Control de la velocidad del motor de inducción mediante la salida analógica del PLC

La posibilidad de controlar la velocidad del motor de inducción solo existe con los variadores de frecuencia. Básicamente, existen tres modos diferentes a través de los cuales podemos controlar la velocidad de un motor de inducción.

• Usando una señal digital
• Usando una señal analógica de 0 a 10 V / 0 a 5 V / 4 a 20 mA / 0 a 20 mA, etc.
• Usando la comunicación Modbus, ya sea en modo RTU o en modo TCP/IP

Velocidad del motor de inducción

En esta publicación, utilizaremos una señal de entrada analógica con un rango de 0 a 20 mA para controlar la velocidad del motor. Este artículo muestra cómo controlar la velocidad del motor mediante la salida analógica del PLC. Vea el siguiente esquema para obtener una descripción general.

Para cambiar la velocidad del motor, se envía una señal de salida analógica de 0 a 20 mA desde el PLC al terminal de entrada analógica del VFD. La velocidad varía de 0 a 50 Hz a medida que los miliamperios aumentan de 0 a 20. En este tema, utilizamos seis puntos de salida analógica únicos del PLC inteligente S7 200 para controlar la velocidad de seis motores (cada motor tiene un VFD individual según la clasificación del motor).

El PLC utilizado aquí es la CPU Siemens ST60 de la serie S7 200 Smart que tiene dos módulos de salida analógica EM AQ04 acoplados a ella, mientras que el modelo de VFD es la serie ATV310 de Schneider Electric. La HMI de Siemens se comunica con la CPU ST60 para variar la velocidad de los motores desde su pantalla.

Antes de la lógica del PLC, consulte la configuración del hardware y los detalles de conexión a continuación:

Los módulos de salida analógica anteriores se agregan a la CPU ST60. Cada punto de entrada analógica de los VFD recibirá una señal de 0 a 20 mA de varios puntos de salida analógica del PLC.

Ahora, observe los detalles de los parámetros del variador VFD ATV310.

• 401: 01 (canal de referencia 1)
• 204.0: 0 A (tipo AI1)
• 204.1: 4 mA (parámetro de escala de corriente AI1 del 0 %)
• 204.2: 20 mA (parámetro de escala de corriente AI1 del 100 %)

Aparte de estos, los parámetros del motor deben configurarse en el grupo n.º “300” según la potencia nominal del motor.

El módulo de salida analógica también se denomina módulo DA o módulo digital a analógico. Según esta afirmación, un valor digital se traduce a miliamperios o voltaje de acuerdo con la configuración.

Los diferentes PLC tienen varios valores digitales que se pueden convertir en una señal analógica de voltaje o miliamperios. La serie Siemens S7 200 utiliza 0 para 0 miliamperios y 27648 para 20 miliamperios.

De acuerdo con el número de parámetro “204.1”, debemos determinar el valor digital en el que el punto de salida emite alrededor de 4 mA. Al utilizar el método de aciertos y errores, identificamos el valor como “5559”, en el que recibimos aproximadamente 4 miliamperios.

Según la discusión anterior, la frecuencia estaría en cualquier lugar entre 0 y 50 Hz, y los miliamperios en el PLC se representan como valores digitales. Cuando se suministra una frecuencia particular desde la HMI, se requiere algún ajuste de escala para obtener la frecuencia real.

Por lo tanto, podemos llamar a estos valores digitales valores “sin escala”. Ahora, para cambiar estos valores sin escalar a valores escalados, hay una fórmula a continuación:

OSH = 27648.0 (valor digital sin escalar para generar una señal analógica de 20 mA)

OSL = 5559.0 (valor digital sin escalar para generar una señal analógica de 4 mA)

ISL = 0 (límite inferior de la salida de frecuencia en Hz)

ISH = 50 (límite superior de la salida de frecuencia en Hz)

“Entrada” es la variable para configurar la velocidad del motor desde la HMI.

“Salida” es el valor digital escalado

Ahora, colocando estos valores en la fórmula y evaluando más:

Salida = [(27648.0 – 5559.0) *(Entrada – 0)/ (50 – 0)] + 5559.0

Salida = [22089.0*Entrada /50] + 5559.0

Salida = [441.78*Entrada] + 5559.0

Antes de evaluar la ecuación en la lógica de escalera, revise los ajustes de configuración de salida analógica en el software del PLC a continuación:

En el software MicroWin Smart del Paso 7, haga clic en la opción resaltada Ajustes del bloque del sistema disponible en la barra del “árbol del proyecto”.

En los ajustes del bloque del sistema, configure todos los canales de la primera tarjeta AQ04 y los canales 3.º y 4.º de la segunda tarjeta AQ04 con el tipo actual como resaltado.

Programación de PLC para control de velocidad de motor de inducción mediante salida analógica

Red 1:

VD200 almacena el valor de entrada o el valor de la variable que se establece desde la HMI en forma de frecuencia o Hz. Luego se multiplica por 441,78 y se almacena en VD204.

Luego, al valor en VD204 se le suma 5559 y se almacena en VD208.

El valor en VD208 es un valor de salida escalado evaluado en formato real. La parte fraccionaria del valor en VD208 se descarta y la parte del número entero se almacena en VD276 en formato de entero doble mediante la instrucción "TRUNC".

Después de eso, MW4 almacena este valor de entero doble en formato de entero. La dirección del primer canal del módulo AQ04, AQW16, es donde ahora se transfiere este valor.

Ejemplo: si VD200 = 41,5 Hz suministrados desde la HMI, entonces VD208 = [441,78*41,5] + 5559,0 = 23892,87.

Por lo tanto, para alcanzar 41,5 Hz, se debe almacenar 23892 en MW4 en forma de número entero.

Según el comentario de la red, el primer canal se utiliza para variar la velocidad del motor (cargador) en una de las aplicaciones.

De manera similar, las redes 2 a 6 están diseñadas para variar la velocidad de otros motores y ventiladores desde sus respectivos canales de módulos EQ04 utilizando VD212, VD224, VD236, VD248 y VD260 como sus puntos de ajuste de velocidad variable.

Según las conexiones del cableado, el segundo módulo EQ04 utiliza el tercer y cuarto canal; como resultado, las direcciones utilizadas son AQW36 y AQW38. Para obtener más información, consulte Configuración de bloques del sistema.