西門子S7200在液體啟動柜自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭麗潔 李冰冰

1 設(shè)備簡介

雞西北鋼公司軋鋼廠現(xiàn)用的粗軋電機(jī)是2500W的三相異步電動機(jī)，2004年采用了液體電阻(又稱水電阻)啟動電機(jī)，由于液體電阻降壓啟動與其之前電抗器啟動方式相比，阻值可連續(xù)調(diào)整，啟動過程比較的平穩(wěn)等優(yōu)點，運(yùn)行效果較好。遺憾的是它采用的是傳統(tǒng)的繼電器控制，電阻液溫采用的是開環(huán)控制，在環(huán)境溫度較低、較高時不能正常啟動;又由于繼電器控制體積較大且較容易損壞，故維護(hù)量較大。后來為了節(jié)約資金，在現(xiàn)有液體啟動柜的基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造，控制器采用了西門子S7200，解決了上述問題，并應(yīng)用了溫度閉環(huán)控制技術(shù)，使其在季節(jié)、不同環(huán)境溫度、連續(xù)啟動情況下，電動機(jī)都能正常啟動。

2 工藝簡介

2.1 控制要求。

粗軋電機(jī)的液體啟動柜是在定子回路中串入水電阻。水電阻的阻值是靠伺服電機(jī)帶動機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)把上極板勻速從上向下運(yùn)動，兩極板之間的距離隨之均勻改變，阻值也由大到小直至零均勻的改變，電動機(jī)被均勻加速，平穩(wěn)啟動到額定轉(zhuǎn)速，從而完成了整個啟動過程。

2.2 硬件設(shè)計。

改造后的水電阻軟啟動采用PLC控制，考慮到整個控制系統(tǒng)輸入和輸出點數(shù)量較少(只有11個輸入點10個輸出點)，故選用西門子的S7200中的224型PLC作為控制器，其I/O的點是14/10，電源CPU/AC240V，最大負(fù)載輸入電流/100mA，完全能滿足系統(tǒng)要求。系統(tǒng)組成如圖一所示，液位檢測、溫控回路如圖二所示，I/O接線圖如圖三所示，控制面板如圖四所示，I/O地址分配圖見表一。

電路圖一﹑二﹑三中，QS1:主電機(jī)隔離開關(guān)，QF1:主電機(jī)斷路器，QF0:極板拖動電機(jī)斷路器，QF:電加熱器斷路器，SR:水電阻，ST1:溫控儀，TC:隔離變壓器，KM1為轉(zhuǎn)子短接的接觸器的主觸點，KM2、KM3為極板拖動電機(jī)正反轉(zhuǎn)接觸器的主觸點，KM4:制冷電機(jī)接觸器的主觸點，F(xiàn)U1—4:熔斷器，D1:極板拖動電機(jī)，D2:制冷電機(jī)，HL:柜內(nèi)設(shè)有照明燈，HL1—8信號燈，SB1—4按鈕，SQ1—5限位行程開關(guān)，KA1—3:中間繼電器。

2.3 軟件設(shè)計。

根據(jù)控制要求，在控制面板上設(shè)有按鈕試車(I0.2)﹑停車(I0.4)﹑極板下降(I0.5)﹑極板上升按(I0.6)﹑照明(HL)。狀態(tài)指示燈有(HL8)加熱電阻液﹑(Q0.6)啟動﹑(Q0.1)極板下降﹑(Q1.0)運(yùn)行指示﹑(Q0.2)極板上升﹑(Q0.4)允許啟動﹑(Q0.7)液位正常﹑(Q1.1)涼電阻液。水電阻啟動柜在使用過程中應(yīng)注意:啟動時水電阻的阻值對啟動電流影響較大，在啟動前，必須測量水電阻的阻值;調(diào)整好上下極板的距離，然后先試車，確認(rèn)設(shè)備正常后，再正式合閘啟動。

圖一

圖二

圖三

圖四

試車狀態(tài)動作順序如下:

1.→試車按鈕I0.2=1→極板下降按鈕被按下I0.5=1→極板不在下限I1.0=0﹑停車(I0.4=0?)→極板下降 Q0.1=1。

2.→試車按鈕I0.2=1→極板上升按鈕極 I0.6=1→極板不在上限I0.7=0﹑0.4=0→極板上升Q0.2=1。

運(yùn)行狀態(tài)動作順序如下:

1.→自動控制I0.2=0→允許啟動條件(極板上限I0.7=1 ﹑液位 I1.1=1 ﹑液溫正常 I0.3=0 ﹑ I0.0=0﹑ I0.4=0?)→允許啟動燈顯示 Q0.4→(I0.1=1，I1.0=0)→極板下降Q0.1=1→極板上升→QO.2→短接延時T40=1(從啟動指令I(lǐng)0.1=1開始延時100S之內(nèi))→短接運(yùn)行 Q0.0=1。

2.→自動控制(I0.2=0→I1.1=0 ﹑I0.3=1 ﹑I0.0=1)異常﹑短接超時T4O=0→綜合報警Q0.3→Q0.0=0，主電路自動跳閘;

3.→自動控制 I0.2=0→I0.0=1→Q1.1=O(啟動制冷電機(jī)D2延時100S)

或→自動控制I0.2=0→I0.3=1合開關(guān)QF啟動電加熱器。

3 結(jié)束語

改造后的液體啟動柜，其核心部分在電氣一次主回路上，由于PLC設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，其觸點是內(nèi)部邏輯的，可無限次使用，從而減小了維護(hù)量;并實現(xiàn)了全過程自動控制，啟動運(yùn)行可靠，具有很好的應(yīng)用價值。

圖表一 I/O地址分配表

［1］廖常粗.PLC編程及應(yīng)用［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005:5.

［2］西門子(中國)有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán).深入淺出西門子S7－200 PLC/［M］.北京北京航空航天大學(xué)出版社，2003:12.

［3］劉增輝.模塊化生產(chǎn)加工系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2005:7.