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西門于S7-300系列PLC控制電機分批啟動

一、電機分批自啟動在石油化工等連續生產企業中有著廣泛的用途。以PLC為核心控制單元的電機分批自啟動系統具有以下功能及特點：

1、能夠實時地監控電機的運行狀態；

2、記憶電網波動前電機的運行狀態，只有在電網波動前處于運行狀態而且在電網波動時停機的電機才具備電機啟動條件

3、準確及時地捕獲電網電壓信息。

4、分批自啟動的電機按照工藝流程需要，在PLC中預先設置，同時為避免多臺電機在自啟動中對電網的影響、電機分批自啟動中采用分批延時處理方式；

5、具有多路輸入和多路輸出功能，實現多臺電機自啟動集中控制；

6、具備遠程通信接口，實現與上位機或DCS系統的通信，在上位機或DCS系統中方便地對該系統進行監控和維護。

洛陽石油化工總廠的2套PLC電機分批自啟動設備，采用西門于S7-300系列PLC，它以CPU313為*處理單元，每執行1000條二進制指令約需 0.7ms。S7—300同時具備128點數字量輸入/輸出和32路模擬量輸入/輸出，12KB的RAM，20KB的負載存儲器；能夠滿足電機狀態和 系統電壓的實時監控和及時實現電機分批自啟動的要求。

二、系統組成

2套PLC電機分批自啟動系統根據變電所供電方式，每一段低壓母線采用l臺PLC。系統硬件主要分為外圍電路和核心單元2部分。外圍電路主要完成母線電 壓、電機運行狀態等信號的采集、處理和轉換以及電機啟動指令的驅動等。核心單元(即PLC)主要完成信號處理，發出電機驅動指令。

2.1外圍電路

外圍電路主要包括以下幾個部分：

1、母線電壓采樣監測。它通過1個電流型電壓變送器將0—380V交流母線電壓轉換為4*20mA直流信號。

2、電機運行狀態信號監控。電機運行狀態信號通過電機控制回路中的1個干接點輸入到PLC的輸入模塊。所有信號的輸入都經過光藕隔離，以提高抗干擾能力。

3、電機驅動單元。電機啟動信號由PLC發出，輸出單元不直接驅動電機，而是通過1個220V、10A AC的中間繼電器帶動電機操作回路。這樣一方面提高了驅動能力，另一方面使得電氣操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系統的可靠性。

2.2核心單元

根據系統的要求，其核心PLC主要有以下幾部分：

1、CPU313及系統軟件。它完成電壓和電機運行狀態監測，實時進行邏輯判斷，發出電機分批自啟動指令。CPU313有4種操作選擇：RUN—P、RUN、STOP和MRES運行方式。

2、模擬量輸入模塊SM331(8路輸入)。它把電壓變送器輸入的4-20mA的模擬量轉換為數字信號，并將數字信號送到PI，C的控制單元，以供PLC做出電壓判斷。

3、數字量輸入模塊SM321。16路輸入2個，32路輸入1個，完成62臺電機運行狀態監測和PLC電機分批自啟動系統運行、調試狀態監側，電機運行狀態信號通過電機操作回路中的接觸器輔助接點接至該模塊。

4、數字量輸出模塊SM322(輸出8路)。接受PLC控制單元的指令，完成電機驅動信號輸出，通過出口中間繼電器，驅動電機操作回路，完成電機分批自啟動。

三、系統軟件設計

電機分批自啟動系統軟件主要任務為：

1、完成系統初始化；

2、正常狀態下的數據監測；

3、電網電壓出現波動后，即電網電壓降至70%，所有電機都會因為電氣保護裝置而強制退出運行，在此之前，程序已經做出判斷并鎖存電機狀態信號；

4、當電力系統恢復正常（3s內，母線電壓恢復至95%）時，程序依據故障前保存的電機狀態信號、對具備白啟動條件的電機。按照順序分批發出啟動信號，使其恢復運行；

5、無論在正常狀態下或是在電機自啟動過程中，PLC均實時監側母線電壓；

6、通信接口程序。包括系統監測數據和故障信息，PLC將采集的母線電壓信息、電機啟動狀態信息傳輸到上位機或DCS系統，便于維護人員實時了解設備運行狀況

憑借其豐富的功能，SENTRON PAC3200能夠應用于各種用途。

監測測量變量看是否超出極限值

SENTRON PAC3200具有一個對多6個測量變量進行監測，看其是否超過了一個可調的上、下極限值。可對以下變量 進行監測：電壓、電流、功率、功率因數、 THD U/I、頻率或電壓和電流的不對稱度

數字輸出函數：

發送功脈沖(有功電能,無功電能)的脈沖輸出 發出超出極限值的警報輸出 SENTRON PAC3200運行狀態指示器 相序指標 利用系統軟件進行遠程控制的輸出轉換

其易用的組合架和僅有51mm的較小的安裝深度使其能夠簡便的進行一個挨一個的多個裝置的安裝。

強大的通訊功能

作為標準配置提供的以太網接口是迄今為止該類設備中*的，它不僅可以用SENTRON powerconfig實現配置的目的，還可用于在更高水平的電力管理系統中的系統通訊。 它具有的系統適配性，可以在SEAbus TCP協議和Modbus TCP協議之間轉換。

對于Modbus RTU和SEAbus可選用SENTRON PAC PROFIBUS DP和PAC RS485擴展模塊從而能夠在網絡中進行通訊。

利用一個稱為GSD (Ger?te-Stammdaten-Datei)的標準化文本文件可以進行PROFIBUS內的集成。在PROFIBUS配置工具的輔助下，GSD文件被讀入主機。主機因此接受PAC3200的從機專有結構，從而能夠立即開始循環運行。

Modbus RTU或SEAbus系統中的集成是利用設備鍵盤或SENTRON powerconfig通過設備地址和波特率的參數化來實現的。

多功能數字輸入和輸出

SENTRON PAC3200裝備有一個數字輸入和一個數字輸出，它們各自可擔負多種功能。

數字輸入的功能：

用第三方的設備計算功的脈沖(有功電能,無功電能)輸入 轉換設備的狀態監測 速度在高速和低速之間轉換 測量期間的同步信號輸入

憑借其較高的精度，SENTRON PAC3200能夠滿足不斷高的準確進行電力測量的要求。它滿足固態有源耗量表符合 IEC 62053-22 標準等級 0.5S 的精度要求。

電力故障的透明度

總共有10個針對有效功、無效功和視在功的功率表分別按照高速和低速對系統中的電能輸入和電能回饋的電能消耗進行監測。

這使得SENTRON PAC3200成為為更高水平的電力管理系統提供數據的選擇。應集成在可使用戶能夠記錄設備負荷情況的系統中。

為實現這個目的， SENTRON PAC3200 還提供所需的有效和無效功率的功率平均值。

純文本顯示

巨大的全圖形液晶顯示器，即使在遠距離也能輕易讀取。為保證在照明條件差的條件下同樣如此，背光照明可根據實際需要單獨進行適應。

操作，同樣為多語言環境

特別加亮處為可視化用戶操作處。通過帶有多語言純文本顯示的4個功能按鈕的操作簡單易學。可選用以下語言：德語、英語、葡萄牙語、土耳其語、西班牙語、意大利語、法語、漢語和俄語。

SENTRON PAC 3200的操作語言

此外還為有經驗的用戶提供了直接導航，這樣就可以更快的喚出所選取的菜單。

盡快的安裝和啟動

利用其*的安裝方式，SENTRON PAC3200可以通過組合閉鎖架進行快捷簡便的安裝。

這對組合閉鎖架可實現兩個功用：

利用閉鎖機構，安裝者不需任何工具即可將裝置迅速的緊固在控制面板之內。 如果需要更高級的防護，可以使用閉鎖架上的4個螺釘在4側均勻的增加其接觸壓力，這樣，控制面板切口就被整體模制的密封墊完整的密封，這是其標準配置。經常費時費事的插入一個附加墊圈已成為過去。

 500 V (UL-L)用于帶有電壓特低的電源裝置的型號 (7KM2111-1BA00-3AA0)。

用三相多功能測量裝置對一個電力設備的所有相關的網絡參數進行測量和指示，并對這些參數進行*性監測。

用途

無論電能在哪里進行分配，是工業或是基礎建筑中， SENTRON PAC3200總會向建筑服務系統或電力控制系統提供重要的信息。

SENTRON PAC3200所提供的多種不同的通訊選擇使其成為對于電力管理系統和工廠及建筑的自動控制*的數據提供者。

行業

在所有行業中都需要用于供電的電力分配系統。 因此，SENTRON PAC3200常用于需要對電力消耗和電力參數進行測量的所有地區。

外殼

SENTRON PAC3200附帶一個塑料盒用于在控制面板內的安裝。它通過裝置左右兩側的各一個固定器進行緊固。

安裝 SENTRON PAC3200

安裝SENTRON PAC3200需要將其通過控制室門上的方形切口從前面插入，然后用所提供的固定器緊固。

在前面，即進行安裝處，設備須滿足安全級別2和IP65的防護等級。

下圖顯示如何按照 SENTRON PAC3200 的后視圖和擴展模塊的頂視圖將 SENTRON PAC3200 和擴展模塊連接在一起（此處：PAC PROFIBUS DP)。

基于 SENTRON PAC3200 上的 PAC PROFIBUS DP 示例安裝擴展模塊

運用和指示元件

下列給出了SENTRON PAC3200 的前側的圖片及說明，根據操作和監測劃分了功能區。

SENTRON PAC3200 的前部

該裝置由4個功能按鈕進行操作，這4個按鈕對應于位于它們上面的4個文本區。每個按鈕都具有幾種功能，其任一時候的功能取決于當時顯示的菜單。各自菜單中某按鈕所具有的功能通過所顯示的與之相關的文本來指示。

功能

變量的準確測量

測量功能

SENTRON PAC3200 可對以下參數進行測量：

1) 引用的數值是三個相位的全部平均值。

2)只能通過通訊來提交。功率平均值（功率計數值，傳送給一個選定的測量周期。測量周期可在1-60分鐘內選取；默認設置是15分。

3)高值和低值在顯示器上顯示。

?可進行測量

--不可進行測量或是測量無意義

由于功能范圍寬廣，對于不同的測量任務只需要一種設備的變體—這樣可以節省保管和采購費用。 安裝簡單迅速，可以節省安裝成本。 不需要變壓器即可與達690 V1)的供電網連接，節省控制室的空間和費用（變壓器費用、變壓器固定和安裝費用）。 對功率全面準確的測量是確定系統內的節約潛力的基礎。 óENTRON PAC3200?ù??óµ?眾多各種測量和監測功能可以及早檢查出故障，因而可以直接提高其利用率。 憑借其技術配置、各種證書證明-諸如用于美國和加拿大的 UL和CSA、以及9種語言的支持，SENTRON PAC3200能夠在世界范圍內廣泛應用。 巨大的背光式圖形顯示器即使在較差的照明條件下也可以保證良好的讀取，并為設備打開了更廣闊的應用領域。 通過 SENTRON PAC3200 多種語言、直觀的用戶操作，可在啟動和操作過程中節約寶貴的時間。 由于對于各種標準的設備都包括沒有額外費用的可連接網絡的以太網接口，可以降低系統集成的費用。同時，高傳輸速率可以幫助顯著的提高整個系統的性能。 SENTRON配電配置軟件可以更容易的對設備進行配置。這會節省下相當可觀的時間，特別是當需要對幾個 PAC3200設備進行配置時。 通過可選的 PAC PROFIBUS DP 和 PAC RS485 擴展模塊接口，可以輕松地集成在自動化系統或電源管理系統（例如，SIMATIC WinCC powerrate 或 SIMATIC PCS 7）中，因而節約時間和實施成本。 SENTRON PAC3200 的安裝深度僅為 51 mm，還可安裝在深度較淺的設備中