PLC可编程控制器在顾桥压风机上的应用.pdf

煤矿 现代化 2 0 0 7 年第6 期 总第8 1 期 1 概述 P L C 可编 程 器 在顾 桥 压 凤机 的 应 用 淮南矿业集团顾桥矿 邹成学 摘要介绍了顾桥压风机电控系统的原理及西门子s 7 3 0 0型 P L C在顾桥压风机上的作用 关键词 压风机电控 S 7 3 0 0型P L C 工艺流程的 自动控制 顾桥矿为设计 8 0 0 1 0 OO 万 t 的全国特大型现代化矿井， 在矿井中为全矿风动工具供给动力用风的是广西柳州压缩机 厂生产的D1 0 0 ／ 8 0 4的平衡、 对称、 水冷式空气压缩机， 数量共 5台， 空气压缩机通过同步电动机直接拖动曲轴和活塞做往复 运动， 将气缸中的压缩空气源源不断的输送到井下， 每台每分 钟 可达 1 0 0 m 。 压风机电控系统由合肥煤炭设计院设计 ，主要由高压系 统 、 低压配电系统 、 励磁部分、 压风机 P L C控制系统和上位机 等部分组成 。整个控制工艺流程采用德 国西 门子公 司生产 的 可编程逻辑控制器 S 7 3 0 0型P L C控制， 压风机电控系统流程 图如图一所示 图中粗线为电源流程， 细线为控制信号和反馈 信号 。 图 1 压风机 电控 系统流程图 2 压风机的控制工艺流程 压 风机 的控制工 艺流程是通过西 门子 S 7 3 0 0型 P L C对 压风机运行的各种压力、 温度、 流量等参数进行采集、 处理， 在 P L C内部由程序控制， 实现压风机、 水泵、 电动闸阀、 供电等系 统的正常自动启、 停和相互问的闭锁， 对发生的故障分类进行 报警和跳闸。 实现压风机工艺流程的自动控制。 上位机是实现 人机交流的主要工具 ， 它通过 p r o fi b u s 通讯总线与各空压机控 制柜内的 P L C进行通讯，并将压风机工艺流程中重要数据和 故障进行集 中显示 ，操作人员可通过上位机对压风机的工艺 流程和工作状况进行实时监控。 3 控制系统的核心 一P L C的硬件组成 压风机 电控系 统的核心 是 由德 国四门子公 司生产 的 S 7 系列 的 S 7 3 0 0可编程控制器 ， 软件采用 S T E P 7编程 ， 该 P L C 是由框架和一些模块组成， 各模块的型号和用途如下 电源模块 输入电压为～ 2 2 0 V， 输出为 D C 2 4 V， 5 A， _丰要为 C P U模块和通讯模块提供 D C 2 4 V电源。 C P U模块 作为 P I E的核心模块， 是程序保存和执行的部件。 通讯模块 通过该模块， P L C能很方便的与上位机和触摸 3 6 屏进行通讯，上位机和触摸屏的所有控制信号通过该模块传 送到 C P U， 实现对压风机的工艺流程的控制。 数字输入 ／ 输出模块 该模块不仅有 1 6个数字输入通道 ， 而且有 1 6个数字输出通道， 是外部开关量信号进出P L C的接 口之一。 数字量输入模块 该模块有 3 2个数字量输入通道， 是外 部开关量信号进入 P L C的接 口 之一。 数字量输出模块 该模块有 3 2个数字量输出通道， 是外 部开关量信号进入 P L C的接 口 之一。 模拟量输入模块 该模块有 1 6个模拟量输入通道， 是外 部模拟的电流、 压力、 温度等信号进入 P L C的唯一接口。 4 压风机可实现的各种保护 4 ． 1 温度保护 温度保护是利用一体化铂热电阻 P T 1 0 0 对压风机各主要 部件进行温度检测，然后将检测到的温度信号再通过可编程 控制器的模拟输入模块将温度模拟信号变换成数字信号传送 到C P U内进行处理后， 参与控制和显示。 当温度达到报警或跳 闸时， 由程序执行报警或跳闸。 压风机的主要温度保护有润滑油温度、 冷却水排水温度、 一 级排气温度、 二级进气温度、 二级排气温度、 后冷排气温度、 风包温度 。 4 ． 2 压 力保护 压力保护是利用导压管将各部需要检测的压力源输送到 压力变送器 E T A 4 3 0 A 内， 压力变送器通过内部测压元件将 压力信号传送到压力变送器内部的C P U单元并进行处理， 经 过隔离配电器将信号变换成4 - 2 0 m A的电流信号后 ，再送到 P L C的模拟输入模块进行模 ／ 数转换和处理， 然后将此信号参 与程序的控制， 当压力达到报警或跳闸值时， 由程序执行报警 或跳 闸和显示 。 压风机的主要压力保护有润滑油压力 、 一级排气压力、 二 级排气压力、 后冷排气压力 、 风包压力、 冷却水压力。 4 ． 3 断水保护 断水保护是利用在中冷、后冷的回水管上加装的流量开 关， 通过流量开关内的传感器将水流信号经过内部信号处理器 处理后， 由内部继电器输出一个开关量信号， 此信号通过P L C 数字量输入模块进入 P L C内的C P U模块， 参与程序控制。 4 ． 4 励磁装置的保护 励磁装置 南北京 前锋科技有限公司生产制造 ，为微机控 制的同步电动机励磁装置， 它是以电力电子技术、 现代控制理 论和微机控制技术相结合的新一代励磁调节控制装置，它采 用智能化软硬件设计，大大减少了整机的操作和维护的工作 量。这种励磁装置彻底解决了老式励磁装置存在的起动脉振、 投励滑差捕捉不到 、 投励冲击 、 运行中起动电阻发热等问题。 维普资讯 煤矿 现代化 2 0 0 7 年第6 期 总第8 1 期 煤气输配站计算机监控系统 汾西矿业集团公 司洗煤厂 张秀君 摘要Wi n C C Wi n d o w s C o n l C e n t e r ， 窗 口控制中心 是西门子公 司 I E M E N S 实现 P L C与上位机之 间的通讯及上位机监控画面的制作的组态软件 本文以煤气输配监控系统为例， 介绍了W i n C C与P L C 3 0 0 的通讯 组态， 并对 通讯 连接下 的变量进行 了定义 ， 同时， 对不 同监控 画面的组态也进 行 了详细 的描述 ， 使监 控画面的显示跟随现场变量的改变而动态改变。为了系统安全的目的， 还对不同用户的权限进行 了限制。 关键词wi n c c 组态人机界面变量报表 近几年来， 煤气这一节能、 无污染的燃料越来越广泛地被 社会界所认可。但由于其易燃、 易爆等特性使得其监控显得尤 为重要 ， 而且， 煤气输配一般在露天地进行， 这就给工作人员 带来了很大的不便， 使得室内监控成为必然。 Wi n C C组态软件功能强大． 具有标准的 O P C接口． 提供用 户可以自由设计的脚本功能，并且能对过程数据进行归挡和 进一步处理 ， 能很好地满足煤气监控系统上位机的组态要求 。 1 系统构成 系统采用分层控制的系统结构 图 1 。Wi n C C站和现场 间用 P R O B U S总线进行连接。Wi n C C站为 Wi n d o w s 2 0 0 0平 台上的中文版 Wi n C C V 6 ． 0组态软件。现场煤气的温度、 压力、 流量等信号先被送人 s 7 3 0 0的模拟量输人 A I 模块 ， 通过 其 C P U进 行数据处理 ，再 将其经 P R O B U S总线上 传到 Wi n C C站进行数据管理。 Wi n C C站设有 C P 5 6 1 1 卡， P R O B U S 应通过此卡与 Wi n C C站连接。 图 1 系统结构图 2 系统的 Wi n C C组态 2 ． 1 通讯组态 s 7 3 0 0 H采用模块化设计。 C P U模块上有标准化 D P接口 和 M P I 接 口。本系统中， 我们选择 MP I 接口， Wi n C C和 P L C之 间的过程通讯结构如图 2所示。 S73 0 0PLC 图 2 Wi n C C与 P L C之间的通讯组态具体实现方法如下 第一步，启动 Wi n C C并建立一个新的Wi n C C项 目后 ， 在 变量管理器中选择添加通讯驱动程序“ S I MA C s 7 P m t o l S u i t e C H N ”， 然后选择期望的通道单元 “ MP I ” 为该通道单元 组态逻辑连接， 设置逻辑连接节点名、 网络地址等参数 这样就 建立了Wi n C C与 s 7 - 3 0 0间的通讯连接。 第二步， 在已建立的通讯连接下定义变量组及相关变量， 每个变量有三个设置项 变量名、 数据类型、 地址， 其中最重要 的是变量地址， 它定义了此变量与 S 7 3 0 0中某一确定地址的 一一 对应的关系。以此， 将 S 7 3 0 0与 Wi n C C之间需要通讯的 数据一一定义变量． 这样就完成了二者之间的数据通讯。 2 ． 2 人机界面组态 在该系统中， 需要监控的设备比较多 ， 让所有的设备都显 示在一张画面中不太可能，可将设备按照处理工艺的功能步 骤分级在多张画面内。画面之间的切换用 Wi n C C中按钮的鼠 能实现励磁电流和功率因数双闭环控制，使同步电动机和供 电网络的动态稳定性加强， 使矿上的无功分配优化。本装置还 具有失步保护和不减载 自动再同步性能。该装置采用全数字 式励磁调节， 有两个完全独立的自动通道互为备用， 提高了整 机运行的可靠性。 4 ． 5 高压综合保护 高压综合保护由南京中德公司生产，可实现过流和速断 两种保护。这两种保护是通过电流互感器将检测到的A相和 C相电流信号送到高压综保的电流信号输人端口， 此信号在高 压综保内和设定值进行比较 ， 当电流信号超过设定值时， 由高 压综保将跳闸信号送到控制柜内， 在上位机上进行故障报警， 同时高压综保执行跳闸命令 ， 将高压解除。 5总 结 顾桥压风机将可编程控制器用于压风机的工艺流程控 制， 和已往的模拟控制方式完全不一样 ， 该 P L C通过对现场各 设备的压力、 温度、 电流、 电压、 流量开关等模拟量和数字量的 实时采集和处理 ， 实现了压风机的自动 、 手动运行， 运行时能 进行自动监控和故障时的自动保护跳闸，与国内早期压风机 电控系统的继电器模拟控制、 手动操作相比不仅更安全、 更可 靠， 而且节约了大量的操作人员。维护人员可通过上位机监控 压风机运行状态和进行故障查找，使查找故障更方便 、更快 捷。整个压风机运行时可实现无人看守 ， 在国内同行业中处于 领先地位。 收稿日期 2 0 0 7 8 1 9 3 7 一 维普资讯