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S7-300PLC在大型同步电动机静止变频起动中的应用

供稿:中国工控网 2016/3/17 9:59:10

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  • 关键词: 静止变频起动 同步电动机 S7-300 PLC
  • 摘要:文章介绍了S7-300PLC在同步机中压静止变频起动中的应用。实际使用证明S7-300PLC以其可靠的性能,灵活的编程方式,编程软件STEP7的强大功能,在中压静止变频起动装置中发挥着重要的作用。

一、引言  

  同步电动机以其可调的功率因数和输出转矩对电网电压波动较不敏感等良好的运行性能在大功率电气传动领域独占熬头。它是驱动大型风机、水泵、高炉鼓风机风洞的压气机短路冲击采用了12脉波变流电路,有助于减轻高次谐波电流对电网的影响。

二、系统简介  

  响洪甸抽水蓄能机组变频起动装置系统:位置检测器(机械电气)高压开关柜、SIMADYN DS7-300等设备构成其中SIMADYND是控制系统的核心。西门子公司的S7-300PLC在本套装置中承担着起动流程控制、系统保护、综合故障处理等多种功能SIMMl'iNDIfvf;况4丨‘「系统IT常REC.DTV止常fl-流b触及脉冲封峋开鹄巾同步泛流机触没脉;中封浈R卜几+'开关u闹3控制系统简介静止变频起动装置的控制系统是以SIMADYND控制器为核心,辅以各种检测、保护、转换等功能模块而形成的全数字控制系统主要完成电机速度、电流的双电机的双闭环PI调节。实现系统主回路电流限制和电机运转状态的检测和切换,对整流器触发角,逆变器换相超前角进行控制,形成触发脉冲并根据、减频指令,对电机速度进行整步微调,直至同步并网当装置出现故障或紧急停车时,本系统进行自封锁并封锁触发脉冲OP2作为操作和显示终端,可以设定速度给定、设定电流调节的比例系数和时间常数设定速度调节器的比例系数和时间常数、显示电机速度、电机电流和故障信息

三、PLC在静止变频起动装置中的作用

  PLC以结构紧凑、可靠性高、组态灵活、编程简单调试维护方便等优点,在现代工业自动化领域中发挥越来越重要的作用。本装置选用的是SIEMENS公司的S7-300系列PLC,该系列PLC具有开发性能好可靠性高、诊断功能先进、编程功能强等优点。其硬件配置如所示PLC硬件配置

四、PLC在静止变频起动中承担控制起动流程的功能

  系统起动前判断整流柜、逆变柜是否正常,高压开关柜是否准备好,同期投入装置是否准备就绪,待起动电机是否静止等。如一切正常向中央控制室发出准备就绪信号,等待中央控制室的响应当中央控制室发出响应信号后,PLC起动整流器和变频器的风机,风机起动后,高压开关QFiQF3合闸,待QFiQF3合闸信号返回后,PLC向中央控制室发出待运行信号,等待运行命令。中央控制室发出运行命令后,PLC向SIMADYND发出单桥运行信号。电机转速低于10%额定转速时断续换流(强迫换流),电机转速高于10%转速后切换到自然换流。电机转速升到25%额定转速时,PLC将高压开关QF3分开,QF2QF4合,变频起动装置由6脉波切换到12脉波。电机转速升到97%额定转速后,同期装置开始整步,同时向SIMADYND发出频或减频信号,调整电机转速,直至同步并网。同步并网后PLC向SIMADYND发出停止运行信号,同时断开高压开关QFkQF4QF2继续维持合闸状态,直至电机转速为零,QF2才分断,等待下一次起动。同步并网后,QF2维持合闸状态,可以有效地避免电机在非零转速下,误起动电机实践证明QF维持合闸状态和电机零转速的引入,有效避免了同步电机的误起动系统起动流程。2PLC在静止变频起动装置中承担系统保护的功能PLC在控制系统起动流程的同时承担系统保护的功能进入PLC的故障信息有:过流、过压、欠流欠压、差动保护、电机超速、操作电源异常、INV元件故障、REC元件故障、同期装置故障、SIMADYND故障等由PLC自判断的故障有:起动超时、高压开关动作异常、风机故障等。

  故障出现后,PLC向中央控制室发送故障信号,同时向SIMADYND发送故障信号,SIMADYND将整流器(REC)的触发相位移至I逆变状态,从而迅速将电感所存储的能量反馈给电网,迫使主回路电流迅速下降到零。SIMADYN D同时将变流器(INV)的触发脉冲封锁,使变流器停止工作。PLC在发出故障信号的同时断开已合的高压开关(如电机转速非零,QF2不断开)PLC通过MPI通讯口将故障信息显示在OB上,便于故障的查询4.3PLC在静止变频起动装置调试中具有模拟运行的功能在出厂调试及现场调试的初期PLC可通过高速输出模块的输出端口,模拟位置器信号,输出占空比为50%,频率在0~ 60Hz可任意调节的方波在调试时将方波频率由0Hz逐渐增加到50Hz,同时用录波仪、数字示波器在整流柜、自控柜检测有关波形。需要检测的波形有:①小于10%额定转速(小于5Hz)时,单桥断续换流时,触发脉冲②10%~25%额定转速(5~12.5Hz)时单桥自然换流时的触发脉冲③25%额定转速(12. 5Hz)时,变频起动装置由单桥到双桥的切换。④加速到97%额定转速过程中,触发脉冲的变化⑤增频减频信号对触发脉冲的影响⑥故障时,整流器推逆变,变流器封锁脉冲顺序强制PLC的开关量输入媛出点及内部中间继电器的状态,模拟同步电机的起动条件和起动过程,观察高压开关的动作顺序,单桥运行、双桥运行、开始整步同期投入等信号的时序是否正常。模拟各种故障,观察保护的动作时序是否正常。

五、结论 

  在出厂调试阶段、现场调试的准备阶段,利用PLC模拟同步电机的起动条件和起动过程,进行SFC装置的调试,确保系统的安全可靠,减小现场调试的风险5结束语S7-300系列PLC以其强大的功能,灵活的编程方式,与SIMADYND共同完成了中压静止变频起动装置的数字化控制。在响洪甸抽水蓄能电站中使用的全数字控制的中压静止变频起动装置运行效果良好,得到了用户的认可。

  

审核编辑(王静)
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