一、概述
株洲硬治合金厂专业生产各种硬质合金刀具，其设备中拥有大量的高温冶金炉和后处理设备，这些设备需要连续供水保证其运行。由于近年来该厂设备电网发生过几次问题，导致冷却水泵停转致使炉内合金刀片大批报废损失巨大。因此客户提出一旦电网故障，要求水泵系统能继续正常工作1小时左右。
根据客户要求，设计了一套PLC＋变频器＋电池的三相智能化变频应急电源EPS（Emergency Power Supply）。该应急电源主要为重要负荷中的电动机提供一种可变频的三相应急电源系统，电动机的应急供电及其启动过程中对供电设备的冲击。可广泛应用于各种水泵、喷淋泵、排烟风机或其他工业设备的电动机。
二、应急电源系统的功能与实现
该电源系统采用美国艾默生公司的PLC为其控制核心部件，整合了艾默生高频开关充电模块、逆变/变频器等部件。通过艾默生可编程控制器PLC灵活切换主路、旁路和应急电源三种运行方式。满足各种现场需要并提高了系统的稳定性和可靠性。
图一
本系统采用美国艾默生公司的EC20系列可编程控制器为控制核心，它具有以下优点：
1） EC20系列PLC属于小型可编程控制器，可有于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。
2） EC20的可靠性高。可用梯形图、指令表和功能块图三种语言来编程。用户更易于掌握、操作更方便。内置有计数器、PID控制器，支持多种通讯协议，I/O端子排拆卸容易。
3） 良好、方便的扩展性能。可扩展多个I/O模块和特殊功能模块。
4） 支持在线修改用户程序，提供方便的监控调试手段。
系统控制原理如图一所示：
三相电压监测仪实时监测进线母线电压，经内部变换后输出4－20mA送到EC20-4AM模拟量模块中进行，电压超限、缺相、掉电判断。一旦检测到上述故障通过EC20－3232BRA主机发出相应的控制指令，控制相应的电池接触器吸合维持变频器母线电压实现交流断电后通过直流供电。一旦PLC系统检测到电源恢复正常，电池接触器延时30S后断开（防止电网来回波动导致，频繁切换），变频器恢复交流供电。
在此过程中变频器输出不会中断，交直流供电切换时间小于30ms，满足客户水泵在电网故障情况下不停机运行。
同时系统设计了多种运行模式。用户可通过选择开关，选择自动、手动控制方式，主路、旁路和应急三种运行模式。
主路模式：水泵由变频器输出控制，电网正常时变频器由交流供电，一旦电网故障改 由电池组供电。
旁路模式：水泵由星三角回路控制，主要用于系统检修或变频故障时的备用运行提高系统可靠性。此模式下一旦电网故障水泵将停止运行。
应急运行：不管此时电网是否发生故障，系统均强制切换到电池供电模式。主要用于电池维护和功能验证。
三．系统PLC电路及软件的设计
PLC系统软件部分主要实现以下功能：三相电压检测、电池电压检测、高频开关充电模块和逆变/变频器的监控、逻辑控制输出、故障报警、保护等功能以及主备泵自动互投。
PLC系统硬件电路图如下：
四．系统的结构优点如下：
三相智能化变频应急电源依托艾默生EC20系列PLC为核心部件，整合了艾默生高频开关充电模块、EV2000逆变/变频器等部件。
该架构组建的EPS 最主要有以下几点优势：
1、运行可靠：
“运行可靠”是该种架构EPS最主要的特点。PLC作为一个非常成熟的产品，已经得到了大批量的应用。无论是技术、元件、生产，都形成了相当的规模。艾默生系列产品，质量可靠，性价比极高，保护功能完善。由此EPS的可靠性也得到了可靠的保证。
2、变频控制：
加入变频器组建的EPS，同样具备了变频器的各项功能。可以实现变频恒压控制、变频调速和变频软启动等等功能。
3、保护功能完善：
大部分保护均可以通过PLC编程完成。因此该系列EPS有过载、过流、过压、缺相等等保护电路，系统更加可靠。
五．结论
基于艾默生PLC的应急电源系统实现了无人职守化自动控制。不仅实现了应急供电，降低启动电网冲击的目的，而且还提高了系统的稳定性和可靠性。用户在使用艾默生的PLC时，对其简洁的编程界面，灵活的编程方式，方便快捷的在线监控、调试赞不决口。
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