鹤岗市西门子S7-200西门子代理商

上海署晓自动化科技有限公司
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西门子CPU模块6ES7214-2AS23-0XB8质保一年

1  引言
   由于我国高产矿井的增多，矿井采、掘、运等系统的生产强度也日益增加，使得这些作业地点的粉尘浓度大幅度的提高。实测皮带机转载时达500~1000mg/m3，较高可达2000mg/m3。工人长期处于粉尘作业场所，还易患上职业尘肺病。
   皮带机上的灰尘不易进行人工清理，所以构建以PLC为开发平台，TD400为人机交互界面的除尘系统，既能看到现场运行情况，又能控制除尘站的*运行。除尘站主要是通过压力罐产生高压气体与水管流出的水一起喷出形成高压水流，将皮带机上的灰尘冲掉。这样既不用耗费人力，又可节约时间，可以不断工作，并且冲洗效果好。

2  除尘器系统
2.1系统整体结构和工作原理
   除尘器主要有控制柜、水箱、压力罐、空压机和水泵组成，如图1所示。通过西门子PLC控制整个系统的运行。包括控制水箱里的水位和水温、压力罐压力，以及各个电磁阀的开关状态。整个系统主要是通过水泵将水箱里的水抽到喷水管，压力罐产生的高压将水高速压出形成高压水流，高压水流将皮带机上的灰尘冲掉，从而达到除尘的目地。
其具体功能和原理：
（1）当水箱水位**下**，系统报警，进水阀打开向水箱中注入自来水。达到上**关闭进水阀。过滤器主要是过滤自来水中的异物，防止杂物进入水箱中。
（2）对空压机的控制。空压机电源始终处于常开状态，当压力罐里的气体压力**0.6Mpa时，空压机开始启动；压力达到0.8Mpa时关闭。
（3）除尘器与皮带机是同步起停的。当皮带机开始转动时，水泵打开，开始抽水，同时水电磁阀打开，自来水从出水口流出。同时，气电磁阀1、气电磁阀2打开，压力罐产生的高压气体从口喷出，从而形成高压水流。皮带机停止后，水泵和电磁阀同时关闭。
（4）冬季为了防止水管被冻，要求整个设备运行停止以后，气动阀延时供气反吹5分钟，将出水管中的水吹出。即：当皮带机启动后，我们的供水供气设备中的水泵，水电磁阀，气电磁阀1 、2同时开启（气电磁阀3关闭），开始正常供水供气；当皮带机停止时，水泵，水电磁阀，气电磁阀1 、2 同时关闭，而气电磁阀3开启、气电磁阀1继续供气延迟5分钟后同时关闭。延迟时间也可以通过TD400进行设置。
（5）水箱水温的控制。水箱水温**4℃时，并且*水箱水位**可以加热的较低限，这时启动加热器，当水温到达8℃时关闭。
（6）伴热带的启停控制。当管路温度达到4℃以下时伴热带开始加热，温度到达8℃时停止
2.2系统硬件
   根据系统控制功能要求，采用以PLC为核心的自动控制，其硬件结构框图如图2所示。
西门子S7-200系列的PLC是良好的小型模块化可编程控制器[1]。S7-200适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。较多可带7个扩展模块。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。因此系统以西门子S7-200为核心控制器。PLC主要功能是：对模拟量的输入模块采集的数据进行处理，根据用户设定的各项参数和控制原理，给外部执行机构相应的命令，从而控制了整个系统。
   根据工厂的要求，控制该系统需要的控制点数为：4个模拟量输入（水箱水位、压力罐压力、水箱水温和管路温度），3个数字量输入（启动、停止和手自动转换），7个数字量输出（一个水电磁阀，三个气电磁阀，一个水泵，一个空压机和加热器）。
   PLC本身的数字输入输出口可以满足系统设计要求，多余的可以用于以后扩展或改造，但是其没有模拟量输入点，所以需要添加模拟量输入扩展模块，本系统选用的是模拟量扩展模块EM231。
模拟量扩展模块提供了模拟量输入/输出的功能，优点如下：
   较佳适应性： 可适用于复杂的控制场合，直接与传感器和执行器相连，12位的分辨率和多种输入/输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连。灵活性： 当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易的调整用户程序。
EM231是4输入12位的模拟量输入模块[2]，完全可以满足系统要求。其中用户需要设定的参数值，是通过设置TD400里的数据来实现，并传送给PLC的。
   TD400是一个2行（大字体）或4行（小字体）的文本显示设备，可以与S7-200CPU连接。 TD400为背光液晶显示（LCD），分辨率为192×64。 TD400通过TD/CPU电缆从S7-200CPU获得供电，或者也可由单独电源供电。可以查看、监视和更改您应用程序固有的过程变量。现场工作人员通过TD400能够查看系统的监测信息，如水箱水位和水温，以及各电磁阀的状态，并能够显示和确认报警，以便工作人员检查，排除故障。
   温度传感器采用的是PT100铂热电阻，输出为4~20毫安电流，量程为0~100摄氏度。温度传感器将水箱里的水温值传送到PLC中。液位传感器用于实时采集水箱的水位。根据要求控制水箱水位，使其*在允许的范围以内。压力传感器是工业实践中较为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，通过压力传感器将压力罐的压力值上传给PLC，由于喷嘴需要压力为0.3Mpa，所以要求压力罐的压力控制在0.6~0.8之间。
   本系统的外部执行机构包括1个进水阀、1个水泵、3个气电磁阀、1个水电磁阀、水箱加热器、电伴热带和空压机。进水阀控制水箱水位，水泵用来将水箱里的水抽出，气电磁阀和水电磁阀的开关直接控制系统高压水流的产生。水箱加热器和电伴热带分别对水箱里和管道里的水进行加热，空压机为的是使压力罐的压力保持在合理的范围内。另外，系统还有一个急停按钮，按下急停按钮，会切断执行器的供电，使系统停止运行。所有的执行机构都是在控制机构的统一控制下协调工作，使系统能够正常稳定的进行工作。控制柜为立方体形，高度为60厘米，安装有两层门，内层门上安有上电指示灯、手自动开关、启动按钮、停止按钮、急停按钮和文本显示器TD400。

近十多年来，随着大规模集成电路、计算机控制技术以及现代控制理论的发展，特别是矢量控制技术的应用，使得交流变频调速技术逐步具备了宽调速范围、高稳速精度、快动态响应，以及在四象限作可逆运行等良好的技术性能，调速特性可与直流电气传动相媲美。在交流调速技术中，由于变频调速的调速性能与**性等性能在不断完善，价格也在不断降低，特别是它的节电效果明显，实现交流电机调速极为方便，因此，在一切需要速度控制的场合，变频器以其操作方便、体积小、控制性能高而获得广泛的应用。变频器在使用中出现的一些问题，很多情况下都是因为变频器参数设置不当引起的。
控制方式选择
变频器控制方式的选择由负荷的力矩特性所决定，电动机的机械负载转矩特性根据下列关系式决定:
p= t n/ 9550
式中:p——电动机功率(kw)
t——转矩(n. m)
n——转速(r/ min)
转矩t与转速n的关系根据负载种类大体可分为3种：
(1)即使速度变化转矩也不大变化的恒转矩负载，此类负载如传送带、起重机、挤压机、压缩机等。
(2)随着转速的降低，转矩按转速的平方减小的负载。此类负载如风机、各种液体泵等。
(3)变频器提供的控制方式有v/f控制、矢量控制、力矩控制。v/f控制中有线性v/f控制、抛物线特性v/f控制。将变频器参数p1300设为0，变频器工作于线性v/f控制方式，将使调速时的磁通与励磁电流基本不变。适用于工作转速不在低频段的一般恒转矩调速对象