四循風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制PLC系統(tǒng)改造應(yīng)用

孔令峰

摘要：本文共分兩部分，第一部分著重介紹四循裝置控制系統(tǒng)組成，系統(tǒng)采用西門子公司的PLC系統(tǒng)；第二部分著重介紹如何實(shí)施四循風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制改造。

關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；自動(dòng)控制

中圖分類號(hào)：TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）01-0019-01

動(dòng)力廠四循F401、F402冷卻塔風(fēng)機(jī)為現(xiàn)場(chǎng)控制，控制室無(wú)法監(jiān)控風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，風(fēng)機(jī)調(diào)速也在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)，因此需改造為風(fēng)機(jī)調(diào)速遠(yuǎn)程手操控制，并將風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)引入四循控制室原有PLC系統(tǒng)監(jiān)視，F(xiàn)401、F402電機(jī)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示；遠(yuǎn)程控制電機(jī)為變頻，并增加正反轉(zhuǎn)切換功能，便于工藝監(jiān)控及操作。

1 四循控制系統(tǒng)組成

動(dòng)力廠空分二車間的四循裝置控制系統(tǒng)采用S7-400H系列西門子PLC控制系統(tǒng)，是西門子公司最新一代具有冗余及容錯(cuò)技術(shù)的PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以雙冗余的中央處理器CPU414H為核心，基于過(guò)程自動(dòng)化，中央處理器CPU進(jìn)行程序運(yùn)算處理，通過(guò)I/O模塊發(fā)送及接受指令，自下而上形成完整的全集成自動(dòng)化架構(gòu)。

該系統(tǒng)I/O模塊共5個(gè)NODE節(jié)點(diǎn)，每個(gè)NODE節(jié)點(diǎn)可掛6個(gè)I/O模塊，NODE節(jié)點(diǎn)之間的通訊，由雙冗余的IM153-2通訊卡來(lái)實(shí)現(xiàn)，CPU與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊，通過(guò)CP443-1以太網(wǎng)通訊卡來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中工程師站和操作站的通訊是通過(guò)以太網(wǎng)線來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

上編程軟件為SETP7 V5.4版本，采用梯形圖（LAD）編程組態(tài)，可實(shí)現(xiàn)各種邏輯運(yùn)算控制。上位機(jī)畫(huà)面系統(tǒng)是西門子WINCC 6.0系統(tǒng)，操作系統(tǒng)為WINXP。

2 實(shí)現(xiàn)四循風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制改造

在動(dòng)力廠空分二車間四循裝置風(fēng)機(jī)停運(yùn)期間，進(jìn)行風(fēng)機(jī)F401、F402控制改造技術(shù)攻關(guān)，敷設(shè)與電氣配電間之間的信號(hào)電纜，機(jī)柜內(nèi)重新配線，增加硬件地址，并且對(duì)數(shù)字量輸入卡和模擬量輸出卡進(jìn)行組態(tài)；主要是增加程序組態(tài)，分別對(duì)上位機(jī)和PLC系統(tǒng)進(jìn)行了程序組態(tài)修改，將風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)和風(fēng)機(jī)變頻控制增加到上位機(jī)畫(huà)面上，以便于工藝監(jiān)控及操作。

2.1 上位機(jī)畫(huà)面組態(tài)

在上位機(jī)WINCC軟件中進(jìn)行建立變量軟點(diǎn)，雙擊四循項(xiàng)目組態(tài)“Named Connections”，在文件夾NewGroup_4中建立變量軟點(diǎn)，其中對(duì)風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)YLHF401、YLHF402和風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制變量HF401、HF402為二進(jìn)制變量，風(fēng)機(jī)變頻控制變量為模擬量輸出變量HZ401、HZ402，即浮點(diǎn)數(shù)32位IEEE754變量，這些變量與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

（1）增加風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示，取一個(gè)電機(jī)的組圖，進(jìn)行色變組態(tài)。選擇F401、F402風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變量軟點(diǎn)，當(dāng)變量軟點(diǎn)YLHF401、YLHF402等于0，即選擇否/假，代表風(fēng)機(jī)停止，并且電機(jī)畫(huà)面變紅色；當(dāng)變量軟點(diǎn)YLHF401、YLHF402等于1，即選擇是/真，代表風(fēng)機(jī)運(yùn)行，并且電機(jī)畫(huà)面變綠色。

（2）增加風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制，取一個(gè)長(zhǎng)方形按鈕的組圖，進(jìn)行色變組態(tài)。選擇F401、F402風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)控制變量軟點(diǎn)，當(dāng)按下正轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，并且當(dāng)變量軟點(diǎn)HF401、HF402等于0時(shí)，代表風(fēng)機(jī)正轉(zhuǎn)控制，并且按鈕顯示變?yōu)榫G色；為了避免工藝誤操作，造成風(fēng)機(jī)損壞，對(duì)反轉(zhuǎn)按鈕進(jìn)行程序限制組態(tài)，即加入風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變量YLHF401、YLHF402等于1時(shí)，讓反轉(zhuǎn)的按鈕顯示灰色，無(wú)法進(jìn)行操作。反之，當(dāng)按下反轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，也是上面的組態(tài)，只是變量進(jìn)行取反。

（3）增加風(fēng)機(jī)變頻控制，取數(shù)據(jù)變量，進(jìn)行輸入數(shù)字顯示。選擇F401、F402風(fēng)機(jī)變頻控制變量軟點(diǎn)HZ401、HZ402的進(jìn)行直接數(shù)據(jù)連接，從而實(shí)現(xiàn)輸入0-50HZ的變頻控制，送到PLC中，進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理。

2.2 PLC控制系統(tǒng)編程組態(tài)

四循PLC系統(tǒng)為西門子S7-400系統(tǒng)，控制系統(tǒng)軟件由SETP 75.3軟件進(jìn)行編程組態(tài)，使用梯形圖進(jìn)行組態(tài)，下面具體描述PLC程序組態(tài)。

首先建立硬件地址，雙擊四循項(xiàng)目硬件組態(tài)“HW config”，分別建立數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸出硬件地址點(diǎn)，主要是風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制為數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出硬件地址，風(fēng)機(jī)變頻控制為模擬量輸出硬件地址，下面是具體的硬件地址表1。

風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和風(fēng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的輸入、數(shù)字量輸出硬件地址，可與上位機(jī)的變量軟點(diǎn)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)連接。而風(fēng)機(jī)變頻控制的模擬量輸出需要進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，才能通過(guò)AO模擬量輸出模塊，將流程圖畫(huà)面中的數(shù)據(jù)0-50HZ轉(zhuǎn)換成4-20MA輸出到電氣變頻器中，從而實(shí)現(xiàn)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)改造，實(shí)現(xiàn)了模擬量輸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制和風(fēng)機(jī)狀態(tài)顯示，實(shí)施后效果理想，方便了工藝調(diào)整遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速和監(jiān)視風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀況，不但減少了工藝勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，工藝監(jiān)控和操作也簡(jiǎn)便了，也安全可靠了，使得四循裝置安全生產(chǎn)更加平穩(wěn)，消除了安全隱患。

Abstract：This paper is divided into two parts， the first part focuses on the four-cycle device control system composition， the system USES the SINEMENS company's PLC system；The second part mainly introduces how to implement automatic control transformation of four-cycle fan.

Key words：PLC；control system；automatic control