西門于S7-300系列PLC控制電機分批啟動

• 2018-09-08

一、電機分批自啟動技術在石油化工等連續生產企業中有著廣泛的用途。以PLC為核心控制單元的電機分批自啟動系統具有以下功能及特點：
1、能夠實時地監控電機的運行狀態；

2、記憶電網波動前電機的運行狀態，只有在電網波動前處于運行狀態而且在電網波動時停機的電機才具備電機自啟動條件；


3、準確及時地捕獲電網電壓信息。

4、分批自啟動的電機按照工藝流程需要，在PLC中預先設置，同時為避免多臺電機在自啟動中對電網的影響、電機分批自啟動中采用分批延時處理方式；

5、具有多路輸入和多路輸出功能，實現多臺電機自啟動集中控制；

6、具備遠程通信接口，實現與上位機或DCS系統的通信，在上位機或DCS系統中方便地對該系統進行監控和維護。

洛陽石油化工總廠的2套PLC電機分批自啟動設備，采用西門于S7-300系列PLC，它以CPU313為中央處理單元，每執行1000條二進制指令約需 0.7ms。S7—300同時具備128點數字量輸入/輸出和32路模擬量輸入/輸出，12KB的RAM，20KB的負載存儲器；完全能夠滿足電機狀態和 系統電壓的實時監控和及時實現電機分批自啟動的要求。
二、系統組成

2套PLC電機分批自啟動系統根據變電所供電方式，每一段低壓母線采用l臺PLC。系統硬件主要分為外圍電路和核心單元2部分。外圍電路主要完成母線電 壓、電機運行狀態等信號的采集、處理和轉換以及電機啟動指令的驅動等。核心單元(即PLC)主要完成信號處理，發出電機驅動指令。

2.1外圍電路
外圍電路主要包括以下幾個部分：

1、母線電壓采樣監測。它通過1個電流型電壓變送器將0—380V交流母線電壓轉換為4*20mA直流信號。

2、電機運行狀態信號監控。電機運行狀態信號通過電機控制回路中的1個干接點輸入到PLC的輸入模塊。所有信號的輸入都經過光藕隔離，以提高抗干擾能力。

3、電機驅動單元。電機啟動信號由PLC發出，輸出單元不直接驅動電機，而是通過1個220V、10A AC的中間繼電器帶動電機操作回路。這樣一方面提高了驅動能力，另一方面使得電氣操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系統的安全可靠性。

2.2核心單元
根據系統的要求，其核心PLC主要有以下幾部分：

1、CPU313及系統軟件。它完成電壓和電機運行狀態監測，實時進行邏輯判斷，發出電機分批自啟動指令。CPU313有4種操作選擇：RUN—P、RUN、STOP和MRES運行方式。

2、模擬量輸入模塊SM331(8路輸入)。它把電壓變送器輸入的4-20mA的模擬量轉換為數字信號，并將數字信號送到PI，C的控制單元，以供PLC做出電壓判斷。

3、數字量輸入模塊SM321。16路輸入2個，32路輸入1個，完成62臺電機運行狀態監測和PLC電機分批自啟動系統運行、調試狀態監側，電機運行狀態信號通過電機操作回路中的接觸器輔助接點接至該模塊。

4、數字量輸出模塊SM322(輸出8路)。接受PLC控制單元的指令，完成電機驅動信號輸出，通過出口中間繼電器，驅動電機操作回路，完成電機分批自啟動。

三、系統軟件設計

電機分批自啟動系統軟件主要任務為：

1、完成系統初始化；

2、正常狀態下的數據監測；
3、電網電壓出現波動后，即電網電壓降至70%，所有電機都會因為電氣保護裝置而強制退出運行，在此之前，程序已經做出判斷并鎖存電機狀態信號；

4、當電力系統恢復正常（3s內，母線電壓恢復至95%）時，程序依據故障前保存的電機狀態信號、對具備白啟動條件的電機。按照順序分批發出啟動信號，使其恢復運行；

5、無論在正常狀態下或是在電機自啟動過程中，PLC均實時監側母線電壓；

6、通信接口程序。包括系統監測數據和故障信息，PLC將采集的母線電壓信息、電機啟動狀態信息傳輸到上位機或DCS系統，便于維護人員實時了解設備運行狀況。