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部分：关于EASY-A1600N简要介绍
EASY-A1600N功能：接收任意分度号的热电偶输入；内置可编程增益放大器，可用梯形图控制；AD采样12位精度；内置mV(毫伏)---T（温度）非线性转换函数，转换特性由梯形图指定；指令和通信均兼容FX2N，与人机界面、组态软件及FX2N可以高效连接；双排显示功能，用梯形图进行显示控制：如代码显示、数值显示；支持CAN总线，可作为CAN主站或从站；下辖CAN网络，上接计算机（RS232）；
EASY-A1600N硬件对应的控制说明：
1、外接输入通道对应的软件资源：
通道 软资源 通道 软资源 通道 软资源 通道 软资源
AI00 D5000 AI04 D5004 AI08 D5008 AI12 D5012
AI01 D5001 AI05 D5005 AI09 D5009 AI13 D5013
AI02 D5002 AI06 D5006 AI10 D5010 AI14 D5014
AI03 D5003 AI07 D5007 AI11 D5011 AI15 D5015
2、自带双排数码管对应的软元件：
显示模式： 两种模式
模式0 (MODE_FLAG=0) 模式1 (MODE_FLAG=1)
模式切换方法：按下FUN，UP，DOWN键5秒。
模式0：编程显示模式：
显示方式控制字：D5195
D5195_b15=0,按以下方式进行显示。
模式0的四种显示方式
D5195_b15=0
上排数码管显示方式 内容 下排数码管显示方式 内容
十进制方式(b3b2=00)：0 D5196 十进制方式(b1b0=00)：0 D5198
十六进制方式(b3b2=01)：1 D5196 十六进制方式(b1b0=01)：1 D5198
代码方式(b3b2=10)：2 D5196，D5197 代码方式(b1b0=10)：2D5198，D5199
保持以前方式(b3b2=11)：3 保持以前方式(b1b0=11)：3
说明：
当用十进制显示时，若显示内容为D5196的值，若值超出9999，则显示9999。
当用代码方式显示时，其控制位与各段对应关系如下：
视窗码段设定：
上排显示单元码段与数据位对应关系
码段 h1 g1 f1 e1 d1 c1 b1 a1 h2 g2 f2 e2 d2 c2 b2 a2
D5196 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1b0
码段 h3 g3 f3 e3 d3 c3 b3 a3 h4 g4 f4 e4 d4 c4 b4 a4
D5197 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1b0
下排显示单元码段与数据位对应关系
码段 h1 g1 f1 e1 d1 c1 b1 a1 h2 g2 f2 e2 d2 c2 b2 a2
D5198 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1b0
码段 h3 g3 f3 e3 d3 c3 b3 a3 h4 g4 f4 e4 d4 c4 b4 a4
D5199 b15 b14 b13 b12 b11 b10 b9 b8 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1b0
当对应位为0时，对应码段点亮；当对应位为1时，对应码段熄灭。
D5195_b15=1,以固有显示模式显示数据。
固有显示模式，此处略。
3、自带按键对应的软元件
模块自带三个按键，按键指定为M0，M1，M2，可由梯形图编程使用当键按下时，对应辅助继电器ON；松开按键时，对应辅助继电器OFF。
4、内部辅助输入对应的软资源：
环温AD输入通道：D5098。
CPU内部热电阻AD输入通道：D5099。
第二部分：用EASY-A1600N进行16路K分度采样并将采样数据送计算机。
技术要求：
16通道都接热电偶，采集温度0-300度。
300度对应的电压为12.21mV,PLC的PGA可设定为2，PGA（可编程增益放大器）为2时，可对0-15mV的信号进行有效处理。
本例对AD值不进行梯形图滤波，而直接调用温度转换函数，转换后的温度存放在D10-D25的寄存器中，带有一位小数。如120.4度，寄存器中内容为K1204。
EASY-A1600N适用于慢信号采集，每通道采集时间为82 ms,全程采样时间为18*82=1476 ms 。
A1600N自带显示，上部显示温度，下部显示通道号，按增减键可人工进行查看。按FUN键可以按设定时间进行巡检D10---D25。
本例将编程口留给人机界面或组态连接连接，而用串口1按照计算机链接方式协议用VB示例将PLC与计算机进行连接。
计算机与PLC通信提供的是一个读写程序。
破碎机变频调速PLC控制系统
摘要：设计了适用于水泥熟料契约碎机的带有能量回馈装置的变频调速PLC控制系统，利用能量回馈技术克服了制动过程中破碎机在惯性引起的泵升电压，利用PLC完成各种逻辑控制，实现了破碎机的低速、间歇运行。
关键词：变频调速 能量回馈 PLC 破碎机
1.引言
变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速己成为一种必然趋势。在水泥粉磨工艺中，环磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为提高磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。水泥生产工艺决定了水泥立窑放料每次持续2～3分钟，但几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24小时连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎机具有相当大的惯性，不易频繁启停，使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压引起保护电路动作，使系统无法正常工作的问题。
针对系统的以上特点，本文设计了破碎机变频拖动PLC控制系统，利用变频器实现破碎机的变频调速和软启动，利用再生能量回馈单元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压，利用PLC实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的工作与立窑放料同步，实现间歇运行，从而在改善工艺控制质量的大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可靠，节电率可达60%以上。
2粉磨工艺流程
水泥粉磨工艺流程如图1所示。熟料出窑后由提升机送入熟料库，熟料、混合材、石膏按重量配比后进入皮带机，出皮带机的物料先入磨前提升机，再输送到回转筛。回转筛筛余粗料入立
筛下的细料则入水泥磨。成品从旋风式选粉机细粉出口入成品库。立窑每放料一次，由窑口处的远红外测料仪检测到放料信号后，启动链式输送机输送物料，每次持续2～3分钟，间隔2～3分钟，开始下一次放料和产料。改造前熟料破碎机由工频电源直接供电，在立窑不放料时，则处于空转状态（空转率达50%），浪费大量能源。由于破碎机运行速度过高，在放料时，也存在严重能源浪费。对其进行变频改造能够产生巨大的经济效益。
3系统硬件设计及工作原理
本系统主要由变频器、可编程控制器PLC、能量回馈装置和远红外测料仪组成。现分别介绍如下：
（1）变频器。水泥熟料破碎机属于大惯性、近似的恒转矩负载，对变频系
统有特殊要求。保留原交流电机，选用FRN37G9S-4CE型恒转矩负载专用通用变频器，它具有转矩矢量控制、转差补偿、电压AVR自整定以及负载转矩自适应等一系列先进功能，在无速度传感器的开环运行条件下，采用磁通矢量控制和电机参数自动测试等功能后，其调速性能达到甚至高于直流调速系统性能。变频器接线原理如图2所示，所有动作都由PLC控制。J10为能量回馈单元内部继电器，当能量回馈单元出现故障时，J10断开，使主频器THR端子OFF，可瞬间封锁U，V，W输出，经PLC（J5＝on）产生系统故障连锁和报警。
（2）可编程控制器PLC。可编程PLC因其性能可靠、操作方便、程序修改简单及适应恶劣工作环境等特点而深受水泥行业科技人员和维护人员的青睐。本系统选用富士公司的FLEX-PCNB0-P14型PLC，完成系统的逻辑控制及手动/自动、工频/变频转换和故障知切换等功能，控制灵活方便。图3是其输入输出外部接线图。当远红外测料仪检测到窑口出料信号，继电器J4吸合，经PLC延时30s后输出Y10＝on，启动变频器开始运行，破碎机开始工作。根据现场工况的需要，将变频运行给定频设为43Hz。当立窑放料完毕，继电器J4失电，PLC延时30s后输出Y10＝Off，变频器按设定的制动时间减速停车。当遇到设备故障或特殊情况需要停车时，可按下停止按钮TA1，PLC输出Y11=off，此时破碎机运行于自由停车状态，并在减速到零后，输出Y12＝off，断开变频器。
系统设有工频/变频运行切换开关K4以及手动/自动运切换开关K5。
在一般情况下系统要求变频运行，K4置于“变频”位置，X2=on，PLC输出Y12=on，系统进入变频准备状态；如果变频器故障，可将K4置于“工频”位置，X2=off，PLC输出Y12=off，破碎机工频运行，可继续使用。K5用于决定破碎机的工作状态是连续恒频运行还是根据水泥窑送料信号断续调频工作。当K5置于“手动运行”位置，PLC忽的工作状态是连续恒频运行还是根据水泥窑送料信号断续调频工作。当K5置于“手动运行”位置，PLC忽视继电器J4的状态，仅根据启动和停止按钮QA1和TA1的动作控制破碎机的启制动运行；当K5置于“自动运行”位置，则PLC根据有无“送料信号”经延时滤波后控制破碎机的起制动运行。
（3）再生能量回馈装置。由于水泥立窑放料是间歇运行状态，破碎机属大惯性负载，存在着调速装置制动时产生的再生能量的处理问题。通常的处理方法是将再生能量通过设置在变频器直流回路中的制动电阻放电以热的形式消耗掉，以达到系统制动的目的。这就存在着电阻器放置的问题以及在制动时间长或需要连续制动运行的场合，电阻温升的限制。而能量回馈单元可进行连续的再生制动。我们选用了富士公司的RHR系列能量回馈装置，相对电阻制动方式，本装置可大大节省空间，安装场所的自由度大，制动产生的热量也大幅度减低。
图4表示变频器和能量回馈装置的连接方式。主回路部分，由晶体管桥、限流电抗器组成。能量回馈装置和变频器的直流回路连接。电动机电动运行时，由变频器内部的整流二极管从电网侧提供电能；电动机再生发电运行时，在变频器直流侧面产生较高的泵升电压，当泵升电压高于610V，二极管导通，通过能量回馈装置将再生能量回馈到电网侧，变频器直流侧电压被限制在610V以下。晶体管桥、电网是同步进行通断的。限流电抗器2ACR的作用是限制回馈电流，平衡压差。晶体管开通时，限流电抗器的作用下，装置以有源逆变方式将再生能量送回电网。“TA”为紧急停车按钮，为设备故障或需要紧急停车时备用。
4.PLC的程序设计
PLC软件采用梯形图语言，实现各种逻辑控制、变频器起制动控制及手动/自动、工频/变频转换和故障自切换等功能。程序框图如图5所示。
5.运行结果
上述系统已于1998年8月在山东省某水泥厂投入实际运行。系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速度连续可调。电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。系统在变频运行条件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行，发出声光报警信号（内部可选）。根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43Hz，系统运行电流为27A，运行电压280V，改造后的系统平均每年耗电5.7万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50Hz，运行电流为32A，运行电压400V，平均每年耗电19.42万度。改造后的节电率为70.6%。该系统的突出优点如下：
（1）利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破机
的低速、间歇运行特点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。
（2）利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效保
证了变频器的安全运行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电机过热、控制回路保护及报警。
（3）利用可编程控制器PLC实现了各种逻辑控制、变频器起制动自动制
及手动/自动、工频/变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全。