變頻器在卷接設備中的應用

3 電控系統設計

3.1 網(wǎng)絡(luò )組成

網(wǎng)絡(luò )結構圖如圖2 所示，清楚地顯示電控系統的組成。

電控系統采用1 套西門(mén)子S7315-2DP 控制(PLC 模塊組件包括PS307、CPU315、EPROM、SM321、SM322、SM331、SM332、MP370、DP 接頭)。

S7315-2DP 作為Profibus-DP 主站，8 個(gè)I/O 箱(5個(gè)在卷包車(chē)間，3 個(gè)在除塵房)及3 臺DanfossVLT5000 系列通用變頻器作為從站，該系統由西門(mén)子STEP7 語(yǔ)言和ProTooL CS 組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)而成。作為上位機的MP370 觸摸屏顯示現場(chǎng)控制畫(huà)面，可以進(jìn)行各系統相關(guān)工藝參數設置和啟停控制，并通過(guò)Profibus-DP 網(wǎng)與各除塵系統的變頻

器、各現場(chǎng)I/O控制箱進(jìn)行數據交換。系統中主要設備的重要信息均可在MP370 觸摸屏上顯示，如變頻器參數、卸料閥狀態(tài)以及各除塵系統的壓力等工藝參數信息等。

卷包車(chē)間設置的5 個(gè)I/O 控制箱(AE4#-AE8#)(卷包車(chē)間分布I/O 及網(wǎng)絡(luò )組件為CPU224、EM277、EM221、EM223、EM231、EM235、EM232、TD400)采集卷接機組原配風(fēng)機和電烙鐵無(wú)源觸點(diǎn)信號，以供系統的風(fēng)機啟停和接裝機支管上的氣動(dòng)閥門(mén)調節。

除塵房設置的3 個(gè)I/O 控制箱(AE1#-AE3#)(ET200S、電源模板、DI模板、DO模板、饋電器、DP接頭)，用以控制除塵器卸料電機、檢測壓力傳感器的狀態(tài)。

改造后網(wǎng)絡(luò )通信在人機界面中，提供了網(wǎng)絡(luò )診斷信息和現場(chǎng)I/O 箱上安裝的“自動(dòng)/檢修/手動(dòng)”選擇開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)等電器設備的狀態(tài)，用以快速故障定位和檢修維護時(shí)防止誤操作。

3.2 變頻器的選用及操作

FC1、FC2、FC3 除塵電機的具體參數為功率90 kW，頻率50 Hz，電壓380 V，2 極，額定電流146.5 A;FS1、FS2 風(fēng)送電機功率為55 kW，額定電流為103 A。改造前用的是Y-吟降壓?jiǎn)?dòng)，操作工根據車(chē)間生產(chǎn)情況手動(dòng)控制電機的啟停，在操作過(guò)程中，不僅會(huì )出現早啟晚停的現象，而且不能根據煙機開(kāi)啟的數量實(shí)現風(fēng)機的自動(dòng)調節，浪費大量電能。在啟動(dòng)或停止過(guò)程中，還會(huì )產(chǎn)生很大的電氣和機械沖擊，影響設備的壽命。

DANFOSS 變頻器功能強大，性能優(yōu)越，調試和運行簡(jiǎn)單。VLT5000系列變頻器在VVC控制基礎上發(fā)展為VVCplus控制方式，使得變頻器在低速(0~10 Hz)范圍內動(dòng)態(tài)特性得到了改善，速度精度也得到了提高。這次改造變頻器選用型號為VLT5102 C20 ST RO F10，變頻器接受來(lái)自安裝在管道上的壓力傳感器、I/O 箱及PLC 的信號，實(shí)現對風(fēng)機的自動(dòng)調節，調整管道負壓的大小，來(lái)完成送絲和除塵任務(wù)。在變頻器的控制上分壓力控制和頻率控制，壓力控制是PI 閉環(huán)控制，系統以恒定的壓力來(lái)控制;頻率控制是開(kāi)環(huán)控制，風(fēng)機以固定的轉速運行。如果卷接集中工藝除塵系統反映風(fēng)力不夠，可以在“設定參數”畫(huà)面中調高變頻器的運行頻率或者調高設定壓力;如果沒(méi)有風(fēng)力，則檢查變頻器是否跳閘或防火閥關(guān)閉。如果是變頻器跳閘，則記錄故障代碼，用“停風(fēng)機”斷電后重新上電。

在PLC及觸摸屏出現故障時(shí)，為了不影響卷包車(chē)間的生產(chǎn)，可以采用變頻器手動(dòng)控制風(fēng)機，將變頻器從“REMOTE”模式切換到“LOCAL”模式，可在面板上控制實(shí)施。

3.3 功能設計

該系統調試完畢運行后達到了方案提出時(shí)的效果：

1)顯示1#-13#卷接機組提供工藝風(fēng)力與風(fēng)力送絲除塵功能的工作情況;

2)實(shí)現網(wǎng)絡(luò )診斷并指示I/O 箱本地選擇按鈕急停按鈕和斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等電器設備的工作情況;

3)實(shí)現各個(gè)系統的開(kāi)機/停機操作，工作參數設定等任務(wù);

4)集中顯示整個(gè)系統的報警消息，可以詳細了解發(fā)生報警的具體部位、時(shí)間、故障描述。

4 變頻系統改造效果

本系統2007年5 月調試成功通過(guò)驗收，經(jīng)過(guò)一年的平衡運行表明，采用PLC、現場(chǎng)壓力檢測裝置及VLT5000 系列變頻器構成的閉環(huán)自動(dòng)控制系統，是卷煙機組除塵系統中一次全面的智能升級，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

與未改造前的手動(dòng)系統相比，系統節電效果明顯，FC1、FC2、FC3電機額定電流由146.5 A降為105 A 左右，FS1、FS2 電機額定電流平均由103 A降為69 A 左右。

改造后的電流下降率為

通過(guò)一年運行，從系統的整體運行情況來(lái)說(shuō)，每年就能比改造前節省大約30%的電能，節能效果顯著(zhù)。

自采用了變頻調速技術(shù)調試完畢投入運行后，卷接工藝風(fēng)力平衡和恒壓供給，改善了卷接設備工藝風(fēng)力性能，降低了車(chē)間噪聲水平，改善了車(chē)間作業(yè)環(huán)境;集中工藝風(fēng)力除塵系統，采用自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現了系統運行狀態(tài)和參數的實(shí)時(shí)監控。

在目前的煙草行業(yè)中，少人值守，無(wú)人值班的要求越來(lái)越高，采用PLC、變頻器、風(fēng)壓檢測裝置組成的閉環(huán)控制系統，做到了在線(xiàn)監控，實(shí)時(shí)了解和掌握變頻器等設備的運行狀態(tài)，完全能滿(mǎn)足上述要求。

5 結語(yǔ)

通過(guò)以上案例介紹，以Profibus-DP為基礎的PLC 與變頻器的自動(dòng)化控制代替原有的機械觸點(diǎn)式繼電器控制系統，在我廠(chǎng)卷包車(chē)間卷接機組集中工藝風(fēng)力與風(fēng)力除塵自動(dòng)監控系統中得到充分應用。從系統投入生產(chǎn)來(lái)看，控制系統穩定、操作簡(jiǎn)單、可視化的人機界面讓人一目了然，可以說(shuō)這次改造是成功的。