西門子S120控制單元6SL3055-0AA00-5AA0

摘要：在本系統中，為了實現能源的充分利用和生產的需要，需要對電機進行轉速調節，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，采用ABB公司變頻器，系統中由PLC完成數據的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。基于S7 200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發和維護。利用對PLC軟件的設計,實現變頻器的參數設置、故障診斷和電機的啟動和停止。

關鍵詞：PLC 變頻器 變頻調速

隨著電力電子技術以及工業自動控制技術的發展，使得交流變頻調速系統在工業電機拖動領域得到了廣泛應用。另外，由于PLC的功能強大、容易使用、高可靠性，常常被用來作為現場數據的采集和設備的控制。本設計就是利用變頻器和PLC實現水池水位的控制。

　　變頻器技術是一門綜合性的技術，它建立在控制技術、電子電力技術、微電子技術和計算機技術的基礎上。它與傳統的交流拖動系統相比，利用變頻器對交流電動機進行調速控制，有許多優點，如節電、容易實現對現有電動機的調速控制、可以實現大范圍內的高效連續調速控制、實現速度的精確控制。容易實現電動機的正反轉切換，可以進行高額度的起停運轉，可以進行電氣制動，可以對電動機進行高速驅動。完善的保護功能:變頻器保護功能很強，在運行過程中能隨時檢測到各種故障，并顯示故障類別(如電網瞬時電壓降低，電網缺相，直流過電壓，功率模塊過熱，電機短路等)，并立即輸出電壓。這種“自我保護"的功能，不僅保護了變頻器，還保護了電機不易損壞。

　　 PLC特點：第一，可靠性高、抗干擾能力強，平均故障時間為幾十萬小時。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡單、使用方便目前大多數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還根據具體問題設計了如步進梯形指令等，進一步簡化了編程。第三，設計安裝容易，維護工作量少。第四，適用于惡劣的工業環境，采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應用場合。第五，與外部設備連接方便，采用統一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規格。第六，功能完善、通用性強、體積小、能耗低、性能價格比高。

　　在應用PLC系統設計時，應遵循以下的基本原則，才能保證系統工作的穩定。

　　（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求；

　　（2）系統結構力求簡單；

　　（3）系統工作要穩定、可靠；

　　（4）控制系統能方便的進行功能擴展、升級；

　　（5）人機界面友好。

　　本系統中，為了實現能源的充分利用和生產的需要，需要對電機進行轉速調節，考慮到電機的啟動、運行、調速和制動的特性，采用ABB公司的ABB ACS800變頻器，系統中由S7-200系列PLC完成數據的采集和對變頻器、電機等設備的控制任務。基于S7-200 PLC的編程軟件,采用模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發和維護。系統利用對PLC軟件的設計,實現變頻器的參數設置、故障診斷和電機的啟動和停止。

　　1 本設計的控制要求：

　　 1)系統要求用戶能夠的直觀了解現場設備的工作狀態及水位的變化；

　　 2)要求用戶能夠遠程控制變頻器的啟動和停止；

　　 3)用戶可自行設置水位的高低，以控制變頻器的起停；

　　 4)變頻器及其他設備的故障信息能夠及時反映在遠程PLC上；

　　 5)具有水位過高、過低報警和提示用戶功能；

　　2 本設計控制結構:

　　由于現場有一臺電機作為被控對象，可以使用單臺PLC進行單個對象的控制，只要適當的選用高性能的PLC,勝任此功能。系統控制結構如圖1所示。

PLC采集傳感器、監控電機及變頻器等有關的各類對象的信息。本系統中，對電機采用一臺變頻器來進行頻率的調節控制。采用PLC輸出的模擬量信號作為變頻器的控制端輸入信號，從而控制電機轉速大小，并且向PLC反饋自身的工作狀態信號，當發生故障時，能夠向PLC發出報警信號。由于變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率以改變同步轉速來實現的，故在調速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉差功率，因此具有高效率、寬范圍、高精度的調速性能。

西門子S120控制單元6SL3055-0AA00-5AA0

１　系統描述

我廠化學水處理系統采用 SIEMENS公司SIMATIC S7 過程控制系統作為自動化系統硬件平臺。整個系統由2套S7-400現場控制器，2臺操作員站(其中一臺兼工程師站)組成。上位機和下位機的通訊為100M以太網。共有3個PLC柜，#1PLC柜為#1-#6陽床程控及空壓機連鎖，#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 過程控制系統如圖所示:

２　故障實例一

2.1 故障現象

　　當操作程序運行至陰床A101門“開"狀態，WinCC操作界面HMI由程控狀態自動轉為就地狀態。程序中斷，程控操作被迫終止。現場就地操作A101門，其“開"狀態與“關"狀態正常。

2.2 故障分析

根據故障現象，按常規故障處理方法初步判斷為程序出錯。查找程序梯形圖，WinCC與STEP 7地址連接均未發現錯誤。因以往程序調試過程中并未出現此故障，故排除程序編程錯誤的可能。根據以上排查，判斷為硬件故障導致的程序保護聯動，遂擴大外部設備檢查范圍。通過反復觀察PLC上A101門動作，發現當A101門為“開"狀態時，A101指示燈亮后瞬間即熄滅，程控狀態指示燈也熄滅。分析PLC柜接線圖（， A101與程控選擇開關共用一個電源。測得當A101門為“開"狀態時其電壓值由24V降至1V。據此得出程控中斷原因：程控選擇開關與A101門開關共用的同一電源產生降壓。檢查程控選擇開關接線發現短路，排除后故障消除。

３　故障實例二

3.1 故障現象

　　當值運行人員按操作規程在WinCC界面上進行陽床程控點操時，K101、K102門應為“關"狀態，卻自動轉為“開"狀態，現場K101、K102門自動打開。

3.2 故障分析

對Ｋ101、K102門外圍設備進行全面檢查，未發現硬件故障。檢查WinCC與STEP 7地址連接，。初步判斷為程序出錯。檢查程序進行梯形圖，發現當程序進行步操或組操時，WinCC人機界面上K101、K102門為“關"狀態，而在程序進行梯形圖中，K101、K102門地址一直為“開"狀態。