Die Drehzahlregelung des Induktionsmotors ist nur mit Frequenzumrichtern möglich. Grundsätzlich gibt es drei verschiedene Modi, mit denen wir die Drehzahl eines Induktionsmotors regeln können.
- Mithilfe eines digitalen Signals
- Mithilfe eines analogen Signals von 0 bis 10 V / 0 bis 5 V / 4 bis 20 mA / 0 bis 20 mA usw.
- Mithilfe der Modbus-Kommunikation, egal ob im RTU-Modus oder im TCP/IP-Modus
Drehzahl des Induktionsmotors
In diesem Beitrag verwenden wir ein analoges Eingangssignal mit einem Bereich von 0 bis 20 mA, um die Drehzahl des Motors zu regeln. Dieser Artikel zeigt, wie die Drehzahl des Motors mithilfe des analogen Ausgangs der SPS geregelt wird. Sehen Sie sich das folgende Schema an, um einen Überblick zu erhalten.
Um die Drehzahl des Motors zu ändern, wird ein analoges Ausgangssignal von 0 bis 20 mA von der SPS an den analogen Eingangsanschluss des VFD gesendet. Die Geschwindigkeit variiert von 0 bis 50 Hz, während die Milliampere von 0 auf 20 steigen. In diesem Thema verwenden wir sechs einzigartige analoge Ausgangspunkte der intelligenten SPS S7 200, um die Geschwindigkeit von sechs Motoren zu steuern. (Jeder Motor hat einen individuellen VFD entsprechend der Motorleistung).
Die hier verwendete SPS ist die Siemens CPU ST60 der S7 200 Smart-Serie mit zwei damit gekoppelten analogen Ausgangsmodulen EM AQ04, während das VFD-Modell die ATV310-Serie von Schneider Electric ist. Die Siemens-HMI kommuniziert mit der CPU ST60, um die Geschwindigkeit der Motoren über ihren Bildschirm zu variieren.
Vor der SPS-Logik sehen Sie sich die Hardwarekonfiguration und die Verbindungsdetails unten an:
Die oben genannten analogen Ausgangsmodule werden der CPU ST60 hinzugefügt. Jeder analoge Eingangspunkt der VFDs empfängt ein 0- bis 20-mA-Signal von verschiedenen analogen SPS-Ausgangspunkten.
Sehen Sie sich nun die Parameterdetails des ATV310-VFD-Antriebs an.
- 401: 01 (Referenzkanal 1)
- 204.0: 0A (AI1-Typ)
- 204.1: 4 mA (AI1-Stromskalierungsparameter von 0 %)
- 204.2: 20 mA (AI1-Stromskalierungsparameter von 100 %)
Außerdem müssen die Motorparameter in Gruppe Nr. „300“ entsprechend der Motorleistung eingestellt werden.
Das analoge Ausgangsmodul wird auch DA-Modul oder Digital-Analog-Modul genannt. Gemäß dieser Anweisung wird ein digitaler Wert gemäß der Konfigurationseinstellung in Milliampere oder Spannung umgewandelt.
Verschiedene SPS haben verschiedene digitale Werte, die in ein analoges Spannungs- oder Milliamperesignal umgewandelt werden können. Die Siemens S7 200-Serie verwendet 0 für 0 Milliampere und 27648 für 20 Milliampere.
Gemäß Parameternummer „204.1“ müssen wir den digitalen Wert bestimmen, bei dem der Ausgangspunkt etwa 4 mA ausgibt. Mithilfe der Hit-and-Miss-Methode haben wir den Wert als „5559“ ermittelt, bei dem wir ungefähr 4 Milliampere erhalten haben.
Gemäß der obigen Diskussion würde die Frequenz irgendwo zwischen 0 und 50 Hz liegen, und die Milliampere in der SPS werden als digitale Werte dargestellt. Wenn eine bestimmte Frequenz von der HMI eingespeist wird, ist eine gewisse Skalierung erforderlich, um die tatsächliche Frequenz zu erhalten.
Daher können wir diese digitalen Werte als „unskalierte“ Werte bezeichnen. Um diese unskalierten Werte nun in skalierte umzuwandeln, gibt es unten eine Formel:
OSH = 27648,0 (Unskalierter digitaler Wert zur Ausgabe eines 20 mA Analogsignals)
OSL = 5559,0 (Unskalierter digitaler Wert zur Ausgabe eines 4 mA Analogsignals)
ISL = 0 (Untergrenze der Frequenzausgabe in Hz)
ISH = 50 (Obergrenze der Frequenzausgabe in Hz)
„Input“ ist die Variable zur Einstellung der Motordrehzahl über die HMI.
„Ausgabe“ ist der skalierte digitale Wert
Setzen Sie diese Werte nun in die Formel ein und werten Sie sie weiter aus:
Ausgabe = [(27648,0 – 5559,0) *(Eingabe – 0)/ (50 – 0)] + 5559,0
Ausgabe = [22089,0*Eingabe /50] + 5559,0
Ausgabe = [441,78*Eingabe] + 5559,0
Bevor Sie die Gleichung in der Leiterlogik auswerten, gehen Sie die Konfigurationseinstellungen für die analoge Ausgabe in der SPS-Software unten durch:
Klicken Sie in Schritt 7 der MicroWin Smart-Software auf die hervorgehobene Option „Systemblockeinstellungen“, die in der Leiste „Projektbaum“ verfügbar ist.
Konfigurieren Sie in den Systemblockeinstellungen alle Kanäle der ersten AQ04-Karte und den 3. und 4. Kanal der zweiten AQ04-Karte mit dem aktuellen Typ, wie hervorgehoben.
SPS-Programmierung zur Drehzahlregelung von Induktionsmotoren mit analogem Ausgang
Netzwerk 1:
VD200 speichert den Eingangswert oder den Variablenwert, der von der HMI in Form von Frequenz oder Hz eingestellt wird. Er wird dann mit 441,78 multipliziert und in VD204 gespeichert.
Der Wert in VD204 wird dann mit 5559 addiert und in VD208 gespeichert.
Der Wert in VD208 ist ein ausgewerteter skalierter Ausgangswert im Realformat. Der Bruchteil des Wertes in VD208 wird verworfen und der ganzzahlige Teil wird mit der Anweisung „TRUNC“ im Double-Integer-Format in VD276 gespeichert.
Danach speichert MW4 diesen Double-Integer-Wert im Integer-Format. Dieser Wert wird nun an die Adresse des ersten Kanals des AQ04-Moduls, AQW16, übertragen.
Beispiel: Wenn VD200 = 41,5 Hz von HMI eingespeist wird, dann ist VD208 = [441,78*41,5] + 5559,0 = 23892,87.
Um 41,5 Hz zu erreichen, müssen also 23892 in Form einer Ganzzahl in MW4 gespeichert werden.
Gemäß dem Netzwerkkommentar wird der erste Kanal verwendet, um die Geschwindigkeit des Motors (Loader) in einer der Anwendungen zu variieren.
In ähnlicher Weise werden die Netzwerke 2 bis 6 aufgebaut, um die Geschwindigkeit anderer Motoren und Lüfter von ihren jeweiligen Kanälen der EQ04-Module aus zu variieren, wobei VD212, VD224, VD236, VD248 und VD260 als Sollwerte für die variable Geschwindigkeit verwendet werden.
Gemäß den Verdrahtungsverbindungen verwendet das zweite EQ04-Modul den dritten und vierten Kanal; daher lauten die verwendeten Adressen AQW36 und AQW38. Weitere Informationen finden Sie unter Systemblockkonfiguration.