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西門子模塊6ES7315-2EH14-0AB0

西門于S7-300系列PLC控制電機分批啟動

一、電機分批自啟動在石油化工等連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)中有著廣泛的用途。以PLC為核心控制單元的電機分批自啟動系統(tǒng)具有以下功能及特點：

1、能夠實時地監(jiān)控電機的運行狀態(tài)；

2、記憶電網(wǎng)波動前電機的運行狀態(tài)，只有在電網(wǎng)波動前處于運行狀態(tài)而且在電網(wǎng)波動時停機的電機才具備電機啟動條件

3、準確及時地捕獲電網(wǎng)電壓信息。

4、分批自啟動的電機按照工藝流程需要，在PLC中預先設置，同時為避免多臺電機在自啟動中對電網(wǎng)的影響、電機分批自啟動中采用分批延時處理方式；

5、具有多路輸入和多路輸出功能，實現(xiàn)多臺電機自啟動集中控制；

6、具備遠程通信接口，實現(xiàn)與上位機或DCS系統(tǒng)的通信，在上位機或DCS系統(tǒng)中方便地對該系統(tǒng)進行監(jiān)控和維護。

洛陽石油化工總廠的2套PLC電機分批自啟動設備，采用西門于S7-300系列PLC，它以CPU313為*處理單元，每執(zhí)行1000條二進制指令約需 0.7ms。S7—300同時具備128點數(shù)字量輸入/輸出和32路模擬量輸入/輸出，12KB的RAM，20KB的負載存儲器；能夠滿足電機狀態(tài)和 系統(tǒng)電壓的實時監(jiān)控和及時實現(xiàn)電機分批自啟動的要求。

二、系統(tǒng)組成

2套PLC電機分批自啟動系統(tǒng)根據(jù)變電所供電方式，每一段低壓母線采用l臺PLC。系統(tǒng)硬件主要分為外圍電路和核心單元2部分。外圍電路主要完成母線電 壓、電機運行狀態(tài)等信號的采集、處理和轉換以及電機啟動指令的驅動等。核心單元(即PLC)主要完成信號處理，發(fā)出電機驅動指令。

2.1外圍電路

外圍電路主要包括以下幾個部分：

1、母線電壓采樣監(jiān)測。它通過1個電流型電壓變送器將0—380V交流母線電壓轉換為4*20mA直流信號。

2、電機運行狀態(tài)信號監(jiān)控。電機運行狀態(tài)信號通過電機控制回路中的1個干接點輸入到PLC的輸入模塊。所有信號的輸入都經(jīng)過光藕隔離，以提高抗干擾能力。

3、電機驅動單元。電機啟動信號由PLC發(fā)出，輸出單元不直接驅動電機，而是通過1個220V、10A AC的中間繼電器帶動電機操作回路。這樣一方面提高了驅動能力，另一方面使得電氣操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系統(tǒng)的可靠性。

2.2核心單元

根據(jù)系統(tǒng)的要求，其核心PLC主要有以下幾部分：

1、CPU313及系統(tǒng)軟件。它完成電壓和電機運行狀態(tài)監(jiān)測，實時進行邏輯判斷，發(fā)出電機分批自啟動指令。CPU313有4種操作選擇：RUN—P、RUN、STOP和MRES運行方式。

2、模擬量輸入模塊SM331(8路輸入)。它把電壓變送器輸入的4-20mA的模擬量轉換為數(shù)字信號，并將數(shù)字信號送到PI，C的控制單元，以供PLC做出電壓判斷。

3、數(shù)字量輸入模塊SM321。16路輸入2個，32路輸入1個，完成62臺電機運行狀態(tài)監(jiān)測和PLC電機分批自啟動系統(tǒng)運行、調(diào)試狀態(tài)監(jiān)側，電機運行狀態(tài)信號通過電機操作回路中的接觸器輔助接點接至該模塊。

4、數(shù)字量輸出模塊SM322(輸出8路)。接受PLC控制單元的指令，完成電機驅動信號輸出，通過出口中間繼電器，驅動電機操作回路，完成電機分批自啟動

pid調(diào)節(jié)以及變頻器主要參數(shù)的監(jiān)測。整個構架如圖1所示。

3功能實現(xiàn)

　　3.1變頻器dp通信設置

　　加壓機采用西門子g150系列變頻器［1］調(diào)速，在對變頻器的控制和主要參數(shù)上，每臺變頻器和plc的數(shù)據(jù)交換大于4字節(jié)，為了保證數(shù)據(jù)的*性，在程序里面要調(diào)用sfc15給數(shù)據(jù)打包，調(diào)用sfc14給數(shù)據(jù)解包；變頻器作為dp從站的站地址參數(shù)設置如圖2所示。

　　設置好dp從站的dp組態(tài)地址以后，在變頻器的通信模塊上的撥碼開關也要對應撥上相同的站號，再設置變頻器的通信i/o地址，如圖3所示。

　　3.2編程實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換

　　s7-300plc與變頻器之間的數(shù)據(jù)交換，編程實現(xiàn)報文。

　　sfc14dp從站（變頻器）的數(shù)據(jù)包并存db80.dbb0~db80.dbb35中，參數(shù)laddr（w#16#118）為變頻器的inpout參數(shù)區(qū)起始地址，見圖4。

sfc15給存db80.dbb44~db80.dbb47中數(shù)據(jù)打包發(fā)送給變頻器，參數(shù)laddr（w#16#108）為變頻器的output參數(shù)區(qū)起始地址，見圖5。

　　程序塊的主要參數(shù)說明見表1。

　　表1 參數(shù)說明

　　參數(shù)名參數(shù)說明

　　laddr接口區(qū)起始地址

　　ret-val狀態(tài)字

　　record通信數(shù)據(jù)區(qū)，一般為any指針格式

3.3 pid調(diào)節(jié)

　　在加壓機的自動調(diào)節(jié)中，加壓機的轉速會根據(jù)煤氣出口的總管壓力實現(xiàn)自動pid調(diào)節(jié)，并可實現(xiàn)手動和自動的無切換。pid調(diào)節(jié)采用西門子自帶的fb41功能塊，pid的編程和手自動無切換編程如下，pid的主要參數(shù)說明可以參考step7的幫助，fb41在周期性中斷ob32-ob35組織快中調(diào)用。fb41的編程設置見圖6和圖7。

4機功能

　　機采用戴爾的商用計算機，采用普通網(wǎng)卡，2臺機通過一個8換機連接在一起，其中一臺為工程師站（es），一臺為操作員站（os），es站具有畫面組態(tài)和參數(shù)修改權限，os站只有數(shù)據(jù)和現(xiàn)場設備操作權限，采用西門子的wincc系列