西门子6ES7222-1EF22-0XA0厂家质保

西门子6ES7222-1EF22-0XA0厂家质保

1、引言

    传统的鼠笼式异步电动机起、制动控制方式一般有四种，即定子回路串电阻起动，Y/△起动，自耦变压器起动和延边三角形起动；制动方式有三种，反接制动，能耗制动和电容制动，其中任何一种起、制动控制方式的实现通常由继电器-接触器控制系统来完成。下面就以定子回路串电阻降压起动和反接制动为例，分析由继电器-接触器实现的鼠笼式异步电动机的起、制动控制。

图1 继电器接触器控制系统

    如图1所示，此控制电路含三个接触器和一个中间继电器线圈，12个触点。起动时，KM2、KM3线圈均处于断开状态，按下起动按钮SB1，KM1线圈通电并自锁，电动机串电阻减压起动。当电动机转速上升到某一定值时（此值为速度继电器KS1的整定值，可调节，如调至100r/min时动作），速度继电器KS1的常开触点闭和，中间继电器KA通电并自锁，KA的常开触点接通接触器线圈KM3，KM3的主触点在主电路中短接定子电阻R，电动机转速上升至给定值时投入稳定运行。

    制动时，按下停机按钮SB2，KM1线圈断电，其主触点断开三相电源；控制电路中常开触点断开，KM3失电，限流电阻串入；常闭触点闭合，接通反接制动接触器KM2，对调两相电源相序，电动机处于反接制动状态。当转速下降至某一定值时（比如100r/min），KS1常开触点断开KA，继而断开KM2，电动机失电，迅速停机。

    这种传统的继电器接触器控制方式控制逻辑清晰，采用机电合一的组合方式便于普通机类或电类技术人员维修，但由于使用的电气元件体积大、触点多、故障率大，运行的可靠性较低。随着PLC技术的发展，使用PLC进行电机的运行控制已成为必然趋势。 

2、采用PLC实现鼠笼式异步电动器起、制动控制

    可编程序控制器是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，自60年代末，美国研制和使用可编程控制器以后，特别是日本和联邦德国也相继开发了各自的PLC（programmable logic controller），与传统的继电器接触器控制系统相比较，笔者认为采用PLC实现鼠笼式异步电动机起制动控制是明智的选择。下面就是笔者设计的采用PLC实现的鼠笼式异步电动机起制动控制电路的接线图、梯形图和指令程序，如图2和图3所示。

    PLC控制逻辑与传统的继电器接触器控制系统基本一致，其工作过程如下：

    起动时，按下起动按钮SB1,X400常开触点闭合，Y430线圈接通并自锁，KM1线圈接通，主触头吸合，电动机串入限流电阻R开始起动，Y430的两对常开触点闭合，当电动机转速上升到某一定值时，KS1的常开触点闭合，X402常开触点闭合，M100线圈接通并自锁，M100的一对常开触点接通Y432的线圈，KM3线圈有电主触头吸合，短接起动电阻，电机转速上升至给定值时投入稳定运行。

    制动时，按下停机按钮SB2，X401常开触点断开Y430线圈，使KM1失电释放，而Y430的常闭触点接通Y431线圈，制动用的接触器KM2线圈通电，对调两相电源的相序，电动机处于反接制动状态。Y430的常开触点断开Y432的线圈，KM3失电释放，串入电阻R限制制动电流。当电动机转速迅速下降至某一定值时，KS1常开触点断开，X402常开触点断开M100的线圈，M100的常开触点断开Y431线圈，KM2失电释放，电动机很快停下来。过载时，热继电器FR常开触点闭合，X403的两对常闭触点断开Y430和M110的线圈，从而使KM1或KM2失电释放，起到过载保护作用。

    上述控制过程指令程序如下：

3、PLC与继电器接触器控制系统的比较

    通过对鼠笼式异步电动机起制动的传统控制方法和PLC控制方法的比较，从某种意义上看，PLC控制是从继电器接触器控制发展而来的。两者既有相似性又有很多不同处。

3.1 二种方案的不同点

（1） PLC内部大部分采用“软”逻辑

    继电器接触器控制全部用硬器件、硬触点和“硬”线连接，为全硬件控制；PLC内部大部分采用“软”电器、“软”接点和“软”线连接，为软件控制。

（2） PLC控制系统结构紧凑

    继电器接触器控制系统使用电器多，体积大且故障率大；PLC控制系统结构紧凑，使用电器少，体积小。

（3） PLC内部全为“软接点”动作快

    电器接触器控制全为机械式触点，动作慢，弧光放电严重；PLC内部全为“软接点”动作快。

（4） PLC控制功能改变极其方便

    继电器接触器控制功能改变，需拆线接线乃至更换元器件，比较麻烦；PLC控制功能改变，一般只需修改程序便可，极其方便。

（5） PLC控制系统制造周期短

    PLC控制系统由于结构简单紧凑，基本为软件控制，设计、施工与调试比继电器接触器控制系统周期短。

    由于PLC技术是计算机控制的基础上发展而来，它的软硬件设置上有着传统的继电器接触器控制无法比拟的优势，工作可靠性极高。

3.2 PLC方案的设计要点

（1） 设置滤波 

    在PLC中一般都在输入输出接口处设置π形滤波器，它不仅可滤除来自外界的高频干扰，还可减少内部模块之间信号的相互干扰。

（2） 设有隔离 

    在PLC系统中CPU和各I/O回路（主要指数字口）几乎都设有光耦合器作隔离，以防止干扰或可能损坏CPU等。

（3） 设置屏蔽 

    屏蔽有两类:一类是对变压器采取磁场和电场的双重屏蔽，这时要用既导磁又导电的材料作为屏蔽层；另一类是对CPU和编程器等模块仅作电磁场的屏蔽，此时可用导电的金属材料作屏蔽层。

（4） 采用模块式结构

    PLC通常采用积木式结构，这便于用户检修和更换模板，在各模板上都设有故障检测电路，并用相应的指示器标志它的状态，使用户能迅速确定故障的位置。

（5） 设有联锁功能

    PLC中个各输出通道之间设有联锁功能。以防止各被控对象之间误动作可能造成的事故。

（6） 设置环境检测和诊断电路

    这部分电路负责对PLC的运行环境（例如电网电压、工作温度、环境的湿度等）进行检测，也完成对PLC中各模块工作状态的监测。这部分电路往往是与软件相配合工作的，以实现故障自动诊断和预报。

（7）设置Watchdog电路
       
    PLC中的这种电路是专门监视PLC运行进程是否按预定的顺序进行，如果PLC中发生故障或用户程序区受损，则因CPU不能按预定顺序（预定时间间隔）工作而报警。

（8） PLC的输入、输出控制简单

    PLC是以扫描方式进行工作的，即PLC对信号的输入、数据的处理和控制信号的输出，分别在一个扫描周期内的不间间隔里，以批处理方式进行，这不仅使用户编程简单、不易出错，也使PLC的工作不易受到外界干扰的影响；PLC所处理的数据比较稳定，从而减少了处理中的错误；PLC的输入、输出的控制较简单，不容易产生由于时序不合适而造成的问题。 

4、结束语

    由于PLC在设计制造时充分考虑到工业控制的现场环境问题，并采取了多层次、多种有效措施来提高工作可靠性，采用PLC实现电机控制，特别是对工作环境条件较恶劣的工矿企业应该是一项明智之举。

1、前言
邯钢6号高炉上料工艺是将烧结矿、焦碳、焦丁等炼铁原料通过振动筛、给料器、矿仓、皮带、矿中间斗等设备到料车，到达高炉炉顶，后通过布料器、小钟、大钟等炉顶设备进入高炉炉体的。起工艺流程见图1。
高炉上料工艺的备料、运料及炉内部分均采用了工业PLC自控调节系统，控制着高炉槽下备料、料车行程、炉顶设备等众多设备相关的控制参数。自控装置的好坏，控制操作方式的优劣，直接影响着高炉生产及操作人员的劳动强度。

图1 高炉上料工艺流程图

2、存在的问题
邯钢6高炉为有料钟，自从1996年投运以来运行已有七年之久，这期间尤其是近一年来，自控装置经常出现死机、元器件损坏、模块坏等问题，常迫使操作人员停工，甚至高炉休风，严重影响公司生产，原因是原控制系统采用的是西门子S5系统和模拟屏操作平台，这些都是早期的自控系统和操作方式，依次故障不断，主要表现为：
2.1、操作平台为模拟屏的操作方式，各种数据的设定、修改、命令的执行都是通过操作台上的开关和按钮来进行，在程序设定时，容易乱，操作人员掌握起来比较困难，出现故障处理速度慢，影响生产，并且增加了工人的劳动强度。
2.2、各种元件老化，故障率太高，数码管和二极管损坏严重,数码管等备件严重不足，并且价格昂贵，货源紧张。
2.3、上料运行方式为半手动方式，随着高炉其它系统的改造，6号高炉的上料能力越来越不能满足要求。

[NextPage]
3、改造措施及效果
为了提高6号高炉的上料能力，2002年12月份，针对以上存在的问题，在原系统的基础上对其进行了改进。
3.1、操作方式由原来的模拟屏半手动操作改造成微机完全自动操作，把原来的操作台开关、按钮换成现代化水平的计算机的键盘和鼠标，使操作变得简单方便。
3.2、编程软件继续使用德国的西门子S5系统，去掉原来的ET100U部分；上位机监控软件使用美国Inbbblution公司的Fix32绘图软件；这样原来的程序已经不能再使用，需要完全改动，重新编程，在编程的过程中打通S5系统和上位机Fix32的通讯以保证整个系统的完整性。新的监控系统的制作画面和数据设定均在中文bbbbbbSNT平台环境之下，这样使得操作人员一目了然，易于理解和操作，也便于维护；监控画面还增加了探尺趋势图、矿仓趋势图和矿仓数据报表，有利于高炉工长和操作人员对生产的更为准确的监控。
3.3、为了满足现在高炉工艺的需要，使程序设定更加简便灵活，对PLC程序上作以下几点修改：
3.3.1、槽下主矿选矿改为5选1的程序，主矿排完料才能让6至9号杂矿仓排料，每车设定1个主矿和1个杂矿。
3.3.2、以前模拟屏上只能设定两批料，改为在监控画面上设定，任凭操作人员任意设定，并且随时可以修改。
3.3.3、把原来程序设定的两种程序A、B改为四种程序A、B、C、D，程序循环周期设定为12个周期位，至少要设定1位，到12自动返回。每个程序占一个周期位，每个程序装8车料。
3.4、硬件部分继续使用原西门子S5系列的电源、控制器（CPU）、接口、通讯等模板，去掉原来ET100U模块和模拟屏操作台，增加Scade01、Scade02、Scade03、Scade04四台工控计算机，它们通过网络连接器Switch与PLC控制柜相连。整个网络系统通过工业以太网连接，每台工控计算机都安装CP1413网卡，并通过其与CPU进行通讯。在原有输入输出模板不变情况下，增加一块模拟量输入模板，用来显示仪表数据，主要是秤值。硬件系统的网络结构见图2。

图2 6号高炉硬件网络图

[NextPage]

4、结论
邯钢6号高炉改造投运一年以来，系统运行稳定，各项技术指标合乎要求，在正常连锁的条件下，上料能力明显提高，误差明显降低，大幅度降低了操作人员的劳动强度，节省了生产费用，达到预期的效果，使高炉的利用系数明显提高了0.1到0.2，取得了可观的经济效益，改造非常成功。