一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统技术方案

本发明专利技术是一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统。由PLC控制器、触摸屏组成自动控制系统，由扩容型全数字直流调速装置组成直流调速系统。可实现料位速度反馈控制，在线检测压榨机或双辊喂料器负荷，速度自动跟踪负荷电流，实现电流速度控制。实现了压榨机的均恒压榨全自动控制。本系统既可用于大型甘蔗糖厂新建生产线并与完备的DCS控制系统结合，也可用于现行糖厂压榨机的电气驱动柜改造，在没有DCS系统的场合于后台进行直接自动控制。

【技术实现步骤摘要】
一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统
本专利技术涉及甘蔗制糖
，具体是一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统。
技术介绍
众所周知的直流双闭环调速系统是最经典的直流传动控制系统，从分离元件到集成电路运算放大器的模拟量控制再到现在的全数字化控制装置，已应用并走过了50多个年头。虽然，如今的矢量控制交流变频调速已经可以与直流电机的调速性能媲美，但在某些特殊的应用领域，特别是大功率的调速驱动，由于性价比的原因，直流调速驱动还是拥有暂时不可取代的地位。现今国内的绝大多数糖厂的压榨机均是采用直流电动机可控硅调速，扩容型全数字直流调速柜。但由于现有的扩容型全数字直流调速柜没有PLC控制系统，不易实现自身整流柜的料位速度反馈控制和电流速度控制。如要与DCS控制系统连接，所有的数据采集及速度给定均是以硬接线，模拟量信号的形式得到，这种方式外部控制电缆及接线太多，故障率较高、可靠性差。而且大部分扩容型全数字直流调速柜，不能对原进口装置的软件进行刷新，电流、电压均采用电流互感器及分压的比值进行折算，没能充分发挥国外进口品牌全数字直流调速装置的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前糖厂压榨生产线存在的问题和缺陷，提供一种甘蔗压榨机全数字整流柜及调速自动控制系统。实现甘蔗糖厂压榨机或重型双辊喂料器的均恒压榨及联锁控制，完美实现与预处理及压榨生产线DCS控制数据总线通讯和数字控制。本专利技术是这样实现的：本专利技术采用在扩容型全数字整流调速柜系统中配置PLC及触摸屏，满足压榨机生产线，压榨机或重型双辊喂料器的工艺控制要求，直流电机的电枢电压、电枢电流、励磁电流、电机转速、压榨机及喂料器转速、速度给定量直接在触摸屏上数字显示，以上数据的实时曲线，联锁、故障及运行状态也在触摸屏画面上进行显示，各运行参数、保护参数的设置均在触摸屏画面上操作完成；在没有DCS控制系统的场合，利用自身系统的PLC控制功能，同样可完成料位速度反馈控制和电流速度控制，配置PLCPROFIBUS_DP总线模块完成与DCS的数据通讯及控制。采用国产大功率可控硅元件，取代西门子小容量全数字整流调速装置内部的功率元件并且对其内核软件进行刷新，实现真正意义的全数字整流调速系统。具体技术方案为：一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统包括：包括全数字可控硅整流调速柜，该整流调速柜含有速度给定、斜坡函数、速度调节、电流调节、脉冲触发5个功能模块，直流电动机，减速箱，其特征在于：速度给定数字功能模块输出端口，链接到斜坡函数数字功能模块的输入端口，斜坡函数数字功能模块的输出端口链接到速度调节数字功能模块的输入端口，速度调节数字功能模块的输出端口链接到电流调节数字功能模的输入端口，电流调节数字功能模的输出端口链接到脉冲触发数字功能模块的输入端口，脉冲触发数字功能模块的输出端口，通过装置内部脉冲触发放大后得到的6个触发信号，再通过6组双搅线分别接入功率单元三相全控桥的6个大功率可控硅的门极，功率单元三相全控桥输出的直流电源通过电缆接入直流电动，直流电动机的输出轴与减速箱连接，减速箱再与压榨机或重型双辊器相连接，从而得到所需要的传动力矩，功率单元三相全控桥的主回路电源进线端的2个电流互感器，通过线缆接入作为电流反馈的电流调节数字功能模的外部接口端子，由直流电动机自身配置的直流测速机或光电编码器，通过屏蔽线缆接入作为速度反馈的速度调节数字功能模块的外部接口端子，PLC控制器中模拟量输入模块AI，通过屏蔽线缆接入电流调节功能模块的模拟量输出端子，PLC控制器中模拟量输出模块AO，通过屏蔽线缆接入速度给定3功能模块的输入端子，PLC控制器中的CPU模块通过PPI通讯线缆接入触摸屏HMI，PLC控制器中PROFIBUS-DP通讯模块，通过PROFIBUS-DP通讯线缆接入DCS控制系统，PLC控制器1中数字量输入模块的DI，接入外部控制设备的联锁点，PLC控制器中数字量输出模块的D0通过继电器接入外部需要联锁的控制设备，PLC控制器中模拟量输入模块AI，通过屏蔽线缆接入压榨机或重型双辊器蔗料入口设备高位槽的料位检测装置的输出端子；所述的PLC控制器由西门子S7-200CN/S7-200SMARTCPU及数字量输入DI、数字量输出DO模块、模拟量输入AI、模拟量输出AO模块、PROFIBUS-DP通讯模块组成。进一步地，所述的触摸屏HMI为三菱10.4英寸GT2310-VTBA。进一步地，所述的大功率可控硅三相全控桥单元的单只可控硅元件电流容量的选择按计算。I：可控硅的电流容量选择（通态平均电流）；Id:扩容装置的额定直流输出电流；Ki：实际可控硅电流容量的安全系数（可根据容量价格比，取1-1.5）；单只可控硅的反向峰值电压计算：Uf=Uv×KvUv:扩容装置功率单元的三相进线电源的线电压；Kv：实际可控硅反向电压的安全系数（可根据反向电压价格比，取3-5）；进一步地，在大功率可控硅三相全控桥单元的主回路上配置智能断路器，在三相进线电源上设置2个与装置扩容后对应输出电流/0.1A的电流互感器进行电流取样。进一步地，可依据可控硅的容量设置脉冲放大器对触发脉冲进行隔和离放大，配置相应的阻容吸收等保护元件及散热风道。工作原理及静态联接关系进行描述：根据蔗料压榨量，在触摸屏HMI或DCS上设定压榨机或双辊喂料器直流电机的转速设定值%（速度给定）。直流电机在额定转速以下，调节电枢电压实现该速度段的恒扭矩调速，在额定转速以上则通过减小励磁电流实现恒功率段的调速。当直流测速机或光电编码器检测到压榨机或双辊喂料器的实际速度与设定速度出现偏差时，由速度调节等自动完成电枢电压或励磁电流的自动调整，最终实现设定速度与实际速度一致。通过PLC的模拟量输入模块，检测来自6RA70/6RA80调速装置链接的电枢电流信号，当压榨机或双辊喂料器负荷较高，电流大到一定的值时（由触摸屏设定），由PLC模拟量输输出叠加一个速度附加给定值到6RA70/6RA80的IA口，作为主速度给定，电机转速增加后，使蔗料快速通过压榨机或双辊喂料器。随着转速的自动增加，蔗料快速通过，电枢电流降低后自动恢复原速度，这个过程为压榨机或双辊喂料器负荷与速度给定量的前馈控制。通过PLC的模拟量输入模块，不断检测来自蔗料供应，高位料槽料位检测装置的料位信号，与触摸屏或DCS设定的料位值%比较，如出现偏差时，PLC模拟量输输出叠加一个±%速度附加给定值到6RA70/6RA80的主速度给定，料位高于设定值时加速，料位低于设定值时减速，最终使料位保持在设定值，完成料位与速度的反馈控制。通过以上两种控制方式实现甘蔗压榨工段，压榨机或双辊喂料器的负荷与速度自动跟踪及料位恒定的均恒压榨工艺。西门子6RA70/6RA80小容量全数字直流调速控制装置采用全数字化组态，链接各数字功能模块。作为功能模块的速度给定，其输入IA接口与PLC的AO相连接，输出链接于斜坡函数发生器模块的输入，当突加速度给定时，输出不会突变，而呈积分上升或下降状态。斜坡函数发生器的输出链接于速度调节数字功能模块的输入，实现比例、积分及可限幅的速度反馈调节。速度调节的输出链接于电流调节数字功能模块的输入，与电流互感器检测得来的信号比较，完成比例、积本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统，包括全数字可控硅整流调速柜，该整流调速柜含有速度给定、斜坡函数、速度调节、电流调节、脉冲触发5个功能模块，直流电动机，减速箱，其特征在于：速度给定（3）数字功能模块输出端口，链接到斜坡函数（4）数字功能模块的输入端口，斜坡函数（4）数字功能模块的输出端口链接到速度调节（5）数字功能模块的输入端口，速度调节（5）数字功能模块的输出端口链接到电流调节（6）数字功能模的输入端口，电流调节（6）数字功能模的输出端口链接到脉冲触发（7）数字功能模块的输入端口，脉冲触发（7）数字功能模块的输出端口，通过装置内部脉冲触发放大后得到的6个触发信号，再通过6组双搅线分别接入功率单元三相全控桥（8）的6个大功率可控硅的门极，功率单元三相全控桥（8）输出的直流电源通过电缆接入直流电动，直流电动机的输出轴与减速箱连接，减速箱再与压榨机或重型双辊器相连接，从而得到所需要的传动力矩，功率单元三相全控桥（8）的主回路电源进线端的2个电流互感器（9），通过线缆接入作为电流反馈的电流调节（6）数字功能模的外部接口端子，由直流电动机自身配置的直流测速机或光电编码器（10），通过屏蔽线缆接入作为速度反馈的速度调节（5）数字功能模块的外部接口端子，PLC控制器（1）中模拟量输入模块AI，通过屏蔽线缆接入电流调节功能模块（6）的模拟量输出端子，PLC控制器（1）中模拟量输出模块AO，通过屏蔽线缆接入速度给定功能模块（3）的输入端子，PLC控制器（1）中的CPU模块通过PPI通讯线缆接入触摸屏HMI（2），PLC控制器（1）中PROFIBUS‑DP通讯模块，通过PROFIBUS‑DP通讯线缆接入DCS控制系统（12），PLC控制器（1）中数字量输入模块的DI，接入外部控制设备的联锁点，PLC控制器（1）中数字量输出模块的D0通过继电器接入外部需要联锁的控制设备，PLC控制器（1）中模拟量输入模块AI，通过屏蔽线缆接入压榨机或重型双辊器蔗料入口设备高位槽的料位检测装置（11）的输出端子；所述的PLC控制器（1）由西门子S7‑200CN/ S7‑200SMART CPU及数字量输入DI、数字量输出DO模块、模拟量输入AI、模拟量输出AO模块、PROFIBUS‑DP通讯模块组成。...

【技术特征摘要】
1.一种甘蔗压榨机专用PLC控制的全数字整流自动调速系统，包括全数字可控硅整流调速柜，该整流调速柜含有速度给定、斜坡函数、速度调节、电流调节、脉冲触发5个功能模块，直流电动机，减速箱，其特征在于：速度给定（3）数字功能模块输出端口，链接到斜坡函数（4）数字功能模块的输入端口，斜坡函数（4）数字功能模块的输出端口链接到速度调节（5）数字功能模块的输入端口，速度调节（5）数字功能模块的输出端口链接到电流调节（6）数字功能模的输入端口，电流调节（6）数字功能模的输出端口链接到脉冲触发（7）数字功能模块的输入端口，脉冲触发（7）数字功能模块的输出端口，通过装置内部脉冲触发放大后得到的6个触发信号，再通过6组双搅线分别接入功率单元三相全控桥（8）的6个大功率可控硅的门极，功率单元三相全控桥（8）输出的直流电源通过电缆接入直流电动，直流电动机的输出轴与减速箱连接，减速箱再与压榨机或重型双辊器相连接，从而得到所需要的传动力矩，功率单元三相全控桥（8）的主回路电源进线端的2个电流互感器（9），通过线缆接入作为电流反馈的电流调节（6）数字功能模的外部接口端子，由直流电动机自身配置的直流测速机或光电编码器（10），通过屏蔽线缆接入作为速度反馈的速度调节（5）数字功能模块的外部接口端子，PLC控制器（1）中模拟量输入模块AI，通过屏蔽线缆接入电流调节功能模块（6）的模拟量输出端子，PLC控制器（1）中模拟量输出模块AO，通过屏蔽线缆接入速度给定功能模块（3）的输入端子，PLC控制器（1）中的CPU模块通过PPI通讯线缆接入触摸屏HMI（2），PLC控制器（1）中PROFIBUS-DP通讯模块，通过PROFIBUS-DP通讯线缆接入DCS控制系统（12），PLC控制器（1）中数字量输入模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：封云，刘长战，梅竹松，李天毅，杨志宏，
申请(专利权)人：昆明克林轻工机械有限责任公司，
类型：发明
国别省市：云南,53