PLC和数字直流调速装置在烧结机控制系统的应用:西门子直流调速装置

　　摘要:用PLC及6RA70数字直流调速装置取代传统的继电――接触器控制方式,克服了烧结生产的高温粉尘等影响,工作稳定可靠。 　　关键词:PLC 6RA70 编程 参数
　　
　　前言
　　 烧结机是烧结生产的重要生产机械,它是对混匀料进行烧结工艺生产的传动机械。根据生产工艺要求,我厂二期烧结机采用一台ZZJ2-51 30KW直流电动机进行拖动。按现代化生产的要求,要求其稳定可靠安全的运行,以往采用的由分立元件构成晶闸管整流加继电接触器控制系统。受高温和现场粉尘及元件老化等影响,其稳定性可靠性较差。用PLC加数字直流传动装置来控制烧结机电机,所用元件少,电路简单,工作稳定可靠,灵活性高.对不同的工艺及控制要求,只需改动程序即可,提高了自动化程度。
　　烧结机生产对其电气传动系统要求:
　　 按烧结生产工艺要求,对烧结机的电气控制系统要能实现:现场手动工作;中控室进行集中控制实现自动运转。对直流电动机实现正转,反转的无级调速控制,实现机速显示,具有机尾事故开关,及点火炉限位和拦板外闪限位的保护功能。
　　系统硬件组成及选型:
　　 系统的硬件部分基本上分为两部分:即西门子数字直流调速装置6RA70和可偏程控制器西门子S7-200系列PLC。因烧结机拖动为直流电动机,电机型号:ZZJ2-51功率30KW,额定电枢电流:158.5A,额定励磁电流3.51A。并且需要进行正反转控制,所以按照经济够用的原则将6RA70直流调速装置选型为1P 6RA70 75-6DV62-0 扩展板:6RX1700-0AK00。这是一个额定电流为210A,额定电压400V,额定励磁15A的4象限工作全数字闭环控制装置。它有4个模入,4个模出4个开关量输入和4个开关量输出信号可用。配以外部控制器件,实现对烧结机工作过程的自动控制。
　　 根据控制逻辑要求:PLC选型为S7-200,241-1BD23-OXB8该系列PLC具有结构紧凑,良好的扩展性能,低廉的价格及强大的指令等特点。配以外部控制器件,实现对烧结机工作过程的自动控制。其框图1如下:
　　 在设计直流调速系统时,考虑到烧结机的工艺设备类别及拖动机械设备的负载特性,即被拖动负载是属于连续工作制,重载起动。同时要求能平滑调速。根据公式:n=U-IaRa/Ceφ可知改变直流电动机转速有三种方法1、改变励磁磁通φ,但转速只能向上调。2、改变电枢回路电阻,此方法效率低,机械特性变软。3、改变电枢电压U,此方法调速范围大,机械特性硬。所以第三种方法是适合我们的调速方法。为了获得稳定的调速控制,6RA70内部功能块组态设定为双闭环控制系统,系统框图2如下:
　　 由于6RA70的数字智能化,速调流调及触发单元等模块的相应参数,在输入电机名牌参数及电源参数设定好后,通过运行自诊断功能便自行诊断、测试和整定。考虑到电机过载及装置过载的保护,允许电机以额定电流长时间运行,同时按1.25倍的电机额定电流整定限流保护。电枢电流限幅参数P171=125%,当达到设定保护时间后,6RA70开关量输出端子48#动作,发信号给PLC,实现停机保护。开关量输出端子46#设定为综合故障输出,具有欠励、过压、过流、堵转、6RA70内部功能块及硬件故障保护。在装置内部具有记忆功能,可由操作面板读出各种故障编号以便查找解决。因采用四象限整流装置,所以电机的反转采用改变电枢绕组电压极性来实现。
　　 为了便于对控制系统进行监控,设计方案采用S7-200PLC记录和监控系统运行,利用TD400C为操作人员提供人机界面。可编程控制器程序的开发采用基于Windows的编程工具,STEP-7Micro/WIN32软件实现可视化编程,通过专用编程电缆下载至PCL的EEPROM中。在进行逻辑编程时,为方便操作人员使用,采取原操作方法不变及与上位机信号控制不变的原则,进行程序的设计。
　　如图3主程序流程图
　　
　　结语
　　 本系统使用PLC及6RA70数字直流调速装置取代继电――接触器控制投入使用后,工作稳定可靠,提高了烧结机作业率,克服了高温及粉尘的影响。提高了自动化程度,对不同的控制要求或通讯方式,只须改变程序或参数即可,达到了先进水平。
　　
　　参考文献
　　[1] 6RA70直流调速装置使用手册.
　　[2] S7-200可编程序控制器系统手册.
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