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西门子CPU222在风机变频调速中的应用

西门子CPU222在风机变频调速中的应用

2006/3/24 17:07:00
1. 引言
  风机在国民经济生产中,数量很多,其耗电量巨大。目前我国在风机节能方面还有巨大的潜力。在纸厂锅炉中,锅炉蒸发量为15吨/时,风机主要有鼓风机,引风机装机容量为30KW和75KW两种,其风量的调节全靠挡板,大量的风能浪费在挡板上,对电能的浪费巨大,而且自动化水平很低,操作工人对这些设备的检修工作量也很大,若用一种调节风机转速的方法来调节风量起不是一举两得,既提高了自动化水平减少挡板设备的维修费用,又节约电能。

2. 风机变频调速的改造
2.1系统配置:
  西门子S7-200 CPU222控制模块一个,CPU222运算功能强大,性能好,可靠性高。本机数字量输入14点,数字量输出10点。最大可扩展I/O模块2个,最大可扩展智能模块2个,内置8路PID回路,1个RS-485通信接口,为以后远程监控做好准备。A/D、D/A转换模块各一个。EM 231模拟量输入模块,具有4个模拟量输入通道,12位A/D转换器,转换时间小于250μs,数据字格式可单极性也可双极性,单极性0~32000,双极性-32000~+32000。EM 232模拟量输出模块,其模拟量输出点数为2点,数据字格式与EM 231模块类似。
  另外压力变送器一只,负压表一只,变频器两台其中30KW一台用于鼓风机,75KW一台用于引风机。

2.2工作原理:
  锅炉内蒸汽压力的大小,主要靠30KW鼓风机决定,锅炉内的负压维持,主要靠75KW引风机决定。当锅炉内蒸汽压力增大时,压力变送器把检测到的信号经过A/D转换模块中的一个模拟量输入通道输入到PLC,PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算,运算后所得结果传送给D/A转换模块中的一个模拟量输出通道输入到30KW变频器,30KW变频器降低鼓风机的转速,因此减小了锅炉内蒸汽的压力,同时由于鼓风机转速的降低,锅炉内的负压也随之增大,负压表把检测到的信号经过A/D转换模块中的另一个模拟量输入通道输入到PLC,PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算,运算后所得结果传送给D/A转换模块中的另一个模拟量输出通道输入到75KW变频器,75KW变频器降低引风机的转速,因此减小了锅炉内的负压压力。反之亦然。如下图所示。


  这里需要注意的是:第一点,KM1与KM2不能同时吸合,KM3与KM4不能同时吸合,其解决方法在机械上可以采用钥匙转换开关,电气上可以采用接触器常闭触点互锁,PLC内部编程采用延时一秒输出等等,如下图所示。
PLC接线图
PLC接线图

PLC内部编程梯形图(局部)
PLC内部编程梯形图(局部)

  第二点,PID回路控制必须有一个无扰动切换信号,上图PLC接线图中I0.0,I0.1作为PID回路控制无扰动切换输入信号。关于PID回路控制将在下一篇文章《PID回路控制的原理与调试》中详细介绍。

3. 结束语
  整套系统运行良好,鼓风引风协调工作,大大提高了工厂自动化水平,既满足了生产要求,又节约电能。
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