西門(mén)子CPU222在風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用

1. 引言
　　風(fēng)機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)中，數(shù)量很多，其耗電量巨大。目前我國(guó)在風(fēng)機(jī)節(jié)能方面還有巨大的潛力。在紙廠鍋爐中，鍋爐蒸發(fā)量為15噸/時(shí)，風(fēng)機(jī)主要有鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量為30KW和75KW兩種，其風(fēng)量的調(diào)節(jié)全靠擋板，大量的風(fēng)能浪費(fèi)在擋板上，對(duì)電能的浪費(fèi)巨大，而且自動(dòng)化水平很低，操作工人對(duì)這些設(shè)備的檢修工作量也很大，若用一種調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)量起不是一舉兩得，既提高了自動(dòng)化水平減少擋板設(shè)備的維修費(fèi)用，又節(jié)約電能。

2. 風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速的改造
2.1系統(tǒng)配置：
　　西門(mén)子S7-200 CPU222控制模塊一個(gè)，CPU222運(yùn)算功能強(qiáng)大，性能好，可靠性高。本機(jī)數(shù)字量輸入14點(diǎn)，數(shù)字量輸出10點(diǎn)。最大可擴(kuò)展I/O模塊2個(gè)，最大可擴(kuò)展智能模塊2個(gè)，內(nèi)置8路PID回路，1個(gè)RS-485通信接口，為以后遠(yuǎn)程監(jiān)控做好準(zhǔn)備。A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊各一個(gè)。EM 231模擬量輸入模塊，具有4個(gè)模擬量輸入通道，12位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于250μs，數(shù)據(jù)字格式可單極性也可雙極性，單極性0～32000，雙極性-32000～+32000。EM 232模擬量輸出模塊，其模擬量輸出點(diǎn)數(shù)為2點(diǎn)，數(shù)據(jù)字格式與EM 231模塊類(lèi)似。
　　另外壓力變送器一只，負(fù)壓表一只，變頻器兩臺(tái)其中30KW一臺(tái)用于鼓風(fēng)機(jī)，75KW一臺(tái)用于引風(fēng)機(jī)。

2.2工作原理：
　　鍋爐內(nèi)蒸汽壓力的大小，主要靠30KW鼓風(fēng)機(jī)決定，鍋爐內(nèi)的負(fù)壓維持，主要靠75KW引風(fēng)機(jī)決定。當(dāng)鍋爐內(nèi)蒸汽壓力增大時(shí)，壓力變送器把檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊中的一個(gè)模擬量輸入通道輸入到PLC，PLC經(jīng)過(guò)PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運(yùn)算，運(yùn)算后所得結(jié)果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的一個(gè)模擬量輸出通道輸入到30KW變頻器，30KW變頻器降低鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此減小了鍋爐內(nèi)蒸汽的壓力，同時(shí)由于鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，鍋爐內(nèi)的負(fù)壓也隨之增大，負(fù)壓表把檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊中的另一個(gè)模擬量輸入通道輸入到PLC，PLC經(jīng)過(guò)PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運(yùn)算，運(yùn)算后所得結(jié)果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的另一個(gè)模擬量輸出通道輸入到75KW變頻器，75KW變頻器降低引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此減小了鍋爐內(nèi)的負(fù)壓壓力。反之亦然。如下圖所示。


　　這里需要注意的是：第一點(diǎn)，KM1與KM2不能同時(shí)吸合，KM3與KM4不能同時(shí)吸合，其解決方法在機(jī)械上可以采用鑰匙轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，電氣上可以采用接觸器常閉觸點(diǎn)互鎖，PLC內(nèi)部編程采用延時(shí)一秒輸出等等，如下圖所示。

PLC接線(xiàn)圖

PLC內(nèi)部編程梯形圖（局部）
　　第二點(diǎn)，PID回路控制必須有一個(gè)無(wú)擾動(dòng)切換信號(hào)，上圖PLC接線(xiàn)圖中I0.0，I0.1作為PID回路控制無(wú)擾動(dòng)切換輸入信號(hào)。關(guān)于PID回路控制將在下一篇文章《PID回路控制的原理與調(diào)試》中詳細(xì)介紹。

3. 結(jié)束語(yǔ)
　　整套系統(tǒng)運(yùn)行良好，鼓風(fēng)引風(fēng)協(xié)調(diào)工作，大大提高了工廠自動(dòng)化水平，既滿(mǎn)足了生產(chǎn)要求，又節(jié)約電能。