CN201805390U

CN201805390U - 分立式二用一备变频系统plc控制器

Info

Publication number: CN201805390U
Application number: CN2010201704663U
Authority: CN
Inventors: 姜信建; 姜上川; 李月明
Original assignee: LUOYANG MINGHAN INDUSTRIAL EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: LUOYANG MINGHAN INDUSTRIAL EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-04-27

Abstract

本实用新型公开的分立式二用一备变频系统PLC控制器的主回路I主要包括一个交流变频器(VF1)和二个受控电机(M1、M3)，交流变频器(VF1)的输出分别经过交流接触器(KM1)的主触点连接受控电机(M1)、经过交流接触器(KM13)的主触点连接受控电机(M3)，主回路II主要包括一个交流变频器(VF2)，二个受控电机(M2、M3)，交流变频器(VF2)的输出分别经过交流接触器(KM2)的主触点连接受控电机(M2)、经过交流接触器(KM23)的主触点连接受控电机(M3)，二个主回路的交流变频器(VF1、VF2)分别连接同一个受控电机(M3)；二个PLC控制回路采用PLC控制器和设计编制专用的逻辑控制程序，实现二个变频器(VF1、VF2)与三个受控电机(M1-M3)之间的二用一备状态两地互锁切换控制。具有最大限度地减少控制器硬件投资成本的突出特点。

Description

分立式二用一备变频系统PLC控制器

技术领域

本实用新型属于电气自动控制技术领域，主要提出的是一种分立式二用一备变频系统PLC控制器。

背景技术

当今在电气自动控制技术领域中，通用工业控制器诸如交流变频器、软启动器等的广泛应用已经达到不可取代的重要地位。在工业控制中设备常采用几用几备工作方式，二用一备系统是最常见的方式。

在传统意义上二用一备系统的法则，就是将控制器同功率地匹配(1∶1匹配)于控制对象(受控设备)。其核心思维是控制器与控制对象的功率为1∶1匹配，即不管控制对象是否处于备用状态在硬件的投资上都要为其配置控制器(容量)，从而造成控制器硬件投资上的某种闲置浪费。

现已有的二用一备变频系统的(二控三)继电器控制模式：旨在只给处于工作状态的控制对象配置控制器，从而达到以最少的控制器用于当前工作状态的控制对象的目的。对于上例二用一备受控电机交流变频控制系统，系统中只需按正常工作的二台设备配置二个同功率的变频控制器，用二个变频控制器实现了对三个控制对象的二用一备状态的切换控制。实现了两两任意组合的工作-备用状态控制。每一台设备都有可能成为工作和备用两种状态，任意二个设备只有在工作时才能享用控制器，一旦处于备用状态时即脱离控制器。

但是，上述技术由于其控制回路是采用继电器控制系统，故存在许多问题：(1)采用硬件接线实现的，由于其接线、焊点较多，加之器件的匹配、性能等因素，故障率较高、可靠性较差；(2)继电器控制系统控制速度低、控制精度差，继电器系统器件是依靠机械触点的动作实现控制，工作频率低(毫秒级)，机械触点存在抖动现象；器件性能受环境影响大，精度不高，且调整困难；(3)继电器控制逻辑是依靠硬接线实现的，不像PLC采用软件编程实现的控制逻辑；即便有简单的改动，当需要更改产品流程需改变控制方案时，需要花费大量时间及人力和物力去改制、安装和调试，甚至需更换控制系统的硬件，增加投资和报废。

PLC是微机技术与继电器常规控制概念相结合的产物，它具有强大的控制功能。很适合于以逻辑控制为主、数值运算为辅的各种应用场合。PLC控制系统的突出优点：(1)控制方式：PLC采用存储逻辑，称软接线。其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线；(2)控制速度：PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快(微秒级)，严格同步，无抖动；(3)控制精度：PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

发明内容

本实用新型的目的即是提出一种分立式二用一备变频系统PLC控制器，主要适用于两地分立系统的远程控制场合。采用PLC控制器取代传统的继电器控制系统，实现对分立式二用一备变频系统的PLC控制。较好解决了继电器控制系统存在的问题，保障了控制系统控制精度和可靠性，最大限度地减少控制器的数量和容量，杜绝控制器的闲置和浪费。

本实用新型实现上述目的采取的技术方案是：一种分立式二用一备变频系统PLC控制器由二个主回路和二个PLC控制回路组成，主回路I主要包括一个交流变频器VF1和二个受控电机M1、M3，交流变频器VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接受控电机M1、经过交流接触器KM13的主触点连接受控电机M3，主回路II主要包括一个交流变频器VF2，二个受控电机M2、M3，交流变频器VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接受控电机M2、经过交流接触器KM23的主触点连接受控电机M3，二个主回路的交流变频器VF1、VF2分别连接同一个受控电机M3；二个PLC控制回路采用PLC控制器和设计编制专用的逻辑控制程序，实现二个变频器VF1、VF2与三个受控电机M1-M3之间的二用一备状态两地互锁切换控制。

本实用新型通过采用PLC控制器的控制程序，只对处于工作状态的控制对象配置变频器，实现了用二个变频器(VF1和VF2)对三个控制对象(受控电机M1-M3)的任意组合二用一备状态的两地(远程)切换控制，每一部受控电机都有可能成为工作和备用两种状态，具有三种工作-备用状态：(1)M1和M2工作、M3备用，(2)M1和M3工作、M2备用，(3)M2和M3工作状态、M1备用；三组合状态互锁切换控制环节，VF1控制时M1与M3的互锁切换，VF2控制时M2与M3的切换互锁，M3对VF1和VF2控制的互锁切换等。使受控电机在工作时才能享用变频器，处于备用状态时即脱离变频器。真正意义上实现了最大限度地减少控制器的数量和容量，杜绝控制器的闲置和浪费。主要适用于中、小功率二用一备系统的集中控制场合，具有最大限度地减少控制器硬件投资成本的突出特点。

附图说明

附图1为主回路I的电气原理图；

附图2为PLC控制回路I的电路图；

附图3为PLC控制器I的梯形图控制程序；

附图4为主回路II的电气原理图；

附图5为PLC控制回路II的电路图；

附图6为PLC控制器II的梯形图控制程序。

具体实施方式

本实施例所述的分立式二用一备变频系统PLC控制器由二个主回路、二个PLC控制回路组成。

主回路I主要由一个交流变频控制器VF1，二个受控电机M1、M3，以及相应的交流接触器、热继电器、空气开关等组成，交流变频器VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接受控电机M1、经过交流接触器KM13的主触点连接受控电机M3；主回路II主要由一个交流变频控制器VF2，二个受控电机M2、M3，以及相应的交流接触器、热继电器、空气开关等组成，交流变频器VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接受控电机M2、经过交流接触器KM23的主触点连接受控电机M3。

其中主回路I的变频器VF1的固定控制对象是受控电机M1，主回路II的变频器VF2的固定控制对象是受控电机M2，二个主回路的交流变频控制器VF1和VF2分别连接同一个受控电机M3。

二个分立的PLC控制回路I、II，由PLC控制器、主令输入器件(按钮、旋钮等)、输出器件(交流接触器、信号灯等)、控制程序等组成。采用公知的PLC控制器和设计编制专用的逻辑控制程序，其中主回路I中的VF1由PLC控制回路I控制，主回路II中的VF2由PLC控制回路II控制。二个PLC控制回路采用PLC控制器和设计编制专用的逻辑控制程序，实现二个变频器(VF1-VF2)与三个控制对象(M1-M3)之间的二用一备状态两地(远程)互锁切换控制。

由于交流变频器VF1和VF2与控制对象同功率，即各自每次只能控制1台同功率受控电机。当VF1由控制对象M1切换为控制对象M3时，此时不允许VF2由控制对象M2切换为控制对象M3。同理，当VF2由控制对象M2切换为控制对象M3时，不允许VF1由控制对象M1切换为控制对象M3。所以，PLC控制回路对共同连接的同一个控制对象M3的两个变频器(VF1-VF2)之间进行严格的互锁切换控制，就是关键所在。

以上互锁切换控制是通过PLC的逻辑梯形图控制程序实现的。变频器VF1的控制旋钮1SA1分别连接于PLC控制回路I的输入点X6、PLC控制回路II的输入点X7；

变频器VF2的控制旋钮2SA1分别连接于PLC控制回路II的输入点X6、PLC控制回路I的输入点X7。

通过设置1SA1和2SA1的触点接通位置，由PLC梯形图逻辑程序控制，实现三种工作-备用组合状态切换控制：

(1)1SA1(1通-3断)和2SA1(2通-3断)时，实现1-2组合：M1(VF1控制)和M2(VF2控制)工作状态，M3备用(脱离VF1和VF2)；

(2)1SA1(1通-3断)和2SA1(2断-3通)时，实现1-3组合：M1(VF1控制)和M3(VF2控制)工作状态，M2备用(脱离VF2)；

(3)1SA1(1断-3通)和2SA1(2通-3断)时，实现2-3组合：M2(VF2控制)和M3(VF1控制)工作状态，M1备用(脱离VF1)。

下面结合附图对本实施例加以详细说明：

本实用新型的分立式二用一备变频系统PLC控制器，由两个分立式的主回路和PLC控制回路组成。

如图1所示，主回路I的交流变频器VF1，其输入端有启动交流接触器KM10的主触点，交流变频器VF1的输出分别经过交流接触器KM1的主触点连接受控电机M1、经过交流接触器KM13的主触点连接受控电机M3；在主回路I中还设置了工频运行回路：电机M1的工频运行回路是通过交流接触器KM01的主触点实现的，电机M3的工频运行回路是通过交流接触器KM013的主触点实现的。

如图2所示，PLC控制回路I采用公知的PLC控制器及其逻辑控制程序设计。由PLC控制器、主令输入器件(按钮、旋钮等)、输出器件(交流接触器、信号灯等)、控制软件以及编程器等组成。本控制系统PLC控制回路I中，共需8个输入点，9个输出点。可选用FX2系列PLC的一个基本单元(FX-24MR I：12/O：12)。编排PLC控制回路1的I/O地址表，见表1。

表1PLC I/O地址表

PLC控制回路I的输出端连接的控制旋钮输入：2SA1(X7)——VF2驱动下的M2-M3互锁切换；1SA1(X6)——VF1驱动下的M1-M3互锁切换；SA1(X5)——VF1的变频-工频互锁切换。

PLC控制回路I的输出端连接的交流接触器输出：KM1(Y1)——M1变频运行(VF1控)；KM01(Y2)——M1工频运行；KM13(Y3)——VF1控M3变频运行；KM013(Y4)——M3工频运行。

编写PLC的梯形图控制程序，实现上述自动和手动互锁切换的控制要求。

如图3所示，通过设计编制PLC控制器I的梯形图控制程序，实现以下互锁切换环节：

(1)实现VF1驱动变频运行时M1与M3的互锁切换环节：

在M1的变频运行接触器输出(Y1)的控制逻辑条件中，加入控制旋钮输入(X6)的常闭触点和(X7)的常开触点并联成“或”逻辑。即当变频器VF2切换为M3工作时，变频器VF1必须处于控M1变频工作状态(即VF1未切换到M3)。

(2)电机M3对变频器控制VF1和VF2之间的互锁切换环节：

在VF1控M3变频运行的接触器输出(Y3)控制逻辑条件中，加入控制旋钮输入(X6)的常开触点和(X7)的常闭触点串联成“与”逻辑。即当VF1切换为M1停止工作(VF1切换到M3)，或VF2处于为M2工作(即VF2未切换到M3)时，M3才被允许在VF1驱动下进行变频运行。

(3)电机M1的变频和工频运行互锁切换环节：

在交流接触器输出(Y1)控制逻辑条件中，加入输出(Y2)常闭触点和(Y3)常闭触点串联成“与”逻辑。即当出现M1的工频运行状态和M3在VF1驱动下的变频运行状态时，不允许M1进行变频运行。同理，只有当VF1的变频-工频切换控制旋钮输入(X5)切换到工频，交流接触器输出(Y1)常闭触点闭合(M1关闭变频运行)时，才允许M1进行工频运行。

(4)电机M3的VF1控制变频运行和工频运行互锁切换环节：

在交流接触器输出(Y3)控制逻辑条件中，加入输出(Y4)常闭触点和(Y1)常闭触点串联成“与”逻辑。即当出现M3的工频运行状态和M1的变频运行状态时，不允许M3在VF1驱动下的进行变频运行。同理，只有当VF1的变频-工频切换控制旋钮输入(X5)切换到工频状态，交流接触器输出(Y3)常闭触点闭合(M3关闭变频运行)时，才允许M3进行工频运行。

如图4所示，主回路II的交流变频器VF2，其输入端有启动交流接触器KM20的主触点，交流变频器VF2的输出分别经过交流接触器KM2的主触点连接受控电机M2、经过交流接触器KM23的主触点连接受控电机M3；在主回路II中还设置了工频运行回路：电机M2的工频运行回路是通过交流接触器KM02的主触点实现的，电机M3的工频运行回路是通过交流接触器KM023的主触点实现的。

如图5所示，PLC控制回路II采用公知的PLC控制器及其逻辑控制程序设计。由PLC控制器、主令输入器件(按钮、旋钮等)、输出器件(交流接触器、信号灯等)、控制软件以及编程器等组成。本控制系统PLC控制回路2中，共需8个输入点，9个输出点。可选用FX2系列PLC的一个基本单元(FX-24MR I：12/O：12)。编排PLC控制回路1的I/O地址表，见表2。

表2PLCI/O地址表

PLC控制回路II的输出端连接的控制旋钮输入：2SA1(X6)——VF2驱动下的M2-M3互锁切换；1SA1(X7)——VF1驱动下的M1-M3互锁切换；SA2(X5)——VF2的变频-工频互锁切换。

PLC控制回路II的输出端连接的交流接触器输出：KM2(Y1)——M2变频运行(VF2控)；KM02(Y2)——M2工频运行；KM23(Y3)——VF2控M3变频运行；KM023(Y4)——M3工频运行。

如图6所示，通过设计编制PLC控制器II的梯形图控制程序，实现以下互锁切换环节：

(1)实现VF2驱动变频运行时M2与M3的互锁切换环节：

在M2的变频运行接触器输出(Y1)的控制逻辑条件中，加入控制旋钮输入(X6)的常闭触点和(X7)的常开触点并联成“或”逻辑。即当变频器VF1切换为M3工作时，变频器VF2必须处于控M2变频工作状态(即VF2未切换到M3)。

(2)电机M3对变频器控制VF1和VF2之间的互锁切换环节：

在VF2控M3变频运行接触器输出(Y3)的控制逻辑条件中，加入控制旋钮输入(X6)的常开触点和(X7)的常闭触点串联成“与”逻辑。即当VF2切换为M2停止工作(VF2切换到M3)，或VF1处于为M1工作(即VF1未切换到M3)时，M3才被允许在VF2驱动下进行变频运行。

(3)电机M2的变频运行和工频运行互锁切换环节：

在交流接触器输出(Y1)控制逻辑条件中，加入输出(Y2)常闭触点和(Y3)常闭触点串联成“与”逻辑。即当出现M2的工频运行状态和M3在VF2驱动下的变频运行状态时，不允许M2进行变频运行。同理，只有当VF2的变频-工频切换控制旋钮输入(X5)切换到工频状态，交流接触器输出(Y1)常闭触点闭合(M2关闭变频运行)时，才允许M2进行工频运行。

(4)电机M3的VF2控制变频运行和工频运行互锁切换环节：

在交流接触器输出(Y3)控制逻辑条件中，加入输出(Y4)常闭触点和(Y1)常闭触点串联成“与”逻辑。即当出现M3的工频运行状态和M2的变频运行状态时，不允许M3在VF2驱动下的进行变频运行。同理，只有当VF2的变频-工频切换控制旋钮输入(X5)切换到工频状态，交流接触器输出(Y3)常闭触点闭合(M3关闭变频运行)时，才允许M3进行工频运行。

Claims

1.一种分立式二用一备变频系统PLC控制器，其特征是：由二个主回路和二个PLC控制回路组成，主回路I主要包括一个交流变频器(VF1)和二个受控电机(M1、M3)，交流变频器(VF1)的输出分别经过交流接触器(KM1)的主触点连接受控电机(M1)、经过交流接触器(KM13)的主触点连接受控电机(M3)，主回路II主要包括一个交流变频器(VF2)，二个受控电机(M2、M3)，交流变频器(VF2)的输出分别经过交流接触器(KM2)的主触点连接受控电机(M2)、经过交流接触器(KM23)的主触点连接受控电机(M3)，二个主回路的交流变频器(VF1、VF2)分别连接同一个受控电机(M3)；二个PLC控制回路包括PLC控制回路I和PLC控制回路II，其中主回路I中的(VF1)由PLC控制回路I控制，主回路II中的(VF2)由PLC控制回路II控制，实现二个变频器(VF1、VF2)与三个受控电机(M1-M3)之间的二用一备状态两地互锁切换控制。

2.根据权利要求1所述的一种分立式二用一备变频系统PLC控制器，其特征是：所述PLC控制器I输出端的(Y1)接点连接交流接触器(KM1)实现变频器(VF1)控制受控电机(M1)的变频运行，PLC控制器I输出端的(Y3)接点连接交流接触器(KM13)实现变频器(VF1)控制受控电机(M3)变频运行；PLC控制器I输入端的(X6)接点连接控制旋钮(1SA1)、输入端的(X7)接点连接PLC控制回路II的控制旋钮(2SA1)触点。

3.根据权利要求1所述的一种分立式二用一备变频系统PLC控制器，其特征是：所述PLC控制器II输出端的(Y1)接点连接交流接触器(KM2)实现变频器(VF2)控制受控电机(M2)的变频运行，PLC控制器II输出端的(Y3)接点连接交流接触器(KM23)实现变频器(VF2)控制受控电机(M3)的变频运行；PLC控制器II输入端的(X6)接点连接控制旋钮(2SA1)、输入端的(X7)接点连接PLC控制回路I的控制旋钮(1SA1)触点。