西門子CPU222在風(fēng)機變頻調(diào)速中的應(yīng)用

1. 引言
　　風(fēng)機在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中，數(shù)量很多，其耗電量巨大。目前我國在風(fēng)機節(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，風(fēng)機主要有鼓風(fēng)機，引風(fēng)機裝機容量為30KW和75KW兩種，其風(fēng)量的調(diào)節(jié)全靠擋板，大量的風(fēng)能浪費在擋板上，對電能的浪費巨大，而且自動化水平很低，操作工人對這些設(shè)備的檢修工作量也很大，若用一種調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)風(fēng)量起不是一舉兩得，既提高了自動化水平減少擋板設(shè)備的維修費用，又節(jié)約電能。

2. 風(fēng)機變頻調(diào)速的改造
2.1系統(tǒng)配置：
　　西門子S7-200 CPU222控制模塊一個，CPU222運算功能強大，性能好，可靠性高。本機數(shù)字量輸入14點，數(shù)字量輸出10點。最大可擴展I/O模塊2個，最大可擴展智能模塊2個，內(nèi)置8路PID回路，1個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。EM 231模擬量輸入模塊，具有4個模擬量輸入通道，12位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時間小于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，其模擬量輸出點數(shù)為2點，數(shù)據(jù)字格式與EM 231模塊類似。
　　另外壓力變送器一只，負(fù)壓表一只，變頻器兩臺其中30KW一臺用于鼓風(fēng)機，75KW一臺用于引風(fēng)機。

2.2工作原理：
　　鍋爐內(nèi)蒸汽壓力的大小，主要靠30KW鼓風(fēng)機決定，鍋爐內(nèi)的負(fù)壓維持，主要靠75KW引風(fēng)機決定。當(dāng)鍋爐內(nèi)蒸汽壓力增大時，壓力變送器把檢測到的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊中的一個模擬量輸入通道輸入到PLC，PLC經(jīng)過PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運算，運算后所得結(jié)果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的一個模擬量輸出通道輸入到30KW變頻器，30KW變頻器降低鼓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，因此減小了鍋爐內(nèi)蒸汽的壓力，同時由于鼓風(fēng)機轉(zhuǎn)速的降低，鍋爐內(nèi)的負(fù)壓也隨之增大，負(fù)壓表把檢測到的信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊中的另一個模擬量輸入通道輸入到PLC，PLC經(jīng)過PID回路調(diào)節(jié)、上下限比較等內(nèi)部處理運算，運算后所得結(jié)果傳送給D/A轉(zhuǎn)換模塊中的另一個模擬量輸出通道輸入到75KW變頻器，75KW變頻器降低引風(fēng)機的轉(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，KM1與KM2不能同時吸合，KM3與KM4不能同時吸合，其解決方法在機械上可以采用鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)，電氣上可以采用接觸器常閉觸點互鎖，PLC內(nèi)部編程采用延時一秒輸出等等，如下圖所示。

PLC接線圖

PLC內(nèi)部編程梯形圖（局部）
　　第二點，PID回路控制必須有一個無擾動切換信號，上圖PLC接線圖中I0.0，I0.1作為PID回路控制無擾動切換輸入信號。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
　　整套系統(tǒng)運行良好，鼓風(fēng)引風(fēng)協(xié)調(diào)工作，大大提高了工廠自動化水平，既滿足了生產(chǎn)要求，又節(jié)約電能。