3、准确及时地捕获电网电压信息。
4、分批自启动的电机按照工艺流程需要,在PLC中预先设置,同时为避免多台电机在自启动中对电网的影响、电机分批自启动中采用分批延时处理方式;
5、具有多路输入和多路输出功能,实现多台电机自启动集中控制;
6、具备远程通信接口,实现与上位机或DCS系统的通信,在上位机或DCS系统中方便地对该系统进行监控和维护。
洛阳石油化工总厂的2套PLC电机分批自启动设备,采用西门于S7-300系列PLC,它以CPU313为*处理单元,每执行1000条二进制指令约需 0.7ms。S7—300同时具备128点数字量输入/输出和32路模拟量输入/输出,12KB的RAM,20KB的负载存储器;完**够满足电机状态和 系统电压的实时监控和及时实现电机分批自启动的要求。
二、系统组成
2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式,每一段低压母线采用l台PLC。系统硬件主要分为外围电路和核心单元2部分。外围电路主要完成母线电 压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。核心单元(即PLC)主要完成信号处理,发出电机驱动指令。
2.1外围电路
外围电路主要包括以下几个部分:
1、母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4*20mA直流信号。
2、电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离,以提高抗干扰能力。
3、电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出,输出单元不直接驱动电机,而是通过1个220V、10A AC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力,另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔,提高了系统的安全可靠性。
2.2核心单元
根据系统的要求,其核心PLC主要有以下几部分:
1、CPU313及系统软件。它完成电压和电机运行状态监测,实时进行逻辑判断,发出电机分批自启动指令。CPU313有4种操作选择:RUN—P、RUN、STOP和MRES运行方式。
2、模拟量输入模块SM331(8路输入)。它把电压变送器输入的4-20mA的模拟量转换为数字信号,并将数字信号送到PI,C的控制单元,以供PLC做出电压判断。
3、数字量输入模块SM321。16路输入2个,32路输入1个,完成62台电机运行状态监测和PLC电机分批自启动系统运行、调试状态监侧,电机运行状态信号通过电机操作回路中的接触器辅助接点接至该模块。
4、数字量输出模块SM322(输出8路)。接受PLC控制单元的指令,完成电机驱动信号输出,通过出口中间继电器,驱动电机操作回路,完成电机分批自启动。
三、系统软件设计
电机分批自启动系统软件主要任务为:
1、完成系统初始化;
2、正常状态下的数据监测;
3、电网电压出现波动后,即电网电压降至70%,所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行,在此之前,程序已经做出判断并锁存电机状态信号;
4、当电力系统恢复正常(3s内,母线电压恢复至95%)时,程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号,使其恢复运行;
5、无论在正常状态下或是在电机自启动过程中,PLC均实时监侧母线电压;
6、通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息,PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统,便于维护人员实时了解设备运行状况。关于定位控制(Positioning,调节(Regulated)和控制(Controlled)操作之间存在一些区别。步进电机小需要连续的位置控制,而在控制操作中得到应用。在以下的程序例子中,借助于CPU214所产生的集成脉冲输出,通过步进电机来实现相对的位置控制。虽然这种类型的定位控制小需要参考点,本例还是初略地描述了确定参考点的简单步骤。因为实际上它总是相对一根轴确定一个固定的参考点,因此,用户借助于一个输入字节的对偶码(Duul coding)给CPU*定位角度。用户程序根据该码计算出所需的定位步数,再由CPU输出相关个数的控制脉冲。
本例说明了利用S7-200的集成“接通延迟”(ON-Delayed)定时器,能够方便地产生断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)及扩展脉冲(Extended Pulse)。
为了在输出端Q0.0得到断开延迟信号,Q0.0端的输出信号的置位时问要比I0.0端的输入信号长一段定时器的时间。
为了在输出端Q0.1得到脉冲信号,I0.1端的输入信号被置位之后,信号会在输出端Q0.1停留一段定时器的时间;但是,如果输入I0.1被复位,那么输出端Q0.1脉冲信号也将被复位。
为了在输出端Q0.2得到扩展脉冲信号,一旦输入I0.2己经置位,无论输入I0.2是否复位,那么在预置定时器时问内Q0.2端输出信号将一自处于置位状态。
程序和注释
下列程序分为3部分,每部分都相互独立,用来实现断开延迟(OFF-Delay)、脉冲(Pulse)和扩展脉冲(Extended Pulse)。
一、断开延迟(OFF-Delay)
当接通输入I0.0时,输出Q0.0被置位。如果输入I0.0被复位(下降沿),
T33,运行5秒钟后,定时器T33置位,同时使标志位M0.0和输出Q0.0
则启动定时器复位。