PLC在可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)的應用

　　隨著計算機控制技術的迅速發(fā)展，以微處理器為核心的可編程序控制器(PLC)已逐步替代繼電器控制，在各行業(yè)的自動化控制領域得到普遍應用。煤炭行業(yè)正在依靠現(xiàn)代化高科技手段對現(xiàn)有陳舊電氣控制設備進行更新?lián)Q代。

　　可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)控制的發(fā)展，經(jīng)歷了分立元件和集成運放兩代模擬控制電路，最終由PLC數(shù)字程控所代替。前兩種在實踐應用時，普遍存在由于設計問題和動、靜態(tài)響應影響以及電子元件動態(tài)參數(shù)變化，還有給定與反饋作用誤差產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)誤差，使得系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩、超調(diào)和起車慣性大等危害。

　　東海煤礦二水平鋼絲繩膠帶提升機于1990年投產(chǎn)使用，歷經(jīng)兩代調(diào)速控制系統(tǒng)的使用，始終存在運行不穩(wěn)、振蕩、超調(diào)、起車慣力大等多方面實際故障。2004年11月將控制系統(tǒng)改換成PLC數(shù)字控制，解決了上述困擾。該系統(tǒng)經(jīng)改制后使用證實具有運行平穩(wěn)、可靠、節(jié)省電能、操作方便、自動化程度高、無故障等優(yōu)點。

　　1 系統(tǒng)改前后使用的設備

　　(1)改制前的設備，有繼電器柜一套和后期改造時引進KGSFA2t型調(diào)節(jié)柜、整流柜、勵磁柜各3套(其中2套分別用于2臺直流電動機，另一套做備用設備)，每套整流柜內(nèi)三相全橋整流由18個400A可控硅完成。

　　(2)改制后只選用整流柜和電源柜、控制柜各一套(西門子公司技術)，將提升機2臺ZD2—151B一400kW／440V直流電動機電樞串聯(lián)，因此用一套整流系統(tǒng)。PLC可編程控制器鑲嵌在操縱臺內(nèi)，它是該系統(tǒng)的指揮中樞(相當于微機內(nèi)中央處理器CPU)，接收和控制機構是控制柜內(nèi)兩臺6RA7018整流控制裝置，其中一套控制兩臺直流電動機串聯(lián)電樞整流管(6個1 200 A可控硅)控制極，另一套控制勵磁用。

　　2 程序控制系統(tǒng)各部件作用

　　(1)電源柜(低壓供電系統(tǒng))。對系統(tǒng)電機風機、制動閘、制動油泵、潤滑油電機等提供電源和進行控制，并為PLC、微機和傳動部分等提供各種電源。

　　(2)PLC可編程控制器。利用計算機接口將各種控制信號(如安全回路、各段保護、高壓分合閘、快開控制等各種運行方式等)編程輸入PLC輸入接口，給PLC程序處理按順序儲存，在程序存儲器內(nèi)編輯的程序進行運算，最后做出狀態(tài)輸出，通過外部輸出接口控制整流部件6RA7018。

　　西門子公司的PLC可編程控制器，是控制信號電壓由0～10 V模擬信號轉換成數(shù)碼。即將模擬信號變換成數(shù)字信號裝置(A／D轉換)，通過內(nèi)部S一自鎖，R一只讀，V一故障設置等繼電程序設置以及程序、指令編排，最后通過外輸控制整流控制裝置6RA7018或電源柜內(nèi)控制部件。

　　(3)控制柜。主要由2臺整流裝置6RA7018組成，其主要功能是接收PLC指令后，產(chǎn)生脈沖控制直流電動機主回路中的三相橋式整流電路6個1200 A和勵磁用可控硅觸發(fā)信號的導通角僅(或推B角)，以達到PLC預期設置的直流電動機恒轉速轉動輸出。整流控制裝置6RA7018自身也有接口聯(lián)通計算機進行指令讀寫、修改、刪除；并還有直觀的顯示，顯示其正常工作狀態(tài)值和相對應故障以及自鎖值；在其前面板鑲有觸摸鍵，用以微調(diào)和轉換原設置的參數(shù)用。

　　3 數(shù)字與模擬控制靜動態(tài)參數(shù)分析比較

　　3．1 可控硅直流控制

　　當采用速度、電壓、電流三環(huán)控制時其方框圖(即數(shù)學模型)如圖1所示。通常閉環(huán)系統(tǒng)的參考輸入和攏動量恒定不變時，被控量 也恒定不變。當參考輸入或攏動量發(fā)生變化時，反饋量將與參考輸入之間產(chǎn)生新的作用誤差，通過控制作用，使被控量(輸出量)按新的參考輸入值穩(wěn)定下來或趨于恢復到原來的數(shù)值達到新的平衡，但由于系統(tǒng)總存在著慣性或儲能元件，使達到新的平衡狀態(tài)不能瞬時完成，要經(jīng)過過渡過程。