4.2 下位機的設(shè)計
4.2.1三菱FX2N型PLC的性能特點
在本系統(tǒng)中采用了三菱系列PLC，三菱系列PLC 是三菱公司比較重要的產(chǎn)品,它運行速度快、控制可靠、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高，具有強大的指令系統(tǒng)，而且采用模塊組件，用戶可根據(jù)控制需要，靈活地購買各種模塊，避免了控制點數(shù)的浪費，因此在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。
三菱FX2N型PLC的性能特點：
(1)可靠性高 I/O均采用光電耦合, 二次電路設(shè)有C - R 濾波器, 防止混入輸入接點的振動噪聲和輸入線的噪聲引起誤動作, 具有很強的抗干擾能力, 能用于較惡劣的環(huán)境。
(2)抗干擾性好 采用模塊結(jié)構(gòu)和軟件控制,省去硬件開發(fā)工作,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。
(3)通用性好, 使用方便、靈活?！≡诓桓淖冇布那闆r下, 修改PLC內(nèi)部軟件可實現(xiàn)不同的控制要求, 大大減少調(diào)試的工作量, 提高工作效率,使系統(tǒng)的柔性大大提高。
(4)增加RS —232BD 接口板, 方便地實現(xiàn)與上位機之間的通信。
4.2.2 PLC的I/O輸入輸出配置
根據(jù)系統(tǒng)控制要求PLC輸入輸出變量定義如表4.1所示：
由變量名定義可知，輸入點數(shù)為5，輸出點數(shù)為8，選用PLC型號為FX2N-48MR。由于實驗室條件以及時間的限制，只是做了一小部分的變量定義。其實在實際控制過程中還需更多的變量定義，在此不一一列舉。
輸入輸出配置如圖4.5所示：
4.2.3 PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
PLC控制的對象主要為兩側(cè)的調(diào)壓控制（包括穩(wěn)壓控制）、變頻機組頻率控制（包括穩(wěn)頻控制）和其它勵磁控制。
要實現(xiàn)電壓可調(diào)，可通過PLC及其繼電器控制線圈觸頭平滑移動來控制。
同時由于電網(wǎng)電壓的波動及其機械因素的影響，必須要有穩(wěn)壓措施。
要實現(xiàn)頻率平滑可調(diào)，可用PLC均勻改變變頻機組的勵磁，實質(zhì)是改變變頻機組的電流。
基本控制框圖如圖4.6所示：
圖6中只說明了控制的對象以及控制的結(jié)構(gòu)，由于在系統(tǒng)設(shè)計過程中，沒有進行全面的現(xiàn)場調(diào)研，對PLC控制設(shè)備沒有清晰的輪廓，所以并沒有繪出實際的控制電路。但是在下面4.2.4小節(jié)中作者根據(jù)電機試驗的方法，大膽地設(shè)計了PLC對主回路系統(tǒng)的控制流程圖。
4.2.4 PLC控制流程框圖
本系統(tǒng)所要完成的是高壓電機的試驗, 電機試驗的項目分為多種,在此考慮負載和空載試驗。其實,空載試驗是負載試驗的一個特例,考慮情況特殊,進行分別試驗。
1.空載試驗
空載試驗,就是沒有負載,在本系統(tǒng)設(shè)計中相當于把負載側(cè)電機去掉,剩下被試側(cè)線路,之后可以進行空載試驗。
其對應(yīng)的軟件流程圖如圖4.7所示：
2、負載試驗
負載試驗必須保證變頻機組的頻率在規(guī)定范圍8～50Hz內(nèi)變化，其對應(yīng)的軟件流程圖如圖4.8所示：
梯形圖程序見附錄1
4.3 高壓保護設(shè)計
電機試驗必須要求有嚴格的保護措施再加上本系統(tǒng)在高壓電下進行試驗，保護問題變的更加復(fù)雜?？紤]到試驗系統(tǒng)的特殊性以及被試樣機可能存在故障,必須設(shè)置較嚴格的保護措施。在設(shè)備硬件常規(guī)保護（例如被試側(cè)和負載側(cè)的斷路器、高壓隔離開關(guān)等）的基礎(chǔ)上,采用軟件設(shè)置靈活的保護系統(tǒng),以適應(yīng)被試樣機規(guī)格、功率大小不一的特點和適時監(jiān)控的需要。實現(xiàn)電氣保護及自動檢查。在組態(tài)王編制可設(shè)置界面,有電壓、電流、功率指示及電源通斷控制及顯示,并且設(shè)置故障預(yù)警及警報,實現(xiàn)較完善的保護功能包括:過電壓保護、欠電壓保護、缺相保護、短路保護、過載保護、過電流保護、過轉(zhuǎn)矩保護等等。
例如，在負載試驗組態(tài)界面上，設(shè)置了過電壓報警和過載報警。如圖4.9所示：
通過查找電機允許通過的上限電壓，在組態(tài)界面上設(shè)置了過電壓報警；當頻率下調(diào)時，被試電機可能過載，通過設(shè)置過載報警保證線路的安全。其實在實際電機測試過程中，還要考慮更多方面的保護。
（轉(zhuǎn)載）
