基于PLC控制的变频通风机系统优化研究.pdf

设计研发2020.03 20 0 前言 PLC 控制系统是一种先进的自动控制系统， 这种系统能 够实现智能化控制。 其采用的控制原理主要是根据程序要求 发出指令来完成系统的控制。 在变频通风机系统中融合 PLC 控制系统， 能够大大提高控制效率。 1 通风机控制系统 1.1 变频通风机使用公司介绍 某冶炼公司主要从事铅冶炼作业， 这种生产过程需要使 用大型风机提供风力来完成生产。 该公司使用的风机共有 21 台， 冶炼公司使用的风机能否正常稳定运行， 直接关系着该 公司的生产质量 [1]。 在风机安装完成以后的试运行过程中， 高温风机运行时由于出现了运行不畅的情况， 造成了运行轴 承振动过大、 温度过高等情况， 并且在运行过程中由于巡检人 员不够认真， 没有及时发现问题， 最终造成风机损坏。 在该公司 的烟化炉中使用了两台大型通风机作业， 这两台风机是否能够 实现稳定运行， 将直接影响到烟化炉车间的生产质量。 1.2 风机控制系统 风机的主要组成部分是风机的控制系统， 风机控制系统 主要由三个部分组成， 一个是监控系统， 一个是主控制系统， 还有一个是变频控制系统。 这些系统综合使用， 主要起到以 下几方面的作用 恒定速度作用、 保护电网兼容作用、 自动保 护作用、 自动调节作用、 实现最大风能作用、 自动监测作用、 自动并网作用和自动启动作用。 除了以上作用以外， 还起到 节约能源作用、 延长风机使用作用和管理作用。 风机系统中 融合 PLC 控制系统， 这种系统是一种可以编程的控制系统， 在 使用过程中可以由用户输入指令来实现控制。 在 PLC 控制系 统中采用的控制模式有两种， 一种是数字控制模式， 另一种 是模拟输入输出控制模式。PLC 控制系统主要由以下几个部 分组成 自动控制单元、 计算机单元、 外设备接口、 电源单元、 处理单元、 网络通信单元、I/O 接口、 储存器等。 该公司采用 PLC 控制的形式是在风机控制系统中带有 PLC 控制。 在这种控制系统中使用触摸屏和控制柜， 从而实 现对风机的控制， 同时还可以实现对工况进行监控， 根据监 控结果进行实时调整。 虽然在使用过程中有着如此多优点， 但是在使用时还是有着缺陷存在， 这些缺陷主要体现在以下 五个方面 （1） 在电网运行不稳定过程中使用的油泵会出现 停机情况， 出现供油压力低， 最终造成停机 ； （2） 风机控制系 统在出现问题以后， 油泵会在这种情况的影响下出现停机， 如果恢复风机运行以后， 会出现缺油现象， 导致风机的损坏 ； （3） 主控系统无法在第一时间了解风机控制系统的运行状 态， 如果是在风机出现停机故障时， 不能够实现及时处理， 这 种情况下也会造成风机的损坏 ； （4） 风机的电源供给系统中， 采用一路供电， 这种供电如果出现故障， 会造成风机停止运 行 ； （5） 在油压出现低于设定参数值要求时， 使用的备用油泵 开始工作， 这种情况中会出现两个油泵同时工作， 如果是油 压满足需要时， 备用油泵还在继续工作， 使用高油压工作状 态， 会造成输油管漏油情况发生。 基于 PLC 控制的变频通风机系统优化研究 吴迪 （苏州高等职业技术学校， 江苏苏州，215011） 摘要 在变频通风机控制系统中， 采用 PLC 实施控制， 这种控制系统可以编程， 能够实现自动控制的很多功能。 但是在实 际使用过程中， 还是存在很多问题， 需要对其进行优化。 本文在阐述时主要是对某冶炼公司使用的大型风机中存在的问 题进行分析， 并且根据问题提出优化方案， 以此来保证风机正常运行， 从而提高生产效率。 关键词 PLC 控制 ； 变频通风机 ； 系统优化 Study on Optimization of frequency conversion fan system based on PLC control Wu Di （Suzhou Higher Vocational and Technical School，Suzhou Jiangsu，215011） Abstract In the control system of frequency converter fan, PLC is used to implement the control. This control system can be programmed and can achieve many functions of automatic control. But in the actual use process, there are still many problems, which need to be optimized. In this paper, the problems in the large-scale fan used by a smelting company are analyzed, and the optimization scheme is put forward according to the problems, so as to ensure the normal operation of the fan and improve the production efficiency. Keywords PLC control; frequency conversion fan; system optimization 设计研发2020.03 21 2 风机系统优化设计 2.1 优化油泵站的控制系统 分析控制系统中存在的问题 油泵系统的控制原理图如 图 1 所示， 控制原理主要包括两个方面的内容。 第一 当电网出现波动情况时， 油泵主要的电源控制开 关 KM1 断开， 这种情况下会出现油泵的断电情况， 油泵在没有 电源情况时， 会出现停机情况， 而且备用的油泵也不会自动 启动， 风机在缺油的情况下会自动停机。 图 1 油泵系统控制示意图 第二 在供油过程中如果出现油压低的情况， 中间继电 器 ZJ1 和 ZJ2 会闭合， 两台油泵会出现同时运行， 但是在油压 满足要求以后， 两个油泵还是会继续运行， 油压会升高最后 出现漏油情况。 在优化的过程中主要是增加了主油泵和备用油泵的选 择， 通过优化设计以后， 可以实现在使用的油泵中自由选择 任意一台油泵为主油泵， 同时另一台油泵自动变成备用油 泵。 在选择主油泵以后， 当启动运行过程中出现油压过低时， 备用油泵开始运行， 如果是在出现油压满足油压值以后， 备 用油泵自动停止运行， 使用这样的优化设计原理， 能够有效 保证油压始终处在一个合理的范围之内。 2.2 增加运行状态监测 （1） 对 PLC 控制器的 2HZ 频率做动态监测。 方案 1 在原有的通讯基础上选取 5 个通讯参数值， 提 取的这五个通讯参数值需要对变化量进行监控。 如果实施监 控时在连续的 5 秒时间内没有出现变化， 这种情况下可以认 定现场出现了控制故障， 并且在设计时使用控制系统中的通 信通道 DCS， 采用语音方式来实现报警提示。 方案 2 在控制器中有着 2HZ 时钟频率， 这种时钟频率 的存在可以采用 DCS 对这个部位做出动态监视。 比如在设计 时， 可以把监测时间设置在 5 秒， 在 DCS 中如果是在 5 秒内没 有监测到时钟脉冲信号， 这种情况下， 可以使用系统中的 DCS 对主控提出警报， 方便控制人员做出反应。 提取的五个通讯参数中， 分别提取的是 CND1 到 CND5 这 5 个参数值， 这五个参数值分别代表了以下内容 油站供应压 力、 电机前轴承温度、 电机前轴承振动值、 风机后轴承温度、 风机后轴承振动值。 对这五个参数值提取以后， 还要对这些 参数值进行监控， 如果在对这五个参数值监控过程中出现 5 秒内没有任何变化， 可以认为这些参数没有刷新， 这种情况 出现证明系统处在停止运行的状态。 方案 2 主要是针对方案 1 进行改进， 在 PLC 的控制系统 中设置时钟脉冲频率。 选定监控内容以后使用控制系统中通 信通道 DCS 进行监控， 在使用这种系统监控过程中， 还需要对 监控程序进行编写， 主要是对看门狗监控程序进行编写。 程 序监控中主要是利用脉冲计数的原理， 在看门狗监控程序中 设计 5 秒计时器复位， 如果在 5 秒时间内没有出现计时器复 位的情况， 这种情况可以认定是系统处在停机状态。 方案的设施 一是 PLC 端 利用 CPU 属性中的时钟储存 器， 将其制定为 M 区的字节寄存器 MB1000。 在选择好储存器以后， 在接下来的工作中对脉冲信号进 行选择， 可以选择 8 位脉冲信号源， 然后对程序进行编写， 具 体的编写情况如图 2 所示。 图 2 脉冲信号编写程序 在这个程序中 Q1000.7 是 0.5HZ 的脉冲信号， 如果在芯 片中出现了停止运行状态的情况时， 该脉冲信号也是处在一 种消失状态。 如果脉冲信号消失以后， 可以使用系统中的通 信通道传输到主控， 方便控制人员对其做出适当控制。 二是 DCS 端 在使用过程中需要编写相应的监测程序， 如果使用的监测程序在 5 秒内没有监测到相应的信号， 这种 情况下可以认为是 PLC 系统出现了停机的状态。 （2）DCS 增加相应的语音报警。 一是使用相应的软件来录取语音， 在本次优化中可以使 用文本语言阅读器来进行这项工作， 在录制的过程中需要采 用 wav 语音格式。 二是完成录制以后， 需要把录制的语音放置到 DCS 系统 中， 使其发挥作用。 三是在 DCS 系统中建立相应的报警类别， 一般要求设计 为一类报警级别， 然后把监控系统引用在这个报警级别内。 3 结束语 在基于 PLC 控制系统的前提下对变频通风机系统进行 优化， 使用的优化方法是， 首先需要找出问题的所在 主要 是控制系统不能够根据运行的需要来做出适当调整， 导致系 统运行存在问题。 为了解决这方面的问题， 提出两个方面的 解决措施， 分别是优化油泵站的控制系统和增加运行状态监 测。 做好这两个方面的优化， 就能够保证通风机系统平稳运 行， 从而有效提高生产效率。 参考文献 [1]耿庆鹏,陈玉玲.基于PLC的变频调速通风机系统设计[J]. 农机使用与维修 , 201906 30. [2] 李永刚 , 马春燕 . 基于 S7-300 PLC 和 WinCC 带式输送 机系统设计 [J]. 煤矿机械 . 201202 214-215.