四循風機自動控制PLC系統改造應用

孔令峰

摘要：本文共分兩部分，第一部分著重介紹四循裝置控制系統組成，系統采用西門子公司的PLC系統；第二部分著重介紹如何實施四循風機自動控制改造。

關鍵詞：PLC；控制系統；自動控制

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0019-01

動力廠四循F401、F402冷卻塔風機為現場控制，控制室無法監控風機運行狀況，風機調速也在現場調節，因此需改造為風機調速遠程手操控制，并將風機運行狀態信號引入四循控制室原有PLC系統監視，F401、F402電機的設備運行狀態顯示；遠程控制電機為變頻，并增加正反轉切換功能，便于工藝監控及操作。

1 四循控制系統組成

動力廠空分二車間的四循裝置控制系統采用S7-400H系列西門子PLC控制系統，是西門子公司最新一代具有冗余及容錯技術的PLC控制系統。該系統以雙冗余的中央處理器CPU414H為核心，基于過程自動化，中央處理器CPU進行程序運算處理，通過I/O模塊發送及接受指令，自下而上形成完整的全集成自動化架構。

該系統I/O模塊共5個NODE節點，每個NODE節點可掛6個I/O模塊，NODE節點之間的通訊，由雙冗余的IM153-2通訊卡來實現，CPU與上位機之間的數據通訊，通過CP443-1以太網通訊卡來實現，其中工程師站和操作站的通訊是通過以太網線來實現的。

上編程軟件為SETP7 V5.4版本，采用梯形圖（LAD）編程組態，可實現各種邏輯運算控制。上位機畫面系統是西門子WINCC 6.0系統，操作系統為WINXP。

2 實現四循風機自動控制改造

在動力廠空分二車間四循裝置風機停運期間，進行風機F401、F402控制改造技術攻關，敷設與電氣配電間之間的信號電纜，機柜內重新配線，增加硬件地址，并且對數字量輸入卡和模擬量輸出卡進行組態；主要是增加程序組態，分別對上位機和PLC系統進行了程序組態修改，將風機運行狀態、風機正反轉和風機變頻控制增加到上位機畫面上，以便于工藝監控及操作。

2.1 上位機畫面組態

在上位機WINCC軟件中進行建立變量軟點，雙擊四循項目組態“Named Connections”，在文件夾NewGroup_4中建立變量軟點，其中對風機運行狀態YLHF401、YLHF402和風機正反轉控制變量HF401、HF402為二進制變量，風機變頻控制變量為模擬量輸出變量HZ401、HZ402，即浮點數32位IEEE754變量，這些變量與PLC進行數據交換。

（1）增加風機運行狀態顯示，取一個電機的組圖，進行色變組態。選擇F401、F402風機運行狀態變量軟點，當變量軟點YLHF401、YLHF402等于0，即選擇否/假，代表風機停止，并且電機畫面變紅色；當變量軟點YLHF401、YLHF402等于1，即選擇是/真，代表風機運行，并且電機畫面變綠色。

（2）增加風機正反轉控制，取一個長方形按鈕的組圖，進行色變組態。選擇F401、F402風機反轉控制變量軟點，當按下正轉按鈕時，并且當變量軟點HF401、HF402等于0時，代表風機正轉控制，并且按鈕顯示變為綠色；為了避免工藝誤操作，造成風機損壞，對反轉按鈕進行程序限制組態，即加入風機運行狀態變量YLHF401、YLHF402等于1時，讓反轉的按鈕顯示灰色，無法進行操作。反之，當按下反轉按鈕時，也是上面的組態，只是變量進行取反。

（3）增加風機變頻控制，取數據變量，進行輸入數字顯示。選擇F401、F402風機變頻控制變量軟點HZ401、HZ402的進行直接數據連接，從而實現輸入0-50HZ的變頻控制，送到PLC中，進行數據轉換處理。

2.2 PLC控制系統編程組態

四循PLC系統為西門子S7-400系統，控制系統軟件由SETP 75.3軟件進行編程組態，使用梯形圖進行組態，下面具體描述PLC程序組態。

首先建立硬件地址，雙擊四循項目硬件組態“HW config”，分別建立數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸出硬件地址點，主要是風機運行狀態和風機正反轉控制為數字量輸入、數字量輸出硬件地址，風機變頻控制為模擬量輸出硬件地址，下面是具體的硬件地址表1。

風機運行狀態和風機正反轉控制的輸入、數字量輸出硬件地址，可與上位機的變量軟點直接進行數據連接。而風機變頻控制的模擬量輸出需要進行數據轉換，才能通過AO模擬量輸出模塊，將流程圖畫面中的數據0-50HZ轉換成4-20MA輸出到電氣變頻器中，從而實現控制風機轉速。

3 結語

通過改造，實現了模擬量輸出風機轉速控制和風機狀態顯示，實施后效果理想，方便了工藝調整遠程轉速和監視風機運行狀況，不但減少了工藝勞動強度，還提高了系統的穩定性，工藝監控和操作也簡便了，也安全可靠了，使得四循裝置安全生產更加平穩，消除了安全隱患。

Abstract：This paper is divided into two parts， the first part focuses on the four-cycle device control system composition， the system USES the SINEMENS company's PLC system；The second part mainly introduces how to implement automatic control transformation of four-cycle fan.

Key words：PLC；control system；automatic control