西门子PLC在石灰窑自动控制系统的应用.docVIP

西门子S7-200系列PLC在石灰窑自控系统中的应用 包头职业技术学院 董海英 摘要：文章介绍了S7-200系列PLC在石灰窑自控系统中的应用 Adoption of Industrial control production of Emerson in temperature control in oil boiler，and EC20(PLC) adoption in PID control. 前言：石灰窑自动控制系统原系统采用国产PLC进行控制，由于原有PLC抗干扰能力差，在恶劣环境下运行不稳定。现场经常处于高温、多粉尘的状态，导致PLC瘫痪而不能继续工作，因此根据现有工艺进行技术改造，应用西门子系列S7-200 PLC进行自动联锁顺序控制。 1、系统工艺原理图 1.1系统参数: 引风电机为11KW，鼓风2.2KW，炉排为1.5KW 设计采用EV2000-4T0110P（通用型）系列变频器，鼓风采用SK-4T0022G（矢量型，因为考虑到变频器体积较小，价格相差不多的情况下选择），炉排SK-4T0015G。具体系统主电路结构图及原理图如下： 控制原理：将现场热电偶信号（E型）送至温度变送仪表，除显示温度外，还将温度信号转换成4-20MA，送入EC20 PLC（EC20-4AD）模拟量输入端，经过PLC进行处理。EC20PLC模拟量输出端将PID计算出的给定信号分三路模拟量输出到三台变频器的给定。为保证鼓风、引风保证炉膛基本 负压的前提，因此具体变频器参数设置： 引风： F0.00=4 CCI模拟给定 F0.03=1 端子运行命令通道 F0.04=4 运转方向设定 F0.05=4 最大输出频率50HZ F0.07=4 最大输出电压380V F0.08=1 机型选择P（风机专用） F0.14=1 V/F曲线设定 F2.01=30 启动频率30HZ F2.08=0 停机方式（减速停机） FH.00=4 电机极数4 鼓风： 01=20最低转速 02=50HZ最高转速 03=5 04=10（加减速） 05=AIAU给定设置 06=5A 电机电流 16=4-20 电流输入（Ma） 41=FD 线性U/F控制 炉排： 01=5.0最低转速 02=40HZ最高转速 03=5 04=5（加减速） 05=AIAU给定设置 06=3A 电机电流 16=4-20 电流输入（Ma） 41=FD 线性U/F控制 1.2变频器的设置基本遵循如下原则： 鼓引风变频器控制风机，其机械特性属于平方转矩负载，因此其V/F曲线采用2次方曲线。同时，引风机的惯性比较大,因此其降速时间要求比较大，这是由于降速过程中变频器处于回馈制动状态 ，回馈能量将会造成直流侧母线电压过高而停机，因此，必须增长降速时间。同时，停机也要求软停车，能够延长风机的机械寿命。鼓风设置同引风差别不大，除了功率外几乎一致。但考虑为保持炉膛基本负压，必须将鼓风的升速时间要低于引风，而降速时间要快于引风。 炉排传动属于机械负载，因此炉排的控制方式为V/F基本控制或采用开环矢量控制，其低速时提供的转矩比较大，能够满足重载启动的要求，另外，系统要求的加减速时间都比较短，在5秒以内。 当检测点温度到达设定温度后，为保证温度稳定时间比较长，且要节约能源、降低损耗，因此引风、鼓风、炉排的最低运转速度分别设置为：30HZ、20HZ、5HZ。 2.1:硬件配置 由主机EC20-1410BRA、模拟量输入EC20-4AD、模拟量输出EC20-4DA组成。其中给定采用一块百特公司的数字给定表，可以人为设置给定值（4-20MA信号，在表上以百分数表示），给定信号送入EC20-4AD模拟量输入模块中，作为PID给定信号。另外安装一块温度数显表，该表除显示温度外，还将E型热电偶检测温度信号变送输出4-20MA信号，送入EC20-4AD输入模块作为PID反馈信号。PID控制程序是通过EC20编程软件CONTROLSTAR中调用固有PID控制子程序来实现出口温度PID恒定控制的。 2.2:连锁控制 连锁控制主要实现如下功能： 启动先启动引风、后启动鼓风，一般引风启动后3秒左右鼓风才能启动。 停车先停鼓风，鼓风不停，引风认为不能停车；引风发生变频故障，则鼓风立即停止。 故障报警、运行、停止指示通过PLC实现。 炉排不参与引风及鼓风连锁。 2.3:变频控制及温度PID程序 一、变频器接触器得、失电由PLC控制 二