EC20系列PLC在應急電源控制系統(tǒng)中的應用

一、概述
　　株洲硬治合金廠專業(yè)生產(chǎn)各種硬質(zhì)合金刀具，其設備中擁有大量的高溫冶金爐和后處理設備，這些設備需要連續(xù)供水保證其運行。由于近年來該廠設備電網(wǎng)發(fā)生過幾次問題，導致冷卻水泵停轉(zhuǎn)致使爐內(nèi)合金刀片大批報廢損失巨大。因此客戶提出一旦電網(wǎng)故障，要求水泵系統(tǒng)能繼續(xù)正常工作1小時左右。
　　根據(jù)客戶要求，設計了一套PLC＋變頻器＋電池的三相智能化變頻應急電源EPS（Emergency Power Supply）。該應急電源主要為重要負荷中的電動機提供一種可變頻的三相應急電源系統(tǒng)，電動機的應急供電及其啟動過程中對供電設備的沖擊。可廣泛應用于各種水泵、噴淋泵、排煙風機或其他工業(yè)設備的電動機。
二、應急電源系統(tǒng)的功能與實現(xiàn)
　　該電源系統(tǒng)采用美國艾默生公司的PLC為其控制核心部件，整合了艾默生高頻開關充電模塊、逆變/變頻器等部件。通過艾默生可編程控制器PLC靈活切換主路、旁路和應急電源三種運行方式。滿足各種現(xiàn)場需要并提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

本系統(tǒng)采用美國艾默生公司的EC20系列可編程控制器為控制核心，它具有以下優(yōu)點：
　　1） EC20系列PLC屬于小型可編程控制器，可有于代替繼電器的簡單控制場合，也可用于復雜的自動化控制系統(tǒng)。
　　2） EC20的可靠性高。可用梯形圖、指令表和功能塊圖三種語言來編程。用戶更易于掌握、操作更方便。內(nèi)置有計數(shù)器、PID控制器，支持多種通訊協(xié)議，I/O端子排拆卸容易。
　　3） 良好、方便的擴展性能。可擴展多個I/O模塊和特殊功能模塊。
　　4） 支持在線修改用戶程序，提供方便的監(jiān)控調(diào)試手段。
　　系統(tǒng)控制原理如圖一所示：
　　三相電壓監(jiān)測儀實時監(jiān)測進線母線電壓，經(jīng)內(nèi)部變換后輸出4－20mA送到EC20-4AM模擬量模塊中進行，電壓超限、缺相、掉電判斷。一旦檢測到上述故障通過EC20－3232BRA主機發(fā)出相應的控制指令，控制相應的電池接觸器吸合維持變頻器母線電壓實現(xiàn)交流斷電后通過直流供電。一旦PLC系統(tǒng)檢測到電源恢復正常，電池接觸器延時30S后斷開（防止電網(wǎng)來回波動導致，頻繁切換），變頻器恢復交流供電。
　　在此過程中變頻器輸出不會中斷，交直流供電切換時間小于30ms，滿足客戶水泵在電網(wǎng)故障情況下不停機運行。
　　同時系統(tǒng)設計了多種運行模式。用戶可通過選擇開關，選擇自動、手動控制方式，主路、旁路和應急三種運行模式。
　　主路模式：水泵由變頻器輸出控制，電網(wǎng)正常時變頻器由交流供電，一旦電網(wǎng)故障改　　由電池組供電。
　　旁路模式：水泵由星三角回路控制，主要用于系統(tǒng)檢修或變頻故障時的備用運行提高系統(tǒng)可靠性。此模式下一旦電網(wǎng)故障水泵將停止運行。
　　應急運行：不管此時電網(wǎng)是否發(fā)生故障，系統(tǒng)均強制切換到電池供電模式。主要用于電池維護和功能驗證。
三．系統(tǒng)PLC電路及軟件的設計
　　PLC系統(tǒng)軟件部分主要實現(xiàn)以下功能：三相電壓檢測、電池電壓檢測、高頻開關充電模塊和逆變/變頻器的監(jiān)控、邏輯控制輸出、故障報警、保護等功能以及主備泵自動互投。

四．系統(tǒng)的結構優(yōu)點如下：
　　三相智能化變頻應急電源依托艾默生EC20系列PLC為核心部件，整合了艾默生高頻開關充電模塊、EV2000逆變/變頻器等部件。
　　該架構組建的EPS 最主要有以下幾點優(yōu)勢：
1、運行可靠：
　　“運行可靠”是該種架構EPS最主要的特點。PLC作為一個非常成熟的產(chǎn)品，已經(jīng)得到了大批量的應用。無論是技術、元件、生產(chǎn)，都形成了相當?shù)囊?guī)模。艾默生系列產(chǎn)品，質(zhì)量可靠，性價比極高，保護功能完善。由此EPS的可靠性也得到了可靠的保證。
2、變頻控制：
　　加入變頻器組建的EPS，同樣具備了變頻器的各項功能。可以實現(xiàn)變頻恒壓控制、變頻調(diào)速和變頻軟啟動等等功能。
3、保護功能完善：
　　大部分保護均可以通過PLC編程完成。因此該系列EPS有過載、過流、過壓、缺相等等保護電路，系統(tǒng)更加可靠。
五．結論
　　基于艾默生PLC的應急電源系統(tǒng)實現(xiàn)了無人職守化自動控制。不僅實現(xiàn)了應急供電，降低啟動電網(wǎng)沖擊的目的，而且還提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。用戶在使用艾默生的PLC時，對其簡潔的編程界面，靈活的編程方式，方便快捷的在線監(jiān)控、調(diào)試贊不決口。