【摘要】在使用平板離心機(jī)生產(chǎn)檸檬酸的工程中，因工藝需求，需要調(diào)節(jié)離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的速度（即改變電機(jī)轉(zhuǎn)速），其控制方式是使用S7-1200通過USS協(xié)議與變頻器通信，使用USS寫指令改變變頻器的速度參數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)設(shè)備的速度變化，同時使用回饋制動單元，能夠快速停車，降低運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)時間，提高生產(chǎn)效率，來實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的需求。

【關(guān)鍵詞】離心機(jī);s7-1200;uss協(xié)議

Application of S7-1200 PLC in plate centrifuge

QINDAO GAOXIAO HEAVY INDUSTRY MACHINERY MANUFACTURE CO.，LTD，79#TIEQISHAN road ZHAI Chao

Abstract：During the project of producing citric acid，drum speed of plate centrifuge needs to adjust because of the craft demand.Its control method is the communication between S7-1200 and Frequency Converter using USS Protocol.Speed parameter of Frequency Converter is modified using the USS protocol so the electrical rotational speed is adjusted and thus changed equipment's speed.The back coupling brake unit is also used to realize stopping fast，reducing running cycle time and improving production efficiency to satisfy the need of production technology.

Key word：Centrifuge;s7-1200;USS Protocol

1.項目簡介

本項目中，所用離心機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品，用于制藥行業(yè)，因此生產(chǎn)現(xiàn)場密閉，并且做防爆處理，所用設(shè)備要有一定的防爆等級（ExⅡT4），離心機(jī)屬于重載啟動運(yùn)行，并且是大功率設(shè)備，采用變頻器拖動方式，同時為了節(jié)省成本，采用一臺電控柜控制兩臺設(shè)備，并且為了能提高生產(chǎn)效率，采用能量回饋單元制動，快速停機(jī)，縮短循環(huán)時間。

2.工藝流程介紹

本方案采用一臺電控柜同時控制兩臺設(shè)備輪流交替運(yùn)行，其中一臺設(shè)備開始進(jìn)料，進(jìn)料結(jié)束后，電機(jī)開始啟動，由變頻器拖動電機(jī)，達(dá)到額定轉(zhuǎn)速（50HZ），然后控制變頻器自由停車，快速脫開變頻器，切換至工頻（50HZ）運(yùn)行，然后人工水洗，把物料洗干凈，經(jīng)過高速旋轉(zhuǎn)一段時間，進(jìn)行物料脫水，一邊脫水一邊排廢液，等待脫水結(jié)束，把廢液全部排出，轉(zhuǎn)鼓壁上留下一層結(jié)晶體，此時快速切斷工頻，變頻器切入，變頻器運(yùn)行，并檢測此時的速度，速度追蹤到后，控制變頻器減速運(yùn)行，同時能量回饋單元工作，把剎車時多余的能量，輸送回電網(wǎng)，使設(shè)備快速停止運(yùn)行，然后人工卸料，卸料結(jié)束，繼續(xù)下一次的循環(huán)，單臺設(shè)備每次循環(huán)時間大約在40～50分鐘，其中脫水時間大約30分鐘;兩臺設(shè)備不能同時升速或者降速，一臺設(shè)備在變頻器運(yùn)行時，另一臺或者禁止運(yùn)行，或者運(yùn)行在工頻狀態(tài)。

圖1 平板離心機(jī)工作流程圖

3.方案確定

此項目在做方案時，剛好處于西門子在中國大陸新推出一款新的控制器S7-1200，并且以后作為一款主打產(chǎn)品，同時推出可以和300、400，觸摸屏等各種設(shè)備程序編程的兼容軟件。在此條件下，本著能保證生產(chǎn)工藝需求，成本低等各項指標(biāo)，同時能達(dá)到對新產(chǎn)品應(yīng)用的熟悉過程，并且下載程序只需要一根網(wǎng)線就可以完成下載任務(wù)，筆者選擇了S7-1200作為此項目的控制器。

4.產(chǎn)品硬件配置

本項目為了降低成本，采用一拖二設(shè)計方案（即一臺變頻器拖動兩臺電機(jī)），需要硬件配置如下：

表1 硬件分配

名稱 數(shù)量（個） 備注

大型斷路器 1 總電源開關(guān)

小型斷路器 1 控制回路開關(guān)

PLC 1 CPU1212C

485模塊 1 通信

中間繼電器 4 控制交流接觸器

交流接觸器 4 變頻與工頻的切換

西門子變頻器 1 拖動電機(jī)

能量回饋單元 1 快速剎車

開關(guān)電源 1 24V供電

圖2 PLC硬件組態(tài)

表2 PLC I/O分配

輸入點 功能 輸出點 功能

I0.0 1號電機(jī)啟動按鈕 Q0.0 1號電機(jī)變頻器運(yùn)行

I0.1 1號電機(jī)停止按鈕 Q0.1 1號電機(jī)工頻運(yùn)行

I0.2 2號電機(jī)啟動按鈕 Q0.2 2號電機(jī)變頻器運(yùn)行

I0.3 2號電機(jī)停止按鈕 Q0.3 2號電機(jī)工頻運(yùn)行

I0.4 1號電機(jī)熱保護(hù)檢測 Q0.4 變頻器驅(qū)動器故障

I0.5 2號電機(jī)熱保護(hù)檢測

I0.6 變頻器故障確認(rèn)位

5.軟件開發(fā)

在軟件開發(fā)過程中，由PLC通過USS協(xié)議實現(xiàn)與變頻器的通信，通過PLC對變頻器寫入速度值，使得電機(jī)達(dá)到指定速度。電機(jī)啟動，Q0.0（或Q0.2）輸出，KM1（或KM3）吸合，變頻器運(yùn)行，在變頻器拖動電機(jī)到達(dá)全速后，控制變頻器停止輸出，使電機(jī)自由停止，同時快速切斷KM1（或KM3），Q0.1（或Q0.3）輸出，KM2（或KM4）吸合，電機(jī)切換到工頻運(yùn)行;在設(shè)備停止運(yùn)行時，需要切斷KM2（或KM4），同時快速吸合KM1（或KM3），然后變頻器運(yùn)行，開啟電機(jī)速度追蹤，速度追到后，減速停車，此時回饋制動單元運(yùn)行，把剎車時造成的大量電能，返回到電網(wǎng)上去，既可以達(dá)到速剎車的目的，同時節(jié)省能源。每一臺設(shè)備升速或者降速過程中，都要通過變頻器來實現(xiàn)，并且是重載運(yùn)行，所以兩臺設(shè)備不能同時升速或者降速，在一臺設(shè)備變頻器運(yùn)行時，另一臺必須保證禁止運(yùn)行或者工頻運(yùn)行，兩臺設(shè)備之間有互鎖關(guān)系。在升速或者降速時，電機(jī)由變頻器保護(hù)，工頻運(yùn)行時，由熱保護(hù)繼電器保護(hù)電機(jī)（見表2）。

圖3 USS協(xié)議

6.應(yīng)用體會

通過對SIMATIC S7-1200 控制器的使用， 讓我對這款新推出的控制器有了一個全新的認(rèn)識，軟件編程環(huán)境美觀，操作方便，尤其是對于初學(xué)者，有個編程向?qū)В褂闷饋矸浅：?，而且新款的控制器也成為此項目的一個亮點，功能強(qiáng)大，可以和觸摸屏直接硬件組態(tài)，同時傳輸程序很方便，同時也成為本公司在以后的項目軟件開發(fā)中，不可忽視的一個選擇。但是由于這是最近幾年剛推來的新產(chǎn)品，它的編程軟件還不是很成熟，需要進(jìn)一步完善;而且軟件安裝要求比較高，比較大，所以要求計算機(jī)的配置相對要高一些，存在硬件不兼容的情況，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)

[1]S7-1200可編程控制器系統(tǒng)手冊.

[2]MICROMASTER 440使用大全.

[3]胡壽松.自動控制原理（4版）[M].

作者簡介：翟超（1986—），男，山東濱州人，大學(xué)本科，現(xiàn)供職于青島高校重工機(jī)械制造有限公司。