障等 注意 高压联跳时 会同时封锁主控板 PWM 输出信号 变频器会立即停机 付款计时到达付款计时到达 在触摸屏付款设置画面中设置付款到达时间 并且启用付款计时 触摸屏根据当前时间进行判断是否付款时间到达 如果到达 则写入 PLC 此位置 1 立即 动作 触摸屏每 30 分钟检测一次付款时间 掉电超时掉电超时 PLC 检测高压掉电输入点 一般为 I3 3 运行过程中超过 3 秒给出掉电 超时信号 联跳 KM1KM1 吸合异常吸合异常 高压就绪后 计时 3 秒给出 KM1 吸合信号 如果 5 秒后仍未检测到 KM1 吸合 则给出 KM1 吸合异常报警 同时联跳高压 3 报警 变频器报警分为柜门打开报警和其他报警 柜门报警时 报警器间歇式动作 其他报警时 为持续动作 按下触摸屏上 报警解 除 按钮可以对一般报警解除 柜门报警无法解除 PLC 内部对报警的处理方式为采用一个双字变量 VD312 包含 32 个位 每一个位对 应一个报警状态点 任何一个位置 1 时 VD312 都不等于 0 则输出报警信号 报警内容包括 主控板故障 保护板故障 变压器过温 变压器超温 单元故障 掉 电检测 控制电掉电 运行中高压就绪断开 KM1 吸合异常 运行中 K1 K2 断开 过压 欠压 频率断线 控制柜温度报警等 变压器过温变压器过温 由变压器温度信号 一般为 I0 1 引入 检测到此位为 1 时 变频器 报警 单元故障单元故障 保护板经通讯将单元故障代码写入触摸屏 触摸屏进行解析后得出每一 个单元的故障状态 如有单元故障 则通过通讯将此位置 1 变频器报警输出 掉电检测掉电检测 PLC 检测高压掉电输入点 一般为 I3 3 如在运行过程中检测到此位为 1 则进行报警 停机时解除 控制电掉电控制电掉电 PLC 检测控制电状态输入点 一般为 I3 7 如果此位为 1 则视为控 制电掉电 并进行报警 运行中高压就绪断开运行中高压就绪断开 在高压就绪后 变频器方可开机 如果在运行过程中检测到 高压就绪点 I0 2 断开 则给出运行中高压就绪断开报警 报警时 变频器仍正常工作 不停机 运行中运行中 K1 K2K1 K2 断开断开 在运行过程中检测到 K1 或 K2 断开时 变频器给出报警信号 但一般不会停机 其中如果 K1 运行中断开且输出电流小于 10A 时会联跳 过欠压报警过欠压报警 PLC 比较输入电压与过压保护值和欠压保护值 如果输入电压大于或 等于过压保护值时 会给出过压报警信号 如果输入电压小于欠压保护值时 会给出欠压 报警信号 过压保护值和欠压保护值通过触摸屏进行设定 并由 PLC 进行断电保存 频率断线频率断线 频率断线报警信号由主控板通过通讯信号写入触摸屏 再由触摸屏传入 PLC 进行断线报警 控制柜温度报警控制柜温度报警 部分机型 用户要求显示控制柜温度 控制柜温度信号由 DSP 进 行采集 并写入触摸屏 触摸屏判断当前控制柜温度如果大于 45 则将控制柜温度报警 信号写入 PLC 进行报警 4 KM1 吸合逻辑 高压允许条件满足时 闭合上一级高压送电柜 PLC 检测到高压就绪后 延时 3 秒 控制 KM1 吸合 KM1 的吸合条件包括 无故障或急停 付款计时未到 K1 K2 吸合 K3 断开 高压 已就绪且延时 3 秒 无掉电 5 开停机 变频器的开停机方式有 4 种 本控 外控 DCS 上位机和远控盒 开停机方式设定可通过触摸屏或上位机直接进行选择 如果操作柜门上远程就地选择 开关时 PLC 检测此点的变化瞬间 如果由 0 变为 1 则将开停机方式切换为远控 DCS 如果由 1 变为 0 则将开停机方式切换为本控 本控本控 本控状态下 用户可以通过柜门变频启动和变频停机按钮以及触摸屏上的变 频启动和变频停机按钮来进行开停机操作 本控状态下 本外控指示 Q1 1 输出 0 外控外控 DCSDCS 外控 DCS 状态下 用户可以通过端子上变频启动和变频停机按钮来进行 开停机操作 外控 DCS 状态下 本外控指示输出 1 远控盒远控盒 远控盒状态下 用户可以通过远控盒上变频启动和变频停机按钮来进行开 停机操作 远控盒状态下 本外控指示输出 1 上位机上位机 上位机状态下 用户可以通过上位机上变频启动和变频停机按钮来进行开 停机操作 上位机状态下 本外控指示输出 0 6 高压及掉电处理 运行过程中 PLC 检测到高压掉电输入点 I3 3 变为 1 时 则会视为高压掉电 M12 1 高压掉电时会立即断开 KM1 同时将掉电信号送入主控板 通过 Q2 3 主控 板立即封锁输出信号 如果 3 秒之内恢复高压电 KM1 立即吸合 主控板则重新开机 执 行飞车启动 如果 3 秒之内未恢复高压电 则视为掉电超时 M12 2 PLC 会断开运行信 号 Q2 0 同时联跳高压信号 停机状态下不做任何处理 7 频率给定方式处理 变频器的频率给定方式有 5 种 触摸屏 加减速 远程 DCS 多段速和上位机 触摸屏触摸屏 通过触摸屏上频率给定输入框进行数字设定 加减速加减速 通过端子或远控盒上加速和减速按钮进行调节 停机状态下 用户每操作 一次 频率会自动增加或减少一次固定的频率 所增加或减少的频率大小可通过触摸屏上 停机加减速频率 参数进行设置 开机状态下 用户需一直按下加速或减速按钮 频率 会自动缓慢增加或减小 增加或减小的快慢通过触摸屏上 开机加减速率 参数进行调节 远程远程 DCSDCS 通过 DCS 引入 4 20mA 由 DSP 进行采样 并直接改变给定频率 多段速多段速 用户选择多段速时最多可以设定 5 个段速 选择相应的档位时 会将所对 应的段速传入触摸屏 再通过通讯写入 DSP 上位机上位机 通过上位机上频率给定输入框进行数字设定 2 一拖一自动 一拖一自动机型主要有 K1 K2 两个刀闸 KM1 KM2 KM3 KM4 四个接触器及 延时电阻组成 K1 刀闸为输入 K2 刀闸为输出 KM4 接触器为旁路接触器 KM4 接触器在电气上为自锁结构 即 KM4 一旦吸合 会自动保持 即便此时 PLC 控 制 KM4 的输出信号消失 KM4 也不会自动断开 需按下旁路柜门上的旁路分闸按钮方可 分断 普通一拖一自动主回路原理图 一拖一自动与手动相比 增加了 KM2 KM3 KM4 的吸合逻辑 联跳的处理也有所 区别 其他则基本相同 1 联跳 自动机型联跳的处理在手动联跳处理的基础上增加了手自动状态的判断 在手动转工 频状态下 故障时给出联跳信号 自动转工频状态下 故障时会自动旁路 无需联跳 2 KM1 和 KM2 吸合逻辑 变频器高压允许信号满足时 合高压送电柜 PLC 执行正常上电逻辑 首先吸合 KM2 计时 3 秒后吸合 KM1 再延时 1S 断开 KM2 KM1 和 KM2 的吸合条件包括无故障 无急停 K1 K2 合 KM4 断开 高压就绪等 3 KM3 吸合逻辑 PLC 检查故障 急停和付款计时到达信号 判断 K1 与 K2 是否闭合 KM4 是否处于 分断状态 如果上述条件满足 则高压就绪后 PLC 吸合 KM3 停机状态下 出现故障或急停等上述任一条件不满足时 会立即分断 KM3 开机状态下 出现 K1 或 K2 断开或者 KM4 吸合时 KM3 不会响应 如果出现故障 急停 或自动状态下用户操作工频投切按钮时 PLC 首先送出主控封锁信号 Q2 3 检 测到主控板停机 I3 2 后 延时 10mS 断开 KM3 如果 KM3 线圈未输出而 KM3 吸合或者 KM3 线圈输出而 KM3 未吸合时 PLC 计时 3 秒之后给出 KM3 触点异常 报警 4 KM4 吸合逻辑 在变频正常运转过程中 出现故障或用于操作工频投切按钮时 PLC 首先判断手自动 状态 手动时 故障停机 工频投切不响应 自动时 首先给出主控封锁信号 Q2 3 PLC 检测到停机信号 I3 2 后 断开 KM3 和 KM1 再延时 2 秒钟 水泵类负载为 0 5 秒 吸合 KM4 送出 KM4 吸合的条件包括 距停机时间不超过 6 秒 无急停 掉电超时 KM3 已经 分断等 由于 KM4 电气回路结构为自锁 因此检测到 KM4 触点吸合后 会停止 KM4 吸合输 出 5 高压掉电的处理 高压掉电信号的处理与手动机型相同 区别是在运行过程中出现掉电 M12 1 时 PLC 执行的步骤如下 首先吸合 KM2 KM2 闭合后断开 KM1 此时封锁主控输出 Q2 3 重新恢复高压电后立即吸合 KM1 KM1 吸合后断开 KM2 3 一拖二手动 一拖二手动机型逻辑的处理与一拖一基本相同 区别在于区分 1 工变频和 2 工变频 常见的一拖二手动主回路结构如下图 共有 6 个刀闸 1 K1 1 K2 1 K3 对应 1 2 K1 2 K2 2 K3 对应 2 如需变频 1 运行 则需闭合 1 K1 1 K2 断开 2 K1 2 K2 1 K3 如需变频 2 运行 则需闭合 2 K1 2 K2 断开 1 K1 1 K2 2 K3 K1 之间 K2 之间以及每一路的 K1 和 K3 之间都存在电磁互锁 一拖二手动机型一般对应两路高压就绪 分别对应 1 和 2 选择 1 变频工作时 送 过 2 高压就绪无效 普通一拖二手动新结构主回路原理图 4 一拖二自动 一拖二自动机型与一拖一自动机型相比 增加了两个刀闸开关与两个接触器 每一路 的变频转工频逻辑相同 普通一拖二自动机型的结构如下如所示 K1 与 K3 为 1 变频输入与输出 K2 和 K4 为 2 变频输入与输出 K1 与 K2 之间存在电气互锁 K3 和 K4 之间存在电气互锁 主扇 风机除外 如果 K1 与 K3 闭合 K2 和 K4 断开 则高压就绪时 首先闭合 KM2 和 KM3 之后闭合 KM1 断开 KM2 转工频时 会自动转向 KM5 普通一拖二自动新结构主回路原理图 1 KM3 与 KM4 的吸合逻辑 KM3 与 KM4 分别对应 1 和 2 变频输出 KM3 的吸合条件包括 无急停 故障 付款及时到达等 K1 和 K3 吸合 K2 和 K4 断开 KM5 断开 高压就绪等条件 KM4 的吸合条件包括 无急停 故障 付款及时到达等 K2 和 K4 吸合 K1 和 K3 断开 KM6 断开 高压就绪等条件 高压就绪时 PLC 首先检查 K1 和 K3 合还是 K2 和 K4 合 用于选择吸合 KM3 还是 KM4 手自动选择在自动位置 运行中按下工频投切按钮时 会立即断开 KM3 或 KM4 2 KM5 与 KM6 的吸合逻辑及自动转工频逻辑