智能马达控制器的应用

SMC Dialog Plus智能马达控制器的应用案例研究 瓶片事业部 钱伟摘要：SMC Dialog Plus是美国ROCKWELL公司基于软起动原理开发的智能马达控制器。具有软起动、限流起动、可选择的突跳起动、双斜坡起动、全压起动等多种起动方式，同时还具有软停机，泵控制，预置低速，SMB智能马达制动、准确停机、带制动的低速运行等多种控制功能选择。还能实现直接计算机通信控制，在泵类、风机等机械负载中广泛运用。关键词：SMC智能马达控制器 限流起动泵控制满载电流一、 概述：SMC Dialog Plus是美国ROCKWELL AB公司基于软起动原理开发的智能马达控制器，采用大功率晶闸管作为主回路的开关元件，通过单片机控制它的导通角进行智能化控制，既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，减少机械震动和噪音，又能降低对电网的冲击。二、 SMC Dialog Plus的起动方式、控制功能和其他性能1 SMC Dialog Plus主要有以下几种起动方式：（1） 软起动：是最常用的起动方式，它将传统的降压起动从有级变成无级。起动时，电压迅速上升到初始转矩相对应的电压，然后依设定的起动时间逐渐上升，直至达到电网额定电压。在电压升高的过程中，当SMC Dialog Plus控制器检测到电动机已达到额定转速状态，输出电压将会自动切换到全电压。加速度时间可在030秒间调节，初始转矩在转子堵转转矩的090%范围内调节。（2） 限流起动：该方式为电动机提供一个固定电压的降压起动。当必须限制最大起动电流时，可使用此方式。电流限制幅值可在电动机满载电流的50600%之间调节；同时限流时间可在030秒之间调节。当SMC Dialog Plus控制器检测到电动机已达到额定转速状态，输出电压将会自动切换成全压输出。（3） 可选择的突跳起动：为电动机起动提供一个大提升转矩以克服负载的惯性。它能提供满载电流550%的附加电流，并且可以选择从02秒的突跳起动时间。（4） 全压起动：用于要求全压起动的场合，充当无触点开关使用。输送到电动的电压可在0.25秒内达到全压。（5） 双斜坡起动：这种方式在负载变化的情况下是很有用的。双斜坡起动允许用户从两个相互独立的软起动斜坡作出选择，分别设定起动时间和起动转矩。2 SMC Dialog Plus还提供了以下几种可选控制功能：（1） 软停机功能：适用于需要延长从滑行到停机时间的应用场合，时间可以在060秒内调节。当负载转矩大于电动机转矩时，负载将停机。（2） 泵控制功能：通过平滑地对电动机加速和减速，使离心泵在起动和停机期间减少水锤。微处理器分析电动机转速的变化，并发出指令控制电动机和降低在系统中产生喘振的可能性。起动时间可在030秒范围内调节，停机时间可在0120秒范围内调节。（3） 预置的低速功能：可应用于一般定位目的的低速运行。这种方式不适用于连续工作，因它减弱了电动机的冷却能力。（4） SMB智能电动机制动功能：用于要求减少停机时间的场合，SMC与一个机遇微处理器的系统结合，不需其他设备即可在电动机上加入制动电流，并且可在电动机满载电流的0%400%内调节。还具有在检测到零速时自动停机的功能。（5） 准确停机功能：可以对一般目的的定位，提供一种制动，把速度降到预置低速范围内，然后制动停机。（6） 加入制动的低速功能：对起动过程和从工作循环的后期制动到停机，提供一个平滑的低速。3 保护功能：SMC Dialog Plus控制器本身提供过载、失速、堵转、欠载，欠压、过压、三相电压不平衡等保护。还具有热记忆、在线监测功能，可以在电机运行过程中对设置的参数进行监测，从而了解电机的运行状况。（1） 过载保护：一般电机的过载保护是通过热元件来实现的。热元件在电动机起动的过程中很难避开电机的起动电流而产生误动作。而SMC内置的过载保护功能是根据I2t算法用电子装置来完成的，它可根据起动负荷的轻重即起动时间的长短不同来选择不同的脱扣特性曲线，对电机起到了保护作用。可以通过设置过载级别、过载复位方式选择、负荷系数灵活调整，以适应不同的场合，有很大的灵活性。（2） 失速保护和堵转检测：失速保护可供用户在010秒的范围内调节。堵转检测允许用户确定堵转的基准（最大可达电动机满载电流的999%），同时确定延时时间（最长达10秒），以便灵活应用。加强了电动机和系统的保护功能（3） 过频繁起动保护：可以设置每小时起动的次数，避免由于短时间内反复起动对电动机产生冲击。（4） 检测参数：可以对电源的电流，电压，电动机的热使用参数，运行时间，功率因素等进行检测，同时还可以在电动机运行的情况下读取设置的参数，可以通过故障代码显示最近的5次故障，具有热记忆功能（控制电源不断开的情况下，具有记忆功能）三、 SMC Dialog Plus在实际中的应用对于泵类、风机类负载，往往要求软起动、软停车。尤其是大功率的电动机，起动时的电流很大，若采用常规的星三角降压起动，由于在切换时会产生很高的冲击电流，对配电系统造成冲击，同时产生的冲击转矩，会引起风机和泵的机械震动，对设备造成损害。针对上述情况，以及SMC Dialog Plus的特点，我们在对固相缩聚一台200KW风机的控制中，根据其起动电流大、要求长时间运行的特点，使用了泵控制功能的限流起动。主要设置参数如下表：参数名称设定值参数名称设定值 SMC可选控制功能泵控制每小时起动次数3起动方式限流起动尝试再起动次数3斜坡时间#130 sec再起动延时10 sec 电流限幅等级380%过载等级15辅助触点1&2到额定转速闭合过载故障复位手动辅助触点#3故障时闭合电机额定功率KW200 KW泵停止时间30 sec 线电压380 V 欠电压等级75%电机满载电流360.0A欠电压延时2 sec负荷系数1.15过电压等级110%变换器比率630 A过电压延时2 sec电流互感器比率55同时采用了在主回路并联旁路接触器的接线方式，其控制原理图如下图所示：具有旁路接触器运行的SMC控制原理图图中：311SMC表示SMC控制器 311KM1表示旁路接触器 825MCM 表示SMC转换器端子号说明：端子号说明端子号说明11控制电源21未用12控制电源公共端22未用13控制器使能输入23未用14逻辑接地24未用15双斜坡/选择输入25转换器模块扩展端子排16起动输入26转换器模块扩展端子排17停机输入27转换器模块扩展端子排18内部辅助继电器公共端28转换器模块扩展端子排19常开辅助触点1（正常/达到额定转速）29常开/常闭辅助触点3（正常/故障）20常闭辅助触点2（正常/达到额定转速）30常开/常闭辅助触点3（正常/故障） 由上图可以看到，电动机起动时SMC运行，当达到额定转速时，内部接点18、19闭合，旁路接触器311KM1动作，运行电流从旁路接触器到电动机；若电机要软停车时，18、19断开，旁路接触器断开，SMC工作，使电动机实现软停车。从而实现了风机平滑、均匀稳定的起动和停车，避免大电机起动时对电网的冲击，减少机械震动和噪音。采用这种接线控制有以下优点：（1） 旁路接触器闭合和断开时SMC两端基本为等电位，大大延长了 旁 路接触器的触头寿命。（2） SMC仅在起动和停车时工作，可避免长期运行使晶闸管发热，延长了使用寿命。（3） 电机运行时可以避免SMC产生的谐波。（4） 当SMC发生故障时，可通过旁路接触器作为应急备用，保证了生产的连续运行。同时我们也看到，使用旁路接触器后，SMC对运行中的电动机因C不能对其电流进行监控而失去过载保护和参数测量，为了使SMC起到过载保护和参数测量的作用，采用了其产品配套的转换器825825MCM。在使用后，一直稳定运行到现在没有发生任何问题。四使用中的注意事项：1 参数设置时，只有在选择了泵控功能的情况下才可以使用限流起动方式。2 旁路运行时，用SMC提供电动机过载保护，必须使用转换器3 出厂设置时的过载保护等级为OFF，无过载保护。使用时必须设置一种保护等级和电动机的满载电流。4 参数设置完成后，应注意保存到EEPROM中，否则掉电后将丢失。五结语：SMC Dialog Plus智能马达控制器是一种性能优良的起动装置，是交流异步电动机起动器的首选产品。它具有的多种保护功能和起动方式，使我们使用和维护更加方便。以上是我在使用中的一些体会，不足之处敬请批评指正。参考文献：1 Bulletin 150 SMC Dialog Plus 控制器用户手册美国A-B公司。2 陈铨 SMC Dialog Plus及其应用 电世界2000年第2期