Управление ПЧ от ПЛК

[Edgezz]

Здравствуйте, учусь в ВУЗе и возникла необходимость написать работу по управлению ПЧ от ПЛК. ПЧ взял с сайта русавтоматизации Innovert ITD453U43B3. ПЛК к нему выбрал Modicon «TM221CE40T». Привод по механизму подъёма крана. Возник вопрос как правильно организовать управление в скаляре? У ПЧ согласно его инструкции предусмотрено управление по Modbus RTU, пытался вникнуть в Modbus, но пока без успешно. Не очень понятно как по модбасу задавать частоту, она в моем случае должна быть разной: при подъёме частота около 49 Гц, при движении без груза 58 гц. Вот несколько вопросов:
1) Я правильно понимаю что для ПЧ мы говорим только частоту? И из закона скалярного управление U/f=const он сам выбирает напряжение?
2) Могли бы вы объяснить как осуществляется управление по модбасу? Я правильно понимаю что для организации такого управления с заданием двух разных частот по RS-485 необходимо однакратно на ПЧ настроить следущие параметры: F0.01 3 - Скалярный режим, F0.02 2 - Через комутационный интерфес.
И затем записывать в параметры F0.03 и F0.04 разную уставку частоты через Modbus. В руководстве дано пояснение что если часто записывать в EEPROM ту же уставку то его легко повредить. Не очень понятно как осуществить запись в RAM. И не понятно как пояснить ПЧ на какой частоте работать в данное время. Если я правильно понимаю то параметр F0.05 0 или 1 позволяет осуществить выбор с какой частотой работать, но в тоже время не понятно куда его нужно писать и как, в RAM или EEPROM.
3) Так же задумался об управлении через аналоговые входы, если я правильно понял то задавая определенный уровень напряжения на аналоговый вход при условии задания частоты через них мы можем получить то что мне нужно. Вот вопрос у преобразователя частоты максимальная выходная частота 320 Гц, при условии 10 В на входе AI1, мне нужно получить мои допустим 58 Гц, я правильно считаю что при подачи 1.8 В это и будет давать мне мои 58 гц? И сразу вопрос в догонку как это обычно реализовывается через ПЛК? Вход аналоговый значит нужно подовать либо 1.53 В для 49 Гц либо 1.8 В для 58 Гц, ставить какое либо сопротивление чтобы получить такое напряжение в моем понимании не разумно, ибо таких точных сопротивлений не найдешь, а разбег по скорости вращения от того что мне нужно получиться большой. Пытался гуглить но особо не нашел ПЛК с аналоговым выходом, хотя возможно плохо искал. Или можно и с дискретного выхода подавать нужное мне напряжение. Извиняюсь за столь большой текст, но больше спросить особо не у кого.

[olexsa]

От частотников немного далек. Ожидайте ответа более вседущих коллег.
Но вот по входу управления - более правильно применить токовую петлю - 4-20 мА.

Отправлено спустя 5 минут 20 секунд:

Вот вопрос у преобразователя частоты максимальная выходная частота 320 Гц

У преобразователя - да. А какая максимальная частота для электродвигателя? Не каждый электродвигтель может работать на таких частотах.

[Edgezz]

olexsa, предел двигателя по скорости вращения не известен, в паспорте не указано.

[keysansa]

Не очень понятно как по модбасу задавать частоту, она в моем случае должна быть разной: при подъёме частота около 49 Гц, при движении без груза 58 гц

Вы дальше как работать собираетесь?
Если самостоятельно, то надо разбираться, крановая техника не только на модбасе завязана. Если у вас все проплачено, тогда надо доплатить.

[olexsa]

предел двигателя по скорости вращения не известен, в паспорте не указано.

Но марка то электродвигателя известна? Поскольку упоминаете паспорт, то он имеется? Или марка электродвигателя упоминается в задании.Ну что то же должно быть. Почему выбран именно Innovert ITD453U43B3? А если бы был частотник с максимальной частотой в 70 Гц - он подойдет к Вашим задачам?
Как бы донести мысль - в процессе поиска решений может получиться, что "перелопатите" кучу информации, состыкуете все оборудование между собой по обмену, системе управления, а в итоге окажется, что необходимой мощности частотника не достаточно для управления электродвигателем.

[Edgezz]

keysansa, нет не проплачено, данную работу делал сам полностью, в отличие от одногрупников которые просто скатали дипломы минувших лет, единственное что взялся поздновато.
olexsa, частотник выбирал чисто по каталогу рус автоматизации, нам по сути про выбор частотника говорили только то что он должен обладать выходным током большим чем номинал тока двигателя и напряжением так же.
Движок АИР 250 s6 45 кВт. Менять частотник уже поздно. Главное на данный момент понять управление, желательно вникнуть в модбас.

[Roboman]

Откройте инструкцию по эксплуатации на ЧП, там на 109 странице "Приложение А", в котором описан протокол Modbus.
Ничего сложного нет, есть регистры с настройками и параметрами, есть ручной ввод с клавиатуры ЧП, а есть запись и чтение этих регистров через Modbus. Как правильно написать адрес к нужному регистру в "Приложении А" написано.
По поводу задания через входы/выходы ЧП:
Этот способ даже проще реализовать, но естественно нужен блок аналогового выхода для вашего контроллера. Идете на сайт шнайдера, там есть онлайн конфигураторы, для выбранного вами TM221CE40T есть куча различных модулей расширения.
https://www.se.com/ru/ru/work/products/ ... earch=M221

[petr2off]

У асинхронного электродвигателя обязательно есть рабочая частота. Очень часто она соответствует частоте сети 50Гц (но не факт, в авиации и ПВО например любят 400 Гц), в зависимости от этой частоты, он выдает номинальное число оборотов (ну как минимум пытается это сделать, нагрузка может снизить фактическое число оборотов, например при заклинивании до 0). Выдавать более высокую частоту можно, но не желательно. Подшипникам двигателя это может не понравится, и температура обмотки может нервно прореагировать. Да и неправильно это. Основной смысл частотника - это работа двигателя на частотах ниже номинальной. Например, при регулировании давления на напоре насоса. Можно конечно и клапаном придавить - но тогда это тупо чистые потери. Поэтому в 80% случаях берем 50 Гц и не паримся. А вот шаг изменения задания ЧП не лишне узнать. Последний ЧП с которым я имел дела - имел шаг 0.1Гц. Т.е. задаешь 500 и получаешь 50 Гц.

[olexsa]

АИР 250 s6 45 кВт

АИР изготоавливают как правило по ГОСТ 31606 или ГОСТ 60034. Номинальная частота - 50 Гц. Но допускается превышение до 86 Гц. Как правило, в частотниках ограничивают частотой 70 Гц.

Отправлено спустя 7 минут 18 секунд:
petr2off, Вы все верно описали. Еще добавлю - также не нравиться и понижение чачтоты. Потому как обдува становиться недосточно, и ЭД начинает перегреваться. Способ "лечения" - узел независой вентиляции, датчики температуры в обмотках с организацией отключения при превышении (как правило - 140 С). Но у автора немного иная суть - у него имеется задание - организовать управление от ПЛК. И исходит от данных, получанных в задании. И если ему будет известно про эти "подводные" камни, и при неудобных вопросах от преподавателя будет понимание, как правильно ответить, то все будет хорошо.

[Edgezz]

olexsa, двигатель проверялся по среднеквадратичному току, находился эквивалентный ток, составило у меня 58 А. Эквивалентный считался при ухудшении условий охлаждения, поскольку на всех участках работы скорость двигателя больше 0.8 wн то кэф брался 1. По нагреву он проходит.
Немного смутило что по результатам расчетов среднеквадратичный ток за время пуска 1 секунда составил 220 А, ток статора при это 124 А.

вверх с грузом.jpg

.
Так же есть недоразгон до номинальной скорости 100.8 рад/с, думал в чем причина, возможно расчеты выполнены неточно, либо вообще закралась где то ошибка. В данной модели математического расчета можно задать скачок синхронной скорости ПИ-задатчика, но тогда уплывает момент судя по описанию данного скрипта М - это электромагнитный момент. Но на всех участках момент пусковой, номинальный при работе на установившейся скорости приблизительно получился равный расчетному пусковому моменту, а так же моменту при ном. скорос.

АИР изготоавливают как правило по ГОСТ 31606 или ГОСТ 60034. Номинальная частота - 50 Гц. Но допускается превышение до 86 Гц. Как правило, в частотниках ограничивают частотой 70 Гц.

Спасибо огромное за такой совет, буду знать) В любом случае частотник менять уже поздно, нормокнотроль я прошел. Придется отдуваться на этом частотнике. На сайте русавтоматизации просто пишут что инноверты самый топ для кранов, мол по специфике их работы то что нужно. Но я подозреваю что это просто маркетинговый ход и мог бы брать любой частотник который отвечает мне по функционалу и условиям, надо же им ПЧ продавать)))

Отправлено спустя 6 минут 43 секунды:
olexsa, может посоветуете какой нибудь каталог с фильтрами по выходной частоте, посижу посмотрю поизучаю.

Отправлено спустя 14 минут 37 секунд:
petr2off, по заданию мне вообще не нужно его на номинальной скорости крутить, нужно обеспечить необходимую скорость подъёма с учетом допустимого ускорения. Все считали по разному эти краны в моем вузе, кто то учитывал полиспаст в предварительных расчетах мощности двигателя, если так сделать в моем случае, то для моих 30 т груза двигатель нужен ориентировочно на 130 кВт. Саму скорость вращения вала считали при учете передаточного числа редуктора, кто то учитывал полиспаст и в расчете необходимого передаточного числа, если и мне так посчитать то примерно нужно движок крутить 366 об/мин. Тогда да все что вы написали именно так и есть, что частотник нужен для работы на пониженных скоростях.

[M3f]

Основной смысл частотника - это работа двигателя на частотах ниже номинальной. Например, при регулировании давления на напоре насоса.

Не согласен. Есть много установок где требуется чтобы ЭД работал во второй зоне регулирования и соответственно ПЧ выдавал больше номинальной частоты. Станина и подшипники ЭД рассчитываются производителем на гораздо большие значения скоростей (например 2 полюсные ЭД можно спокойно разгонять до 4500 об./мин., но эту информацию лучше уточнять у производителя).
А почему некоторые установки с насосными агрегатами и ПЧ у европейцев работают выше номинальной скорости? А вот почему:

[+]

1.jpg

2.jpg

3.jpg

По вопросам топикстартера:
1. Да. Для работы ПЧ вы задаете только команды пуска/останова и значение скорости (частоты), а он уже сам преобразует это значение в выходную частоту и напряжение в зависимости от выбранного управления (скаляр, вектор, DTC).
2. По управлению через Modbus уже писали выше. Для организации такого управления параметр (для выбранного вами ПЧ) F0.01 — вообще не принципиален. F0.02 — этот параметр отвечает за то, откуда ПЧ будет воспринимать ваши команды на пуск и останов. Если хотите запускать и останавливать ПЧ по Modbus, то выбирайте = 2. Основной параметр, который определяет как будет задаваться скорость (частота) это F0.03 (F0.04), для управление через Modbus, выбирайте = 4. Для вашего случая достаточно задавать только задание №1.
3. Для начала необходимо определиться какой сигнал вы хотите подавать на аналоговый вход ПЧ (0-10В или 0(4)-20мА). Допустим вы остановились на 0-10В и все подключили согласно схемы на аналоговый вход №1. В настройках ПЧ вы выставляете какая скорость будет соответствовать 0В (F6.12) и какая 10В (F6.14). Если вы выставите, что 10В соответствует 100% и максимальную частоту (F0.11) установите на 50Гц, то при подаче команды пуск и задания 10В на аналоговый вход №1, ваш ПЧ разгонит ЭД до 50 Гц.
По аналоговым входам у ПЛК уже отвечали выше.
Задание скорости (частоты) можно задавать и по дискретным входам, тогда задается время и величина изменения скорости (частоты) при подачи сигнала на дискретный вход.

[petr2off]

электродвигатель сам по себе не работает, он что то крутит. У буржуев много чего принято, например - если параметры параллельно работающих насосов отличаются больше чем 10% - это аварийная ситуация. Исходя из личного опыта - у нас разница в 30% не повод для замены. И на номинальных оборотах рядом с ним стоять неприятно. Нее, не надо нам этих буржуйских штучек :)

[Edgezz]

M3f, поскольку я уже в схемах по модбасу осуществил подключение и поменять ничего не могу хочу все таки вникнуть у управление по модбасу. Инструкция в паспорте для меня пока не понятна. В ней как я писал выше написано что постоянная запись в EEPROM убъет его достаточно быстро.
Я правильно понимаю что можно с панели ПЧ установить параметры F0.3 на нужные мне допустим 47 Гц, а F0.4 на 58 Гц, и они будут храниться в памяти ПЧ даже после выключения питания? Поскольку механизм предусмтаривает по идее движение только на двух скоростях либо с грузом на 47 либо без него пошустрее на 58. И управлять пуском или торможением по параметру F0.2. Если я правильно понял вас то алгоритм следущий: мы записали как я выше написал две уставки частоты, по в параметр F0.2 c панели ПЧ поставили модбас, и далее мы даем команду по модбасу запуск за время 1 сек (по условиям время пуска 1 сек, без груза 1.2 сек), в параметр F0.5 мы сообщаем с какой уставкой частоты мы хотим пускаться и даем команду либо пуск либо остановка? Или я неправильно понял?

[M3f]

электродвигатель сам по себе не работает, он что то крутит. У буржуев много чего принято, например - если параметры параллельно работающих насосов отличаются больше чем 10% - это аварийная ситуация. Исходя из личного опыта - у нас разница в 30% не повод для замены. И на номинальных оборотах рядом с ним стоять неприятно. Нее, не надо нам этих буржуйских штучек :)

Если насосы не регулируются, то да. Но если выравнивать их напорные характеристики, то можно в параллель ставить абсолютно разные насосы и таких примеров я видел предостаточно и не только у них.
Тут же дело не как у "этих буржуев", а как более целесообразно и экономично. Просто у нас обычно ПЧ ставятся на уже существующие насосные агрегаты, даже если объект новый. А там проектируется в купе с учетом наилучших показателей.

Инструкция в паспорте для меня пока не понятна. В ней как я писал выше написано что постоянная запись в EEPROM убъет его достаточно быстро.

Это касается только самих параметров ПЧ (по Modbus можно менять практически все параметры ПЧ, если не хочется делать это с панели.)

Я правильно понимаю что можно с панели ПЧ установить параметры F0.3 на нужные мне допустим 47 Гц, а F0.4 на 58 Гц, и они будут храниться в памяти ПЧ даже после выключения питания?

Параметры F0.3 и F0.4 выбирают только как вы будете задавать скорость (через аналоговый вход, дискретный выход, саму панель управления или др.). Именно с этой маркой ПЧ не имел дела, но по описанию можно настроить F0.3 на задание с панели управления, а F0.4 на задание с потенциометра панели управления. Выставить для задания №1 ваши 47 Гц, а для задания №2 58Гц. И параметром F0.5 переключаться между заданием №1 и №2. При этом F0.08 = 1, а F0.09 = 0.

Поскольку механизм предусмтаривает по идее движение только на двух скоростях либо с грузом на 47 либо без него пошустрее на 58. И управлять пуском или торможением по параметру F0.2. Если я правильно понял вас то алгоритм следущий: мы записали как я выше написал две уставки частоты, по в параметр F0.2 c панели ПЧ поставили модбас, и далее мы даем команду по модбасу запуск за время 1 сек (по условиям время пуска 1 сек, без груза 1.2 сек), в параметр F0.5 мы сообщаем с какой уставкой частоты мы хотим пускаться и даем команду либо пуск либо остановка? Или я неправильно понял?

Мы через панель настроили все параметры (F0.3-F0.9). В параметре F0.05 выставили переключение задания №1 и задания №2 по дискретному входу (так как нет поддержки через Modbus, можно конечно менять сам параметр через Modbus, но тогда упремся в ограничение кол-во перезаписи EEPROM). Затем через панель выставили задание №1 и через потенциометр панели задание №2. По Modbus в соответствующий регистр (допустим регистр 40001, надо смотреть описание на данный ПЧ) передаем слово управления на пуск. По дискретному входу переключаемся между заданием №1 и №2.

[M3f]

По Modbus для данного ПЧ (Innovert ITD):
- Для пуска и остановкой ПЧ используется регистр 0001H.
- Для задания скорости (частоты) регистр 0002H. При этом 10000 будет соответствовать 100% заданию скорости (частоты).
По записи параметров, только при обращении к параметрам с заданием старшего бита значение будет записано в EEPROM. Например если мы хотим изменить параметр F0.5 без записи его в память, то обращаемся к регистру 0105H, а не 8105H.
Т.е. в теории можно, по Modbus, менять задание №1 и №2 через регистр 0105H. Но стоит помнить, что не все параметры можно изменять на работающем ПЧ.
P.S. А вообще, если вам надо задавать только 2 постоянные скорости и переключаться между ними, то лучше воспользоваться функцией "предустановленные скорости (5)" для задания №1 (F0.03), а задание №2 (F0.04) вообще не трогать.

[Edgezz]

M3f, вот выше вы указали что параметр F0.01 нам по идее не нужен, но он же по умолчанию стоит на векторное управление. Как я понял нужно один раз (при наладке) хоть с пульта ПЧ, хоть через модбас (хотя в этом наверное нет толку) параметр F0.01 0101H на 3 чтоб включить скаляр, затем мы пишем задаем в f0.02 управление через комукационный интерфейс, затем как вы указали в 0002H мы вводим число 1531 (максимальный выход 320 Гц, 320 Гц = 10000 в регистре, 1% от этого числа 0.032, мне нужно 49 Гц, делим получаем 1531.25). В регистр 0119H время пуска 1 сек, и подаем команду на пуск в регистр 0001H. Вот только не понятно ЧТО мы должны писать в данный регистр, 0001H это вращение вперед. Но в регистр же должно что то записываться? Какое либо значене. Как на примере f0.01 f0.02 и прочих 1,2,3,4 в зависимости от того что мы хотим получить.

[M3f]

Я писал: "Для организации такого управления параметр (для выбранного вами ПЧ) F0.01 — вообще не принципиален.", т.е. для организации управления по Modbus он не принципиален, а не то, что этот параметр не нужен. Для работы ПЧ и оборудования он важен, как и многие другие параметры, которые не были описаны.
У вас какая-то каша в голове. В вашем случае для управления по Modbus вам надо только регистры 0001H (для пуска и останова) и 0002H (для задания частоты, если хотите изменять частоту, а не работать на 2 уставкам). Все остальные настройки делаются через панель ПЧ один раз при пусконаладочных работах. Менять настройки ПЧ через Modbus есть смысл если вы запускаете по 100 таких ПЧ в день и хотите оптимизировать процесс настройки или вы производитель оборудования и не хотите терять время на настройку одних и тех же параметров.
320Гц это максимальная частота которую может выдать ПЧ, но вам то она зачем? У вас двигатель стандартный на 50Гц, поэтому при настройке ПЧ вы выставляете максимальную частоту = 50Гц. Если вы выставите максимальную частоту в 320Гц и случайно зададите 100%, то ваш ЭД "взлетит".
После настройки у вас диапазон задания частоты будет 0-50Гц и задание 100% (или 10000 по Modbus) будет соответствовать 50Гц.
Время разгона и торможения выставляется через панель ПЧ в параметрах F0.19-F0.20, а не через регистры Modbus.
Для пуска ПЧ необходимо в регистр 0001H записать 0001H (вращение вперед). Для останова записать в тот же регистр значение = 0003H (остановка).

[petr2off]

Если в паралель поставить насосы с разными напорными характеристиками, то это приводит к тому, что насос с более высокой расходной характеристикой "затыкает" насос с боолее низкой расходной характеристикой. На этот счет есть хорошая статья американского инженера. Смыл стать в том, что давление на напоре у паралельно работающих насосов одинаковое (они работают на общий коллектор) и при повышении напора, насос с более "низкой" напорной характеристикой приходит в точку с нулевым расходом. При этом он загружен на 100% и жрет электричество на 100%.

[Универсал]

Насос с нулевым расходом потребляет минимум электроэнергии.

[M3f]

А если на эти насосные агрегаты поставить ПЧ и понижением/повышением скорости выровнять их напорно-расходные характеристики в точке нулевого расхода (Ho), то "затыкания" не будет. На эту тему есть хорошая статья от технических специалистов Grundfos.

[petr2off]

Насос с нулевым расходом потребляет минимум электроэнергии.

Весь прикол в том что нет. Лично наблюдал. Он в этот момент создает максимальный напор. И ток через него макимальный. Статью поищу в понедельник.

[Универсал]

Не зря же раньше мощные насосы запускали на закрытую задвижку. Да, напор максимальный, но воду насос крутит по кругу, не совершая полезной работы, поэтому и мощность при этом минимальна.
https://www.isuct.ru/dept/chemkiber/pia ... metors.inc

[olexsa]

Не зря же раньше мощные насосы запускали на закрытую задвижку.

Тянет на отдельную тему: режимы работы насосного оборудования. Потому как от темы, обозначенной топикстартером, уже отклоняемся ну совсем в иную сторону.
Ну почему же пускали раньше? И сейчас так же пускают. В основном применимы три режима пуска
1. На закрытую выкидную
2. На открывающуюся выкидную
3. На открытую выкидную.
Как правило, при пуске из остановленного состояния применяют режим на открывающуюся задвижку.
На открытую выкидную применяют для пуска агрегата по режиму включения автоматического резерва.
Пуск на закрытую или открывающуюся задвижку как раз применяют для облегчения пуска (ну да, немного тавтология), уменьшения пусковых токов электродвигателя.

Отправлено спустя 10 минут 33 секунды:

Статью поищу в понедельник.

Хотелось бы ознакомиться. Потому как не стыкуется с моими представлениями.

[kirillio]

ща тебе приятель тут насуют советов.. узнаешь и про насосы, и про перегрузки..

[kirillio]

Вот вопрос у преобразователя частоты максимальная выходная частота 320 Гц, при условии 10 В на входе AI1, мне нужно получить мои допустим 58 Гц, я правильно считаю что при подачи 1.8 В это и будет давать мне мои 58 гц?

Не цепляйся за максималку ПЧ, как уже писал M3f, рабочие диапазоны задаются при ПНР в ПЧ, в соответствии с данными на движок. Для АИРа можешь спокойно (если так оно по паспорту на мотор) выставить для удобства пересчёта в % 60Гц за 100% (=10В) и "говорить" программой нужную тебе частоту - 58, значит 58. Главное чтобы механика это вынесла.
Время разгона/замедления 0-100% также задаются в ПЧ при ПНР, с учётом наибольшего момента на валу, но это уже механика, не знаю входит она в твое задание или это не по твоей части..

В качестве учебной задачи аналоговое здание частоты - норм, но в качестве прикладной - если можешь неиспользовать аналог, а использовать дискретное задание двух уставок - используй дискрет: объектовые условия ЭМС могут быть гадкие, наводки могут негативно влиять на режим работы, а это ускоренный износ, аварии и выходы из строя.