PLC、变频器智能控制排气风机(1).pdf

科 学 理 论 P L C、 变频器智能控制排气风机 蹙溻 王晓 岗 首钢 长治钢铁有 限公司炼钢厂 摘要 目前， 钢铁企业正面临严重危机， 各企业都大力进行降本增效， 针对连铸机排气风机不进行调速全速运转， 能源浪费严重、 电能消耗大， 利用 P L C和变频调速技术 ， 利用变频器的多段速 功能对风机进行速度控制。从而减少能量的损耗 。 一 、情况简述 我厂连铸 车间有 四台排气风机 ， 功率都为 1 l O K w， 用来作 为连铸车 间 二冷室 的排气通风、 降温 除湿 。根据连铸机各流冷却水用量通过 P L C利用 变频器的多段速功能对排气风机进行调速， 以减少能源的损耗 。由于 不同 钢种、 不同生产节奏 、 不同流数对各流用水量的要求不同， 导致二冷室 蒸汽 量也不 同， 因此对排气风机转速的需求也不同。根据各流冷却水流量 的具 体情况 ， 设定排气风机 的运行频率 ， 实现 自动调节频率的要求 ， 以便达 到节 能增效的 目的。 二、 实施方案 P L C采集各流冷却水流量并进行累加后， 根据设定要求相应 的输 出点 动作来控制变 频器的多段速按设定频率运行。 根据冷却水流量 与设 定变频 器按 3个速段进 行运行 。 频率设定要求如 下表 冷却水流量和需求频率对应表 项 目 冷却水流量 对应变频器输 出频率 备注 l 二冷水流量≤1 0 0 m 3 ／ h 3 O H Z 2 二冷水流量≤1 2 0 m 3 ／ h 4 0 H Z 3 二冷水流量≤1 3 5 m 3 ／ h 4 5 H Z 三、 硬件设计 l 、 P L C选型 本系统 P L C为此系统的控制核心 ， 本项 目的输入信号有 两种 ， 一种是 启 、 停控制 按钮的数字量输入 ， 另 一种是各流二冷 水流 量计信号作为 P L C 的输入模拟变量 ，经过 P L C的输入接 口输入到 内部数据 寄存 器，然后在 P L C 内部进行逻辑 、 算数运算或 数据处理后 ， 以输 出变量 的形式 送到输 出 接 口， 从而控 制变频器来驱动电机来控制 电机 的运行 。 自从 P L C技术在工业领域 中得到广泛应用 以来， P L C产品 的种类越来 越多 ， 而且功能也 曰趋完善 。当前工业领域中应用的 P L C既有从 美国 、 日 本 、 德 国等国家进 口的 ， 也有 国 内厂家组 装或 自行开 发的 ， 已达上 百种型 号。因此合理选择 P L C就非常的有意义 。我们从以下四个 方面来选择 1 P L C机型选择 。机型选择的基本原则是在 能够满足控制 要求及保 证运行可靠、 维修方便的前提下， 力争最佳的性价比。 ①在结构形式上选择 整体式。 ②在安装方式上选择集中式。 ③在功能要求上选择只有开关量控 制， 具有逻辑运算 、 定时 、 计数等功能的小型 P L C 。 ④机 型统 一。 对于一个企 业应尽可能使用机型统一的 P L C ， 有利于备件的采购。 2 P L C容量选择 。容量选择包括 I ／ 0点数和 用户 程序存储 容量的选 择。 q v o点数的选择。 由于P L C平均I ／ O点的价格还比较高， 一般情况下 I ／ O点是根据被控对象的输入、 输出信号的实际个数， 再加上 1 0 ％一l 5 ％的 备用量来确定。 ②用户存储容量的选择应按实际需要留2 0 ％ 一3 0 ％的余量 来选择 。 3 I ／ O模块 的选择 。P L C输入模块的作用是用来检测 、 接收 现场 输入 设备的信号， 并将输入的信号转换为 P L C内部接收的低 电平信 号。①输入 信号的类型选择 。常用 的输入信号 类型有三种 直流输 入、 交流输 入和交 流／ 直流输入， 根据需要我们选择直流输入②输入信号电压等级的选择。有 5 V 、 1 2 V、 2 4 V、 4 8 V、 6 0 V等可供选择， 根据 现场输入 设备 与输入模 块之间的 距离来考虑我们选择 2 4 V电压 。 综合 以上几个方面考虑， 决定选用西 门子 S 7 3 0 0型号 的 P L C ． 2 、 变频器选型 变频 器是利用 电力半导体 器件 的通断作用将工频 电源变换为另 一频 的电能控制装置 。现在使用 的变频 器主要使用 的是交一 直一 交方 式 V VV F 变频或矢量控制变频 ， 先把工频交流 电源通过整流器转换为直流 电源 ， 然 后再把直流电源转换成频率、 电压均可控制的交流电源以供给电动机。 变频器在选型上应注意 以下几点 1 采用变频 的目的 恒压控制或恒流控制等 。 2 变频 器的负载类 型 如 叶片泵或容积 泵等。特别注意负 载的性能曲 线， 性 能曲线 决定了应用 时的方式方法 。 3 变频器与负载的匹配 问题 ①电压匹配 变频器的额定电压与负载的额定电压相符。 ②电流匹配 普通的离心泵， 变频器的额定电流与负载的额定电流相 符 。 ③转矩匹配 这种情况在横转矩负载或有减速装置时有可能发生。 考虑 以上三 个方面 因素决定选用西 门子 MM4 4 0变频 器。 四、 软件设计 为 了更好的监控排 气风机 的运 行运行情况 及与二冷 水流 量的 匹配程 度 ， 应用 S t e p 7及 WI NC C来进行控制程序及监控程序的开发设 计。 五 、 节能效果分析 1 、 理论节能分析 风机 的机械 特性具有 二次方律特 征， 其流量 ， 风压与消耗 功率与转速 n的关系 ， 如图所示。 l O O l