西門子S120控制單元6SL3055-0AA00-5AA0

摘要：在本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，采用ABB公司變頻器，系統(tǒng)中由PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)。基于S7 200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。利用對(duì)PLC軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。

關(guān)鍵詞：PLC 變頻器 變頻調(diào)速

隨著電力電子技術(shù)以及工業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，使得交流變頻調(diào)速系統(tǒng)在工業(yè)電機(jī)拖動(dòng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。另外，由于PLC的功能強(qiáng)大、容易使用、高可靠性，常常被用來(lái)作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的控制。本設(shè)計(jì)就是利用變頻器和PLC實(shí)現(xiàn)水池水位的控制。

　　變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它建立在控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。它與傳統(tǒng)的交流拖動(dòng)系統(tǒng)相比，利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)電、容易實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制、可以實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換，可以進(jìn)行高額度的起停運(yùn)轉(zhuǎn)，可以進(jìn)行電氣制動(dòng)，可以對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行高速驅(qū)動(dòng)。完善的保護(hù)功能:變頻器保護(hù)功能很強(qiáng)，在運(yùn)行過(guò)程中能隨時(shí)檢測(cè)到各種故障，并顯示故障類別(如電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降低，電網(wǎng)缺相，直流過(guò)電壓，功率模塊過(guò)熱，電機(jī)短路等)，并立即輸出電壓。這種“自我保護(hù)"的功能，不僅保護(hù)了變頻器，還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。

　　 PLC特點(diǎn)：第一，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，平均故障時(shí)間為幾十萬(wàn)小時(shí)。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡(jiǎn)單、使用方便目前大多數(shù)PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些PLC還根據(jù)具體問(wèn)題設(shè)計(jì)了如步進(jìn)梯形指令等，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了編程。第三，設(shè)計(jì)安裝容易，維護(hù)工作量少。第四，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用封裝的方式，適合于各種震動(dòng)、腐蝕、有毒氣體等的應(yīng)用場(chǎng)合。第五，與外部設(shè)備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動(dòng)端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。第六，功能完善、通用性強(qiáng)、體積小、能耗低、性能價(jià)格比高。

　　在應(yīng)用PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。

　?。?/span>1）最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；

　　（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單；

　?。?/span>3）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠；

　　（4）控制系統(tǒng)能方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展、升級(jí)；

　?。?/span>5）人機(jī)界面友好。

　　本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，采用ABB公司的ABB ACS800變頻器，系統(tǒng)中由S7-200系列PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)?；?/span>S7-200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù)。系統(tǒng)利用對(duì)PLC軟件的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。

　　1 本設(shè)計(jì)的控制要求：

　　 1)系統(tǒng)要求用戶能夠的直觀了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)及水位的變化；

　　 2)要求用戶能夠遠(yuǎn)程控制變頻器的啟動(dòng)和停止；

　　 3)用戶可自行設(shè)置水位的高低，以控制變頻器的起停；

　　 4)變頻器及其他設(shè)備的故障信息能夠及時(shí)反映在遠(yuǎn)程PLC上；

　　 5)具有水位過(guò)高、過(guò)低報(bào)警和提示用戶功能；

　　2 本設(shè)計(jì)控制結(jié)構(gòu):

　　由于現(xiàn)場(chǎng)有一臺(tái)電機(jī)作為被控對(duì)象，可以使用單臺(tái)PLC進(jìn)行單個(gè)對(duì)象的控制，只要適當(dāng)?shù)倪x用高性能的PLC,勝任此功能。系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

PLC采集傳感器、監(jiān)控電機(jī)及變頻器等有關(guān)的各類對(duì)象的信息。本系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)采用一臺(tái)變頻器來(lái)進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)控制。采用PLC輸出的模擬量信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信號(hào)，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速大小，并且向PLC反饋?zhàn)陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)信號(hào)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠向PLC發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于變頻調(diào)速是通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)定子供電頻率以改變同步轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故在調(diào)速過(guò)程中從高速到低速都可以保持有限的轉(zhuǎn)差功率，因此具有高效率、寬范圍、高精度的調(diào)速性能。

西門子S120控制單元6SL3055-0AA00-5AA0

１　系統(tǒng)描述

我廠化學(xué)水處理系統(tǒng)采用 SIEMENS公司SIMATIC S7 過(guò)程控制系統(tǒng)作為自動(dòng)化系統(tǒng)硬件平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)由2套S7-400現(xiàn)場(chǎng)控制器，2臺(tái)操作員站(其中一臺(tái)兼工程師站)組成。上位機(jī)和下位機(jī)的通訊為100M以太網(wǎng)。共有3個(gè)PLC柜，#1PLC柜為#1-#6陽(yáng)床程控及空壓機(jī)連鎖，#2PLC柜為#1-#5混床程控，#3PLC柜為#1-7陰床程控及模擬量輸入。除鹽室S7 過(guò)程控制系統(tǒng)如圖所示:

２　故障實(shí)例一

2.1 故障現(xiàn)象

　　當(dāng)操作程序運(yùn)行至陰床A101門“開"狀態(tài)，WinCC操作界面HMI由程控狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)為就地狀態(tài)。程序中斷，程控操作被迫終止。現(xiàn)場(chǎng)就地操作A101門，其“開"狀態(tài)與“關(guān)"狀態(tài)正常。

2.2 故障分析

根據(jù)故障現(xiàn)象，按常規(guī)故障處理方法初步判斷為程序出錯(cuò)。查找程序梯形圖，WinCC與STEP 7地址連接均未發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。因以往程序調(diào)試過(guò)程中并未出現(xiàn)此故障，故排除程序編程錯(cuò)誤的可能。根據(jù)以上排查，判斷為硬件故障導(dǎo)致的程序保護(hù)聯(lián)動(dòng)，遂擴(kuò)大外部設(shè)備檢查范圍。通過(guò)反復(fù)觀察PLC上A101門動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)當(dāng)A101門為“開"狀態(tài)時(shí)，A101指示燈亮后瞬間即熄滅，程控狀態(tài)指示燈也熄滅。分析PLC柜接線圖（， A101與程控選擇開關(guān)共用一個(gè)電源。測(cè)得當(dāng)A101門為“開"狀態(tài)時(shí)其電壓值由24V降至1V。據(jù)此得出程控中斷原因：程控選擇開關(guān)與A101門開關(guān)共用的同一電源產(chǎn)生降壓。檢查程控選擇開關(guān)接線發(fā)現(xiàn)短路，排除后故障消除。

３　故障實(shí)例二

3.1 故障現(xiàn)象

　　當(dāng)值運(yùn)行人員按操作規(guī)程在WinCC界面上進(jìn)行陽(yáng)床程控點(diǎn)操時(shí)，K101、K102門應(yīng)為“關(guān)"狀態(tài)，卻自動(dòng)轉(zhuǎn)為“開"狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)K101、K102門自動(dòng)打開。

3.2 故障分析

對(duì)Ｋ101、K102門外圍設(shè)備進(jìn)行全面檢查，未發(fā)現(xiàn)硬件故障。檢查WinCC與STEP 7地址連接，。初步判斷為程序出錯(cuò)。檢查程序進(jìn)行梯形圖，發(fā)現(xiàn)當(dāng)程序進(jìn)行步操或組操時(shí)，WinCC人機(jī)界面上K101、K102門為“關(guān)"狀態(tài)，而在程序進(jìn)行梯形圖中，K101、K102門地址一直為“開"狀態(tài)。