西门子S7200在液体启动柜自动控制系统中的应用

2011-12-06郭丽洁李冰冰

黑龙江工业学院学报(综合版) 2011年8期

郭丽洁李冰冰

1 设备简介

鸡西北钢公司轧钢厂现用的粗轧电机是2500W的三相异步电动机，2004年采用了液体电阻(又称水电阻)启动电机，由于液体电阻降压启动与其之前电抗器启动方式相比，阻值可连续调整，启动过程比较的平稳等优点，运行效果较好。遗憾的是它采用的是传统的继电器控制，电阻液温采用的是开环控制，在环境温度较低、较高时不能正常启动;又由于继电器控制体积较大且较容易损坏，故维护量较大。后来为了节约资金，在现有液体启动柜的基础上进行技术改造，控制器采用了西门子S7200，解决了上述问题，并应用了温度闭环控制技术，使其在季节、不同环境温度、连续启动情况下，电动机都能正常启动。

2 工艺简介

2.1 控制要求。

粗轧电机的液体启动柜是在定子回路中串入水电阻。水电阻的阻值是靠伺服电机带动机械传动机构把上极板匀速从上向下运动，两极板之间的距离随之均匀改变，阻值也由大到小直至零均匀的改变，电动机被均匀加速，平稳启动到额定转速，从而完成了整个启动过程。

2.2 硬件设计。

改造后的水电阻软启动采用PLC控制，考虑到整个控制系统输入和输出点数量较少(只有11个输入点10个输出点)，故选用西门子的S7200中的224型PLC作为控制器，其I/O的点是14/10，电源CPU/AC240V，最大负载输入电流/100mA，完全能满足系统要求。系统组成如图一所示，液位检测、温控回路如图二所示，I/O接线图如图三所示，控制面板如图四所示，I/O地址分配图见表一。

电路图一﹑二﹑三中，QS1:主电机隔离开关，QF1:主电机断路器，QF0:极板拖动电机断路器，QF:电加热器断路器，SR:水电阻，ST1:温控仪，TC:隔离变压器，KM1为转子短接的接触器的主触点，KM2、KM3为极板拖动电机正反转接触器的主触点，KM4:制冷电机接触器的主触点，FU1—4:熔断器，D1:极板拖动电机，D2:制冷电机，HL:柜内设有照明灯，HL1—8信号灯，SB1—4按钮，SQ1—5限位行程开关，KA1—3:中间继电器。

2.3 软件设计。

根据控制要求，在控制面板上设有按钮试车(I0.2)﹑停车(I0.4)﹑极板下降(I0.5)﹑极板上升按(I0.6)﹑照明(HL)。状态指示灯有(HL8)加热电阻液﹑(Q0.6)启动﹑(Q0.1)极板下降﹑(Q1.0)运行指示﹑(Q0.2)极板上升﹑(Q0.4)允许启动﹑(Q0.7)液位正常﹑(Q1.1)凉电阻液。水电阻启动柜在使用过程中应注意:启动时水电阻的阻值对启动电流影响较大，在启动前，必须测量水电阻的阻值;调整好上下极板的距离，然后先试车，确认设备正常后，再正式合闸启动。

图一

图二

图三

图四

试车状态动作顺序如下:

1.→试车按钮I0.2=1→极板下降按钮被按下I0.5=1→极板不在下限I1.0=0﹑停车(I0.4=0?)→极板下降 Q0.1=1。

2.→试车按钮I0.2=1→极板上升按钮极 I0.6=1→极板不在上限I0.7=0﹑0.4=0→极板上升Q0.2=1。

运行状态动作顺序如下:

1.→自动控制I0.2=0→允许启动条件(极板上限I0.7=1 ﹑液位 I1.1=1 ﹑液温正常 I0.3=0 ﹑ I0.0=0﹑ I0.4=0?)→允许启动灯显示 Q0.4→(I0.1=1，I1.0=0)→极板下降Q0.1=1→极板上升→QO.2→短接延时T40=1(从启动指令I0.1=1开始延时100S之内)→短接运行 Q0.0=1。

2.→自动控制(I0.2=0→I1.1=0 ﹑I0.3=1 ﹑I0.0=1)异常﹑短接超时T4O=0→综合报警Q0.3→Q0.0=0，主电路自动跳闸;

3.→自动控制 I0.2=0→I0.0=1→Q1.1=O(启动制冷电机D2延时100S)

或→自动控制I0.2=0→I0.3=1合开关QF启动电加热器。