PLC—5／15可编程控制器在主风机控制中的应用.pdf

￡ ． 崦， P L C一5 ／ 1 5可 编 程控 制 器 在主风机控制中的应 用 7，， 、 哆 仪表 分 厂 钱 玉洪 一 ，P L C可编 程控制 器 一 慨述 P L C 是 可 编 程 控 制 器 的 简 称 P r o g r a mma b l e L o g i c Co n t r o l l e r ， 1 9 6 9年 在 美 国首先出现 ， 目的是 用来取代继电器， 执行逻 辑、 计时、 计数等顺序控制功能 ， 建立柔性程 控 系统 。因此 愈来愈 广泛地 应 用在 各种 自动 化领域 内 。 二P L C 的基 本组成 P L C从 广 义上 讲 也是 一 种计 算 机 系统 ． 它 与一 般 的计 算 机控 制系 统一 样 ， 也具 有 中 扦 部 控 制 胜 点 央 处理 器 cP u。 存 贮 器 电源 ， I ／ 0 接 口等 部 分 。 倒如， 一台控翻开关量的P L C的基本组 成 如 图 1所 示 。 它 由 C P U 组件 、 电源组件 、 l ／ 0组 件 、 编 程器组 成 。 操作 人员将事先 编好的 程 序 指令 通 过 编 程 器送 入 C P U 组 件 ， C P U 组 件把程序 指令按 一定的顺序从 内存 中调 出 ， 并在和 1 ／ 0 组 件 交换信 号 时连续 地 进行 翻译 和 程 序处 理 ， 而 后按 照 指令 内容 对外 部 受控 元件执 行 各种 动作 。电源组件将 直流 电 源 供给 CP U 组 件 和 1 ／ 0组 件 。 田 1 P L C系毵曲基本组成方块 圈 ----P LC的软件 概述 在 P L C 中软 件分 系统 监 控 程 序和 用 户 程序两 部分 ， 监控 程 序 由 P L C制造 厂编 制 ． 是每 一 台 P L C必备 的软 件部分 ， 用于 P L C本身 的运 行 ．这里不再赘述 。 两 用 户程 序 是 使 用者编 制 ， 它是 针对控 制对象的． ～ 维普资讯 4 8 胜蓐 科技 1 9 9 6年 用户程 序包 括 1 、开 关量 的 罗辑控制 2 、模拟量的运算及闭环控制 3 、操 作站 系 统 四P LC-- 5 ／ 1 5的性 能特 点 1 、P L C 的 规 模 5 1 2点开 关 量 输 入 和 5 1 2点开 关量 输 出 。 2 、编程方 式 悌形图法 3 、能 在 线编 程 。一般 的小型 P L C做不 到这 一 点 ． 必须 脱 机离线编程 。 4 、 主要功能有 逻辑和算术运算 、 计时、 计散功 能、 通 讯 功能 、 A／ D． D ／ A转 换功能 等， 因此特别适 甩于以开关量为主， 有少量模 拟量处 理 的系统 。 5 、工作 电压 l 2 0 VAc 6 、使 甩环境温 度 O ～6 O ℃ 7 、相 对 湿度 非冷 凝 5 ～9 5 。 五 P L c一5 ／ 1 5的硬件 组成及作用 我厂一 倦化新主风机上使用的 P L C， 是 美 国 AB 公 司 ALL E N B R ADL I E Y 的 产 品， 每 台主 风机用 1台 P L C 来控制 。 如图 2 所示 ， 每台 P L C由 1块主机卡 C P U模块 、 3 块开关量输入模块 、 3 块开关量输出模块、 l 块 电源 模 块 、 l块 模 拟 量输 入 模块、 l块模 拟 量 输出模 块组成 。 0皱 1皱 2组 3组 4组 5组 开 关 开 美 开 关 开 关 开 关 开 关 模 拭 模 担 PL C s ／ 1 5 量 棺 量 t 量 糟 量 输 量 糟 量 糟 电 源 量 糟 量 t 主帆 人 模 出 模 人 模 出 模 入 模 出 模 模块 入 模 出 羹 块 块 块 块 块 块 块 块 图 2 P L c一5 ／ 1 5的硬 件组 成 主机 卡也 叫 C P U 模块 ． 具有 4 K Wo r d s 的 RAM ， 8 K w0 r d s的 E E PR OM 。系统监控 程 序存 贮 在 E E PROM 中 ． 可作永 久性贮 存 。 用 户程 序存 贮 在 RAM 中， 需 要 电源 或 电池 来 支撑 。主机卡 是 P L C的心脏和 大脑 。 输入 、 输出 模块为 2措式 3 2点 I ／ O模 块 。即每个 1 ／ 0模块上共有 3 2点信号 ， 其中 输入信号为 l 6点 ， 输出信号为 1 6点。 I ／ O模块是 P L C与过程的接 口， 现场各 种信 号开 关 ， 如 压 力开关 、 温 度开关 、 阀位 开 关 、 本特利表报警接点以及各种启停按钮 ， 都 是通 过输 入模 块 引入 P L C． 输 出模块 的 作 用主要有 t 和 信 号灯一 起 组成声光报警器 ， 控制各种一位指示灯及泵、 风 机 的开 、 停 指 示 灯 ， 控树 中 同继 电器 ， 将各 类 启动 、 停止信 号 送给 电气专业 。 电源 模块 相 当 于一 个 电 源分 配鼍 ， 它将 交流 1 2 0 V 电压加 给各 种模 块 。 模 拟输 入 模块 能接 受 4 ～2 0 mA 模拟输 入信号 ， 这些信号有来 自风机入口流量、 入口 温度变送器的信号 ， 有来 自入 口导叶、 放空阀 的阀位信号 ， 有来 自电工功率变进器的信号 ， 也有来 自 MO OR E表 的公 用控制导叶的信 号 。 模拟 输 出模块 是 将 4 ～ 2 0 mA 信号 送到 入 口导 叶和放 空 阀上 ， 以控制 其 阀位 。 、 P L c s ／ i s在主凤机控制中的应用 我 厂第 一 催 化装 置 的两 台 HR一4 z 3主 风机是 1 9 9 2年从美国簋莱赛公司引连的． 电 动机是德国西门子公司产品 。这两台帆组的 控制部分 ， 除了现场一次表 和本特利状考监 测表 以外 ， 所 有 的显 示 、 调 节 、 报 警、 嚷t功 维普资讯 第二期 胜炼 科 技 4 9 能 ， 均由一台 P L C一5 ／ 1 5 可编程控制器来完 镄控制中的应用 成 ， 实现 了 自动 开 车 、 自动停 车 的操作 方式 。 一 主风 机安全开 车联锁 系统 下面通过 三 个倒 子 ， 简要说 明 P L C在联 程 序阶梯 图如 下 Ru n g 5 0 i 油压低报 警 入 口导 叶全 出口阀全开 放空闷垒 开 I - 泵歪一 风机启动 压力开关 关限位开关 限位开关 限位开 关 滑计时■ 允许 PS L 1 01 I|0 0 0 I l O O O Il 0 0 0 I 1 00 0 T4 l 1 1 B3 ； ； - ． ⋯⋯ ⋯⋯一 ] [ ⋯⋯ ⋯⋯一 ] [ ⋯ ⋯⋯⋯ - - ] [ ⋯⋯⋯ ⋯一] [ _ - ⋯ ⋯ ⋯ 一 ] [ _ ⋯⋯⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯ 0 7 l 2 1 7 1 5 DN 1 2 8 Ru n g 5 l 2 风 机 启 动按钮 再 启 动 闭 愤 计 时器 风 机停 止 按 钮 Il 00 2 T4 |3 I|002 ⋯] [ ⋯ ⋯⋯⋯一 ] [ ⋯⋯⋯． _ ⋯ ] [ ． 一 0 0 D N ；0 1 B3 ⋯⋯一 ] [ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯⋯⋯⋯一 1 30 墨 著 罾 嚣 教 呈 动gtl, 启 动 动 允 许 止 按 钮 丰 联 愤 。二 二 一 ● 幢 翻 主 ⋯ ⋯⋯ ] [ ⋯ ⋯ 一 ] [ ⋯ ⋯] [ ⋯ ⋯ 一 ] [ ⋯ ⋯ 一 ] ／ [ ⋯⋯ 一 3 ／ [ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ； ⋯ ] [ ⋯⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯⋯ ⋯ 维普资讯 5 0 胜 蝽 科 技 1 9 9 6年 风机 驱 动 电 机 启动威磁 启动将危险报警点提高 3倍计 时 器 ； T I ME R O ND E L A Y j Tl ine r T4j 7 i Ti me b a s e 1 ． 0 ⋯ ⋯ ⋯ - ；P r e s e t 5 i Ac c u 0 1 ⋯．．⋯．⋯．⋯⋯．．⋯⋯．．．．． ．j Ru ng 5 l 1 5 启动 将危I 垒报警 风机 驱动 电 点 提 高 3倍计 时 器 机 启动 威 磁 T4 t 7 Ij 0 01 ⋯⋯⋯⋯⋯-] ／ [ ． 1 ⋯ ⋯ ⋯⋯一 ] [ _ ‘ ⋯⋯ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯- DN O 0 ； 程 序 图简要说 明 阶梯 5 0作为风机 启动条件确认 当 润 滑油 压 正 常 ， 八 日导 叶全 关 ， 出 口阀、 放 空 阀 全开 预 润 滑 3 0秒后 ， 满足 了所 有 唐动条件 ， 则 B 3 ／ 1 2 8 软继电器 带电， 其触点迭到阶梯 5 3程 序 中 。 阶梯 5 2为系统启动程序步。 当主电机 一 邀 电 ， 计 时器 T4-3 设 定值 为 6 0 0秒 就 开始计时 ， 计时达 6 0 0 秒后 ， T 4 3 ／ D N触点 闭合 ， 而 I0 0 2 ／ o I 、 B3 ／ 1 2 9 、r - 0 0 1 ／ o o这 时都是闭合的， 按风机启动按钮 ， I 0 0 2 ／ 0 0 闭合 ， 则 B 3 ／ I 3 0软继 电器带 电 ， 其触点 迭到 阶梯 53程序 中。阶梯 52中 ， B 3 ／ 1 3 0的 一 个触 点 作 自锁 甩。T43计时器是 为避免 仓促 启动 而设置的 。 阶梯 5 3为启动主 电机的综合程序步 。 Ru mg 5 {4 风机停止按钮 I-002 ⋯⋯⋯⋯⋯ ] ／ [ _ ． ⋯⋯ - - - ． ⋯⋯ ⋯ ⋯一 O1 启动 ； 提高 危险报 ■点 0 -0 。 2 ⋯⋯ 】⋯ 一 06 当 B3 ／ l 3 0 、 B3 ／ I Z 8触 点 曰 j 合后 ， I 0 0 2 O 1 、 B3 ／ 1 2 9 、I ；O O l ／ O O 、 B 3 ／ 1 3 1一直 闭 合 着 输 出线 圈 0 0 0 2 ／ 0 0带 电， 其触 点信 号通 过 中间继 电器 3 4 1迭到 电工 启动回路 ， 启动 主 电机 。 阶 梯 5l 4 、 5；l 5为一启动 保护 程序 。 它 利 用 3 3 0 0系列 本 特 利表 具有在 启动过 程 中提高报警设置点 的功能 T r i p Mu l f i p l y ， 当 风 机 驱 动 电 机 启 动 一 经 威 磁 ， 就 通 过 0；0 0 2 ／ 0 6 输 出线 圈 ， 给本特利表一外都触发 信号。 本特利表接到 这一触发信号后 ， 就将报 警值 指危险报警 提高 3倍． 当计时器 T4 7计 完 7 5秒 ， 该触 发 信 号结束 ， 本 特 利即进 八正常 运行状 态 。 二主风机 自动停车安全联锁系统 程 序阶梯 图如 下 自动 停车 程 序 齄发 B3 ⋯⋯⋯---⋯⋯⋯⋯一 L ㈣ ∞ l 1 维普资讯 第二 期 -__ ___ _ _ ___ ___一 报警器复 位 按 钮 I1 001 ⋯ 一⋯一 ][_ r - l 7 胜 炼 抽 压 驱 动 电 机 启 大 降 动 器 继 电器 PS LL l O 1 I1 001 It 000 ⋯ ][⋯ - - - - ⋯] [⋯ l 0 O】 科技 ●- ●一 抽泵 启动 油沮 启动器故 器停 车 过高 嗥检测 “ I S 哪一 1 0 1 I J 0 01 B3 I0 00 ⋯--] ⋯ ⋯ ⋯ ] [ ⋯⋯ ⋯ ⋯ ] ／ [ ⋯ 0 4 0 5 131 5 1 i 公用停 ； 车联 锁 B3 ⋯⋯⋯]r一 129 电机 过 载 B3 ⋯⋯⋯ ] ／ [ - _ ⋯ 1 3 5 Run g 5 t 5 j 放 空 阿垒 开 限 位 开关 rt 000 ⋯⋯⋯⋯ _ ] ／ [ ⋯ ； j 1 5 1 ； 自动 停 车 程 ； 序触 发 ； B3 i i ⋯ ⋯⋯ - ] ， L ～ ； 主 电 机 启 ； 动 融 j 轴 振 动 轴 瓦 沮 过大 度过高 V HH 一 1 0 l TSHH I‘0 01 I ‘091 ～ ][ } _ ⋯一⋯⋯ - ][ ⋯ 12 1 4 公 用 停车 联锁 B3 一⋯⋯一 ][ 129 出 口圈全 开 限位 开 关 I1 00 0 ⋯⋯一 ][ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 1 7 i 3 6 程序 图简 要说明 阶梯 5 4为 自动停 车触发 程序 。 根据 线 路 分 析 ， 正 常 运 行 期 间 ，r t 0 0 2 ／ 0 1的 常 闭 接 点打开 ， 所 以内部 软继 电器 B3 ／ 3 6正 常 不 带 电。当按 下 风 机停 车按 钮 时 ，f 0 0 2 ／ 0 1 的常 闭接 点 闭合 ， 使 得 B 3 ／ 3 6线 圈带 电。其 触 点进到阶 梯 5t 5程序中 。 阶梯 5 t 1 为一公用停 车联锁程序。从 P sL L一1 0 1到 B 3 ／ 1 4 1 ， 共 有 l 0个 停 机 因素 。 任 何一 个 动 作 ， 都 会触 发 内部 软 继 电器 B 3 ／ 1 2 9动作 。根据 原理分 析 ， 正 常时 B3 ／ 1 2 9线 圈带 电， 停 机 时 断 电。报 警器 复 位 按 钮 r t 公 用 停 车 鬟馈 B3 ⋯ ⋯ 一⋯ 129 停止 主 电机 o 0 0 0 2 ⋯⋯- ⋯ ⋯ ol 0 0 1 ／ 1 7 在这里作程序复位用 ， 开机前一定要 先 复 位 。 阶梯 5 5为一综合程序。当 B 3 ／ 3 6和 B 3 ／ 1 2 9任 意 一 个 动 作时 ， 都 能 使 输 出 线 圈 0 0 0 2 ／ 0 1动作 ， 其麓点通过 中间继 电器 3 4 2 送 到 电工 ， 使 主电机停止运转。不难看 出， 0 t 0 0 2 ／ 0 1线 圈正 常1 | 电 ， 不带 电则停机 。 三 主风机的防■振控捌系统 风机的防喘振莱筑是通过电器测量的功 率 N 和 通 过 测量 风枫 入 口瘴 量 和 入 口温 度 计算出的功 率 N 。 相比较 ， 来辩别风机是 否 处 于 稿振状 态 。 振 机 ． 一 ．n 制 酏 M O 0 程障 ～ ㈨ ∞ 掘姆 一 启序n l 1 维普资讯 胜炼 科技 1 9 9 6 盘 计 算 公 式 对机 l 0 l No -3 ． 5 5 5 5 Q。 3 5 0 ． 4 4 4 5 对 机 l 0 2 No 一 3 ．5 5 5 5 Q。 75 0．4 44 5 式 中 N。 风机运转 工况 下功 率 Kw Ru D g 6 1 0 风 机在 正 常运 行 时 T。 风机 入 口温度 ℃ Qo 风机入 口流量 ， NM’ ／ rai n 在 任何 工 况 下满 足 N。 N， 风机处 于正 常运行 工况 ； N。 ≤N， P L c发 出喘振报警 报 警后 如放 空 l 爵在 自动状 态 ， P L C 自动 打开放空 阀消除喘振， 当放空阀全开后， 仍消 除 不 了喘 振 ， 则 3 5秒 后 PL C 发 出喘振 过 大 停 机信 号 。程 序阶梯 图如下 T 4 ， 5 i L E S S T H A N o R E Q U A L ⋯⋯⋯⋯ ] [ ⋯ ⋯ ‘ S o u m A F 8，1 3 ⋯ ⋯ D N i Sou r c e B F 8 t 6；i 。 、 ‘’ ⋯⋯ ⋯⋯⋯‘ ⋯⋯⋯ ’ 晴 振 检 测 B3 一 ] [ _ _ ” 1 3 0 畸 振检 测 清零 B3 ⋯⋯ - ] ， [ ⋯ 1 40 Ru n g 7 f 3 主 电机 加 喈 振 ． 建计 时器 检测 ；T4 l Z B3 ⋯⋯⋯⋯ ] [ - ． ⋯⋯⋯ ⋯ - ] [ - ． ⋯ j DN 】 3 9 ■ 振 检 测 竺 放 空 一 控 倒 开 关 在 手 动 。 。 阶梯程序段 6 1 0中， F 8 1 3 表示风机 运转工况下的功率， F 8 t 6 表示 电器测量的 功率。两者在比较模块中进行 比较 ， 一旦 F 8 t l 3 ≤F8 6成立 ， 则相 当于 N。 ≤N 成 立 ， B 3 1 1 3 9线圈带电， 发出喘振报警。 阶梯 程 序段 7 t 3中 ， F 8 t 4 0表示 放 空 阀 的 阀位控 制信号 。由于 T4 t 2 [ D N 和 A D D j ； ； So u r c e A F8j 4 0 ；S ou r c e B 0 ． 0 3 3 0 0 j j De 5 t F8 4 0 j I 0 0 2 ／ 1 2正 常 时 闭合 ， 一旦 发生喘振 ， B3 ／ 1 3 9 接点即闭合 ， 加法 AD D 模块就开始工 作 ， 每次将 F 8 t 4 O加上一常数 0 ． 0 3 3 ， 周而 复 始 ， 直到 消除 喘振为 止。 通过上面三个倒子， 我们可以看出， P L C 在控制功能 、 灵 活性 、 可靠性等方面， 都 比继 电器 控制 系统 有很大 的优越 性 。 酏㈠ 佗 I 维普资讯