【正文】 在變頻轉(zhuǎn)工頻的過程中，由于變頻器電壓輸出起始相位具有隨機性，它所輸出的三相電源和工頻電源并不一致，即使變頻器的輸出電壓頻率等于工頻電壓頻率，它輸出的三相電源和工頻電源的初始相位也不一致。正是由于變頻器電壓輸出起始相位具有隨機性，變頻器輸出的三相電源和工頻電源的初始相位不一致，直接導(dǎo)致了電機切換時產(chǎn)生的瞬時電流具有隨機性，有時會遠大于電機的額定電流，在現(xiàn)場生產(chǎn)中表現(xiàn)為電機的電流或電壓過載，而使空氣開關(guān)跳閘，燒毀熔斷器，嚴重時還會損壞電機設(shè)備。這兩種看法都不免有失偏頗，有關(guān)變頻器在拖動系統(tǒng)應(yīng)用的文章中，碰到變頻器切換問題時，不作具體描述；用簡單的一句“切換到電網(wǎng)運行”了之。 鑒頻鑒相器在大功率電機平穩(wěn)切換中應(yīng)用針對上述問題，在理論分析的基礎(chǔ)上，我們采用以下方法成功地解決了這一技術(shù)難題，并且進行了工業(yè)試驗。當二者相位頻率完全一致時，對電機實現(xiàn)從變頻到工頻運行的無沖擊切換?，F(xiàn)場選用的鑒頻鑒相控制器具有相位跟蹤準確，技術(shù)先進，工作可靠，能顯著延長電控元件機電機水泵等設(shè)備的使用壽命等特點。經(jīng)由軟件計算判斷后，單片機發(fā)出指令完成相應(yīng)的動作，在顯示單元顯示相應(yīng)的輸入輸出頻率，指示燈也指示各個狀態(tài)。圖 鑒頻鑒相比較器和 PLC 擴展模塊的接線圖當變頻器輸出頻率達到 50Hz 時，先由鑒頻鑒相控制器檢測工頻電源和變頻電源相位是否一致，若相位一致，EM235 的 AIW6 端口接受控制器 4 端子的 0V 電壓信號，經(jīng)由PLC 比較計算，PLC 執(zhí)行一系列動作, 閉合， BXCM（K1）接通，切斷變頻器的輸出，使變頻器的輸出電流為零。然后再由 PLC 迅速發(fā)出命令，快速吸合 KN1，如此便實現(xiàn)了快速切換的目的。 控制電路因為控制電路圖具有相似性，故只介紹下面3個就能解釋整個電路圖。即當1號泵處于變頻狀態(tài)時，燈E12亮。當JNW1接通時，RJ21導(dǎo)通，且JNV1不通，1號泵就會變頻運行。KNKN2作為自鎖保護裝置，當JNW1導(dǎo)通，則KN1得電，于是下面的KN1常閉開關(guān)斷路。這樣自鎖能保證1號水泵只能工頻變頻選。JF1接通，且KV22 ZDK21不得電時，蝶閥開始關(guān)閥。4 系統(tǒng)軟件開發(fā)本系統(tǒng)的程序開發(fā)主要是PLC的程序開發(fā)，我們采用的是根據(jù)系統(tǒng)的控制流程和控制目標，在計算機上先編輯好PLC軟件，然后傳給PLC的方法，所用軟件是廠家提供的STEP 7Micro/WIN 32版。 PLC 編程簡介 PLC 應(yīng)用的開發(fā)步驟PLC的應(yīng)用設(shè)計，一般應(yīng)按下述幾個步驟進行。如機械部件的傳動與驅(qū)動，液壓、氣動的控制，儀表、傳感器的連接與驅(qū)動等。電控系統(tǒng)的根本任務(wù)就是實現(xiàn)這個節(jié)拍圖。 根據(jù)生產(chǎn)工藝和機械運動的控制要求，確定電控系統(tǒng)的工作方式，例如全自動、半自動、手動、單機運行和多機聯(lián)線運行等。并且確定哪些信號需要輸入PLC，哪些信號需要PLC輸出或者哪些負載要由PLC驅(qū)動，分類統(tǒng)計出各種輸入輸出量的性質(zhì)與參數(shù)。本系統(tǒng)選定了西門子公司的S7200 CPU226。用PLC廠家提供的專用軟件包按照特定的規(guī)則，開發(fā)出梯形圖程序或語句表程序。發(fā)現(xiàn)問題及時修改開發(fā)和己傳送到PLC中的內(nèi)容，直到完全滿足工作循環(huán)圖或狀態(tài)流程圖的要求。 PLC 的工作方式PLC采取循環(huán)掃描的工作方式。在內(nèi)部處理階段，PLC檢查CPU模塊內(nèi)部硬件是否正常，復(fù)位監(jiān)視定時器，以及完成一些其它的內(nèi)部處理。在RUN時，要完成全部的工作。接著轉(zhuǎn)入程序的執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段，按先左后右、先上后下的步序，逐條執(zhí)行程序指令，從輸入印象寄存器和其它元件印象寄存器讀出有關(guān)元件的通/斷狀態(tài)。即對每個元件來說，元件印象寄存器中的內(nèi)容會隨著程序的進程而變化。內(nèi)部處理 通信服務(wù) 輸入處理 程序執(zhí)行 輸出處理PLC的掃描既可以按照固定的順序進行，也可以按用戶程序的指定的可變順序進行。順序掃描的工作方式簡單直觀，簡化了程序的設(shè)計，并為PLC的可靠性運行提供了保障。另一方面，還可以通過CPU內(nèi)部設(shè)定的監(jiān)視定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定時間，診斷CPU內(nèi)部故障。由PLC的工作過程可見，在PLC的程序執(zhí)行階段，即使輸入發(fā)生了變化，輸入狀態(tài)寄存器的內(nèi)容也不會發(fā)生變化，寄存器中的輸出信號，也需要等到一個循環(huán)周期結(jié)束后，CPU集中將這些輸出信號全部輸送輸出鎖存器，這才成為實際的CPU輸出。掃描周期是其一個比較重要的指標，時間取決于程序的長短和掃描速度。由此可見，PLC的掃描時間對于一般的工業(yè)設(shè)備(改變狀態(tài)的時間約為幾秒以上)通常是沒什么影響的。PLC 提供的編程語言通常有以下幾種：梯形圖、指令表、功能圖和功能塊圖。PLC梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵?！澳芰鳌币酝ㄟ^被激勵(ON)的常開接點和未被激勵(OFF)的常閉接點自左向右流。在梯形圖中，觸點代表邏輯“輸入”條件，如開關(guān)、按鈕、內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機接觸器、中間繼電器等。梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。所謂指令表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表可編程控制器的某種操作功能。使用它可以對具有并發(fā)、選擇等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)進行編程，許多PLC都提供了用于SFC編程的指令。它沒有梯形圖編程器中的觸點和線圈，但有與之等價的指令，這些指令是作為盒指令出現(xiàn)的，程序邏輯由這些盒指令之間的連接決定。這樣的連接思想可以解決范圍廣泛的邏輯問題。在編程語言的選擇上，具體是用梯形圖編程還是語句表編程或使用功能圖編程，這主要取決于以下幾點： ①有些 PLC 使用梯形圖編程不是很方便，則可用語句表編程，但梯形圖比語句表直觀。本課題中，選擇用梯形圖作為編程語言。同時它還有一些工具性的功能，例如用戶程序的文檔管理和加密等。程序編輯過程中的語法檢查功能可以提前避免一些語法和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。軟件功能的實現(xiàn)可以在聯(lián)機工作方式（在線方式）下進行，部分功能的實現(xiàn)也可以在離線工作方式下進行。離線方式：有編程軟件的計算機與 PLC 斷開連接，此時能完成大部分基本功能。兩者的主要區(qū)別是：聯(lián)機方式下可直接針對相連的 PLC 進行操作，如上裝和下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等；而離線方式下不直接與 PLC 聯(lián)系，所有程序和參數(shù)都暫時存放在磁盤上，等聯(lián)機后再下載到 PLC 中。PLC可以增加數(shù)字量輸出擴展模塊，假如該系統(tǒng)還要增加數(shù)字量輸出的話，可以增加一個模塊。EM235為模擬量輸入輸出模塊，其中A+端、A端接壓力傳感器，接受420mA電流信號，進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入符合CPU標準要求的信號。C+端、C端接鑒頻鑒相比較器，信號只有0伏和5伏兩種狀態(tài)，我依然把他看作模擬量。輸出為5V時，不能進行工頻轉(zhuǎn)變頻或變頻轉(zhuǎn)工頻的切換。按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始運行，PLC 給變頻器 FWD 信號，然后判斷變頻器能否工作正常，正常的話采用全自動變頻恒壓控制方式。如果一臺水泵額定轉(zhuǎn)速運行仍不能使管網(wǎng)水壓達到設(shè)定值，將水泵 1 切換到工頻態(tài)運行，延時后變頻器的控制對象切換到水泵 2，同時保持水泵 1 維持工頻運行，水泵 2 從零轉(zhuǎn)速開始運行，過程如上。在該種運行方式下，系統(tǒng)大部分時間是工作于其中一臺泵變頻運行進行微調(diào)，其它泵或工頻或停止的狀態(tài)本系統(tǒng)為 2 組水泵輪流工作，2 組水泵的選擇由人工直接操作。流程圖見圖 。首先將水泵 1 組的兩個碟閥關(guān)閉。隨后開變頻器，即FWD 置 1。當頻率到達 50Hz時，水泵已經(jīng)運轉(zhuǎn)正常，延時 4S，開碟閥 1，即將 JF1 置 0、JF2 置 1。變頻轉(zhuǎn)工頻的情況只可能發(fā)生在 1 號水泵。然后，必須 1 號水泵已經(jīng)到了工作極限（程序中用 VD208 表示即 50Hz）且壓力依然小于設(shè)定值時才會出現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)工頻的現(xiàn)象（這在程序中用條件判定來確定，即 PID 計算結(jié)果 VD250 大于VD208） 。具體切換過程是關(guān)變頻器然后馬上關(guān)閉 1 號水泵變頻開關(guān)再然后接通工頻開關(guān)。隨后，因該馬上將 2 號水泵變頻開關(guān)接通，然后開變頻器，隨后按照（1）啟動流程的介紹來啟動 2 號水泵。前提為 2 臺水泵都在工作，2 號水泵工作頻率已經(jīng)到了最低值（程序中用 VD204 表示） ，且壓力依然不夠（在程序中壓力不夠用 PID 計算結(jié)果 VD250 小于 VD204 表示） 。但是此時還不能將 1 號水泵由工頻轉(zhuǎn)到變頻，首先要將變頻器調(diào)整到 50Hz，然后進行鑒相后才能轉(zhuǎn)換。當按下關(guān)閉水泵組碟閥按鈕時，將 JFJF3 置 1 即可。確定關(guān)閉后，進行判斷 1 號水泵是否在工頻運行。然后將 1 組水泵相關(guān)的信號置 0，程序結(jié)束。下面解釋第1組水泵（水泵1水泵2）的PLC程序。假如你再按SAN3。圖 對 的鎖定這樣就能防止出現(xiàn)誤操作造成事故。在整個PLC程序中，利用中間繼電器的組合來判定水泵處在何種位置，圖 蝶閥 1 開閥的條件判斷要T39延時，可以確定第一組水泵在運行，JF2沒有得電，即閥門1沒有打開，且VW102在160027200之間。附錄錨泵，主泵轉(zhuǎn)換、主泵之間轉(zhuǎn)換