【文章內(nèi)容簡介】 量的輸入、輸出模塊。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計，為了節(jié)省PLC的輸出端口，在電路中可以采用PLC輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)的工作狀態(tài)。其控制電路圖如圖52所示。引風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速控制電路如圖21所示。手動控制時，首先扳動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1,使電動機(jī)啟動時，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1吸合并自保，電動機(jī)啟動,運行指示燈HL1亮。當(dāng)接觸器KM1吸合時，中間繼電器KA1接通，變頻器STF接通，變頻器啟動。當(dāng)變頻器故障輸出時，開始報警HA1鈴響，報警指示燈亮。按下復(fù)位按鈕SB3，中間繼電器KA2接通，常閉觸頭KA2打開，解除報警，變頻器停止運行。使電動機(jī)停止時，按下按鈕SB2，接觸器線圈失電，主觸頭KM1打開，電動機(jī)停止。自動控制時，扳動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1，通過PLC編程控制，來完成電動機(jī)的自動控制。 圖52 控制系統(tǒng)的控制回路 PLC的選型一、PLC系統(tǒng)配置根據(jù)系統(tǒng)控制要求，統(tǒng)計出本系統(tǒng)對主PLC的I/O總能力要求為:開關(guān)量輸入64點，開關(guān)量輸出32點，模擬量輸入8通道。綜合考慮系統(tǒng)對PLC運算能力的要求等因素，選用西門子的S7300系列PLC，CPU模塊選用CPU3152DP。具體配置如圖54所示: 圖54 配置圖PSCPU IMDI（1）DI（2）DO（1）DO（2）AI AO6ES7 3071KA000AA06ES7 3153AF000AB06ES7 3603AA010AA06ES7 3211BL000AA06ES7 3211BL000AA06ES7 3221HH010AA06ES7 3221HH010AA06ES7 3317KF020AB06ES7 3325HD010AB0S7 300系列可編程控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個單獨的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。系統(tǒng)組成:(l)電源負(fù)載模塊(PS307)：用于將SIMATIC S7300連接到120/230VAC電源，輸出24VD，它與CPU模塊和其他信號模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線誰接。(2)中央處理單元(CPU3152DP)：集成128KRAM，用MMC存儲卡最大可擴(kuò)展到8MB；對二進(jìn)制何浮點運算具有較高的處理性能；可用于大規(guī)模的I/O配置；集成有PROFIBUSDP接口；CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的主要任務(wù)外，還為S7300背板總線提供5V直流電源，并通過MPI多點接口與其他中央處理器或編程裝置通信。(3)接口模塊(IM360)：用于多機(jī)架配置時連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。如果用戶的自控系統(tǒng)任務(wù)需要多于8個信號模塊或通信處理器時，可通過IM360擴(kuò)展1個機(jī)架，最長1米，每個機(jī)架上可以插入8個模塊，電源也是由此擴(kuò)展提供。(4)信號模塊(SM)：使不同的過程信號電平和57300的內(nèi)部信號電平相匹配，主要數(shù)字量輸入模塊SM32數(shù)字量輸出模塊SM32模擬量輸入模塊SM33模擬量輸出模塊SM332等。每個信號模塊都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過程信號可方便地連在信號模塊的前連接器上。特別指出的是模擬量輸入模塊獨具特色，它可以接入熱電偶、熱電阻、420mA電流、010V電壓等18種不同的信號，輸入量程范圍很寬。(5)通訊處理器(CP340)：西門子公司實現(xiàn)點到點串口通信的低成本解決方案口：RS232C(V24)；20mA(TTY)；RS422/485()。固化有3964(R)協(xié)議和ACSII協(xié)議兩個標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議。二、PLC的I/O分配表 PLC輸入、輸出點數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。（1）PLC的開關(guān)輸入端口包括系統(tǒng)的啟動、停止按鈕，電機(jī)啟動、停止按鈕，手動/自動按鈕、變頻器故障及檢修復(fù)位、以及變頻器工頻、變頻運行信號，另外PLC輸入端口還包括電動機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點。其開關(guān)輸入端口的分配如表55所示。表55 開關(guān)量輸入分配表序號 名稱文字符號端口地址 11引風(fēng)機(jī)手動/自動SA1 21引風(fēng)機(jī)停止SB1 31引風(fēng)機(jī)啟動SB2 41引風(fēng)機(jī)故障KH1 52鼓風(fēng)機(jī)手動/自動SA2 62鼓風(fēng)機(jī)停止SB3 72鼓風(fēng)機(jī)啟動SB4 82鼓風(fēng)機(jī)故障KH2 93循環(huán)泵手動/自動SA3 103循環(huán)泵停止SB5 113循環(huán)泵啟動SB6 123循環(huán)泵故障KH3 134循環(huán)泵手動/自動SA4 144循環(huán)泵停止SB7 154循環(huán)泵啟動SB8 164循環(huán)泵故障KH4 171變頻器故障KA2 182變頻器故障KA3 193變頻器故障KA5 204變頻器故障KA6 211變頻器報警控制KA7 222變頻器報警控制KA8 233變頻器報警控制KA9 244變頻器報警控制KA10 251工頻電動機(jī)手動/自動SA5 261工頻電動機(jī)停止SB9 271工頻電動機(jī)啟動SB10 281工頻電動機(jī)故障KH5 292工頻電動機(jī)手動/自動SA6 302工頻電動機(jī)停止SB11 312工頻電動機(jī)啟動SB12 322工頻電動機(jī)故障KH6 333工頻電動機(jī)手動/自動SA7 343工頻電動機(jī)停止SB13 353工頻電動機(jī)啟動SB14 363工頻電動機(jī)故障KH7 374工頻電動機(jī)手動/自動SA8 384工頻電動機(jī)停止SB15 394工頻電動機(jī)啟動SB16 404工頻電動機(jī)故障KH8 415工頻電動機(jī)手動/自動SA9 425工頻電動機(jī)停止SB17 435工頻電動機(jī)啟動SB18 445工頻電動機(jī)故障KH9 456工頻電動機(jī)手動/自動SA10 466工頻電動機(jī)停止SB19 476工頻電動機(jī)啟動SB20 486引風(fēng)機(jī)手動/自動KH10 497工頻電動機(jī)手動/自動SA11 507工頻電動機(jī)停止SB21 517工頻電動機(jī)啟動SB22 527工頻電動機(jī)故障KH11 538工頻電動機(jī)手動/自動SA12 548工頻電動機(jī)停止SB23 558工頻電動機(jī)啟動SB24 568工頻電動機(jī)故障KH12 579工頻電動機(jī)手動/自動SA13 589工頻電動機(jī)停止SB25 599工頻電動機(jī)啟動SB26 609工頻電動機(jī)故障KH13 6110工頻電動機(jī)手動/自動SA14 6210工頻電動機(jī)停止SB27 6310工頻電動機(jī)啟動SB28 6410工頻電動機(jī)故障KH14（2）PLC的輸出端口包括各種故障指示以及變頻器故障給PLC的信號，PLC與這些交流接觸器的連接是通過中間繼電器來實現(xiàn)的，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)PLC設(shè)備，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。以上的配置都留有余量，為以后的系統(tǒng)擴(kuò)展提供方便。開關(guān)輸出端口的分配表如56所示。表56 開關(guān)量輸出分配表序號 名稱文字符號端口地址 11引風(fēng)機(jī)控制KM1 2 2鼓風(fēng)機(jī)控制KM2 3 3循環(huán)泵控制KM3 4 4循環(huán)泵控制KM4 5 1變頻器啟動/停止KA1 6 2變頻器啟動/停止KA11 7 3變頻器啟動/停止KA12 8 4變頻器啟動/停止KA13 91工頻電動機(jī)控制KM5 10 2工頻電動機(jī)控制KM6 11 3工頻電動機(jī)控制KM7 12 4工頻電動機(jī)控制KM8 13 5工頻電動機(jī)控制KM9 14 6工頻電動機(jī)控制KM10 15 7工頻電動機(jī)控制KM11 16 8工頻電動機(jī)控制KM12 17 9工頻電動機(jī)控制KM13 18 10工頻電動機(jī)控制KM14 19 1引風(fēng)機(jī)機(jī)啟動指示HL1 20 1引風(fēng)機(jī)機(jī)停止指示HL2 21 2鼓風(fēng)機(jī)機(jī)啟動指示HL3 22 2鼓風(fēng)機(jī)機(jī)停止指示HL4 23 3循環(huán)泵機(jī)啟動指示HL5 24 3循環(huán)泵機(jī)停止指示HL6 254循環(huán)泵機(jī)啟動指示HL7 26 4循環(huán)泵機(jī)停止指示HL8 27 1變頻器報警指示HL9 28 2變頻器報警指示HL10 293變頻器報警指示HL11 304變頻器報警指示HL12 31備用 32備用(3)模擬量輸入輸出點的分配表表57 模擬量輸入分配表序號 名稱文字符號端口地址 1 溫度模擬量采集 CH0 2 水位模擬量采集 CH1 3 壓力模擬量采集 CH2表58 模擬量輸出分配表序號 名稱文字符號端口地址 11變頻器頻率調(diào)節(jié)QI0 22變頻器頻率調(diào)節(jié) QI1 33變頻器頻率調(diào)節(jié) QI2 44變頻器頻率調(diào)節(jié) QI3 在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置中，圖中上位機(jī)采用兩臺研華工控機(jī)IPC610，構(gòu)成雙機(jī)冗余系統(tǒng)，每臺工控機(jī)配置一塊西門子CP5611MPI多點接口通訊卡，通過MPI接口與下位機(jī)S7300進(jìn)行通訊。下位機(jī)采用S7300系列PLC，CPU315一2DP，內(nèi)部集成有MPI接口，用于與上位機(jī)全局通訊、PLC在線編程。配置CP340RS一422/485通訊模塊，通過RS一485總線傳輸接口與4臺三菱變頻器進(jìn)行通訊。 本系統(tǒng)中S7300通過CP340與14變頻器之間的通信，設(shè)置CP340參數(shù)，通信協(xié)議設(shè)置為ASCll協(xié)議，選擇自由信息報文格式。然后按照變頻器通信協(xié)議在PLC程序中組建發(fā)送數(shù)據(jù)報文，設(shè)定變頻器頻率，讀取變頻器頻率、電流、電壓、功率等參數(shù)。 變頻器是把電壓，頻率固定的交流電變換成電壓，頻率分別可調(diào)的交流電的變換器。變頻調(diào)速器與外界的聯(lián)系點基本上分三部分：一是主電路接線端，包括工頻電網(wǎng)的輸入端（R，S，T），接電機(jī)的頻率，電壓連續(xù)可調(diào)的輸出端（U，V，W）。二是控制端子，包括外部信號控制變頻調(diào)速器工作的端子，變頻帶調(diào)速器工作狀態(tài)指示端子，變頻器與微機(jī)或其他變頻的通訊接口。三是操作面板包括液晶顯示屏和鍵盤。一、變頻器頻率范圍的設(shè)定基本頻率與最高頻率電動機(jī)的額定頻率稱為變頻器的基本頻率，當(dāng)頻率給定信號為最大值時，變頻器的給定頻率，稱為最高頻率，在上升時間一定的情況下，最高頻率決定了變頻器輸出頻率的變化速度。上限頻率與下限頻率上限頻率與下限頻率是調(diào)速控制系統(tǒng)所要求變頻器的工作范圍，它們的大小應(yīng)根據(jù)實際工作情況設(shè)定。二、變頻器及其型號根據(jù)設(shè)計題目要求，按照電動機(jī)的額定功率，最大使用電機(jī)容量，本設(shè)計選用三菱FRF540(L)SFRF540LS系列變頻器節(jié)能型、一般負(fù)載適用　FR－F500（L）功率范圍：75～900KW?。?相380V，F(xiàn)R－F540（L）系列）2．采用最佳勵磁控制方式，實現(xiàn)更高節(jié)能運行。3．內(nèi)置PID，變頻器/工頻切換和可以實現(xiàn)多泵循環(huán)運行功能。4．柔性PWM，實現(xiàn)更低噪音運行。5．內(nèi)置RS485通信口。6．75KW以上隨機(jī)帶DC電抗器技術(shù)規(guī)格：FRF540LS系列型號FRF540L□□CH400VS75KS90KS110KS132KS160KS185KS220KS250KS315KS400K適用電機(jī)容量（KW)(注1）輕載變轉(zhuǎn)矩7590110132160185220250315400可變轉(zhuǎn)矩7590110110132160185220280375輸出額定電流（A）輕載變轉(zhuǎn)矩144180216260302360432477610750可變轉(zhuǎn)矩144180214216260302360432547722過載能力（注3）輕載變轉(zhuǎn)矩110% 60s秒 (反時限特性)可變轉(zhuǎn)矩120% 60秒 ,150% (反時限特性)電壓（注4）三相，380V至480V 電源額定輸入交流電壓/頻率三相，380V至480V 50Hz/60Hz交流電壓允許波動范圍323至528V 50Hz