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應用設計

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西門子CPU222在風機變頻調(diào)速中的應用

西門子CPU222在風機變頻調(diào)速中的應用

2006/3/24 17:07:00
1. 引言
  風機在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中,數(shù)量很多,其耗電量巨大。目前我國在風機節(jié)能方面還有巨大的潛力。在紙廠鍋爐中,鍋爐蒸發(fā)量為15噸/時,風機主要有鼓風機,引風機裝機容量為30KW和75KW兩種,其風量的調(diào)節(jié)全靠擋板,大量的風能浪費在擋板上,對電能的浪費巨大,而且自動化水平很低,操作工人對這些設備的檢修工作量也很大,若用一種調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)風量起不是一舉兩得,既提高了自動化水平減少擋板設備的維修費用,又節(jié)約電能。

2. 風機變頻調(diào)速的改造
2.1系統(tǒng)配置:
  西門子S7-200 CPU222控制模塊一個,CPU222運算功能強大,性能好,可靠性高。本機數(shù)字量輸入14點,數(shù)字量輸出10點。最大可擴展I/O模塊2個,最大可擴展智能模塊2個,內(nèi)置8路PID回路,1個RS-485通信接口,為以后遠程監(jiān)控做好準備。A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊各一個。EM 231模擬量輸入模塊,具有4個模擬量輸入通道,12位A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換時間小于250μs,數(shù)據(jù)字格式可單極性也可雙極性,單極性0~32000,雙極性-32000~+32000。EM 232模擬量輸出模塊,其模擬量輸出點數(shù)為2點,數(shù)據(jù)字格式與EM 231模塊類似。
  另外壓力變送器一只,負壓表一只,變頻器兩臺其中30KW一臺用于鼓風機,75KW一臺用于引風機。

2.2工作原理:
  鍋爐內(nèi)蒸汽壓力的大小,主要靠30KW鼓風機決定,鍋爐內(nèi)的負壓維持,主要靠75KW引風機決定。當鍋爐內(nèi)蒸汽壓力增大時,壓力變送器把檢測到的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊中的一個模擬量輸入通道輸入到PLC,PLC經(jīng)過PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運算,運算后所得結果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的一個模擬量輸出通道輸入到30KW變頻器,30KW變頻器降低鼓風機的轉(zhuǎn)速,因此減小了鍋爐內(nèi)蒸汽的壓力,同時由于鼓風機轉(zhuǎn)速的降低,鍋爐內(nèi)的負壓也隨之增大,負壓表把檢測到的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊中的另一個模擬量輸入通道輸入到PLC,PLC經(jīng)過PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運算,運算后所得結果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的另一個模擬量輸出通道輸入到75KW變頻器,75KW變頻器降低引風機的轉(zhuǎn)速,因此減小了鍋爐內(nèi)的負壓壓力。反之亦然。如下圖所示。


  這里需要注意的是:第一點,KM1與KM2不能同時吸合,KM3與KM4不能同時吸合,其解決方法在機械上可以采用鑰匙轉(zhuǎn)換開關,電氣上可以采用接觸器常閉觸點互鎖,PLC內(nèi)部編程采用延時一秒輸出等等,如下圖所示。
PLC接線圖
PLC接線圖

PLC內(nèi)部編程梯形圖(局部)
PLC內(nèi)部編程梯形圖(局部)

  第二點,PID回路控制必須有一個無擾動切換信號,上圖PLC接線圖中I0.0,I0.1作為PID回路控制無擾動切換輸入信號。關于PID回路控制將在下一篇文章《PID回路控制的原理與調(diào)試》中詳細介紹。

3. 結束語
  整套系統(tǒng)運行良好,鼓風引風協(xié)調(diào)工作,大大提高了工廠自動化水平,既滿足了生產(chǎn)要求,又節(jié)約電能。
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