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三菱PLC在煤矿用防爆磁力起动器上的应用(下)

标签: 磁力起动器     发布时间:2017-05-22

2硬件设计

2.1 磁力起动器控制系统的组成

起动器的隔爆箱分为接线腔与主腔两部分,接线腔位于箱体上部,为螺栓紧固上盖,内有A、B、C进线及U、V、W出线6个接线柱,2个七芯接线柱,X2接线端子排用来外接远控和工作状态信号。下腔采用上移式快开门结构,内有隔离换相开关及芯架,芯架可以整体抽出,芯架上固定有CKJ5真空接触器,电源变压器(1140V、660/220V)、阻容吸收装置及PLC控制保护单元等。起动器前门上布置有起动按钮、停止按钮、液晶显示,铭牌、煤安及隔爆标志,侧壁有闭锁机构及急停按钮,在起动器隔离开关与前门之间设置了可靠的机械及电气闭锁。机械闭锁保证只有在隔离开关处于断开位置。前门才能打开,前门打开后,用正常的操作方法不能使隔离开关闭合。

2.2 防爆磁力起动器的功能

防爆磁力起动器是一种新型电动机控制开关,主要用于煤矿井下、露天煤矿、冶金矿山、港口码头、选煤厂、发电厂等恶劣环境中电动机的控制,广泛用于老产品改造和新产品设计。本起动器可以实现就地或远距离控制额定电压1 140V,频率50Hz,额定电流在0~400A范围内的三相异步电机,机壳外有隔离换相开关手柄,可以对电动机转向进行选择。

(1)漏电闭锁功能:在电动机运行前,进行漏电检测,检测电动机及线路绝缘性能,如对地绝缘电阻小于整定值,则PLC发出指令(FXlN-24MR开关量输入点接收到信号),闭锁起动回路,同时LCD显示故障状况。

(2)过流、过压、欠压保护功能:电动机运行时,其运行电流、电压分别经电流互感器及电流变送器,电压变送器进入FX2N一4AD模块后,送入PLC进行运算及处理,判断电动机运行状态和故障情况,当电动机运行出现异常时,PLC发出指令,进行瞬时或延时跳闸。当电压大于120%UN时,过压保护动作。当电压小于75%UN时,欠压保护动作。三相电流最大值与最小值比例大于60%时,断相保护动作。跳闸时使继电器动作控制真空接触器断开主回路电源,实现电动机的保护,同时LCD显示故障原因。

(3)急停功能:起动器设有急停按钮,按下急停按钮,便可切断接触器线,圈电源,从而断开主回路。

在本磁力起动器中,使用400/1电流互感器;电流变送器为5A/5V,工作电压DC24V;电压变送器为1000/5V,工作电压为DC24V。当磁力起动器工作电流为400A时,电流互感器二次侧输出lA,电流变送器二次侧输出1V,FX2N-4AD模块选择-10V~+10V,10V模拟量转换为数字模拟量为4000,因此输入1V时,AD模块内的数字量为400,程序不需要计算。电压信号采集,电压变送器一次侧输入为220V,二次侧输出为DC1.1V,AD模块内的数字量为220,当额定电压设定为1l 40V时,显示电压为5.18*220I当额定电压设定为660V时,显示电压为3*220。

2.3 PLC选型

以国内市场占有率较高的SIEMENS和MITSUBISHI为例。按1=128点,0=75点,另60 科技创新导报Science and Technology Innovation Herald加四台步进电机控制进行配置,考虑到用触摸屏可节约大量的输入点,经初步统计实际I点按约64点配置即可(其余I点由HMI软元件满足)。SIEMENs的S7-200系列PLC和三菱(MITSUBISHI)FX系列PLC即可。通过以上比较可以看出:同档次的

PLC,配置相同I/O时,SIEMENS费用是三菱的两倍。当然,问题还远不如这些,因为用SIEMENs配置需要用14个扩展,已远远超过了其一个CPU最多只能带7个扩展模块的限制,还有就是S7-200系列还没有相应的定位模块,换句话说,用S7—200系列的PLC根本无法完成此系统的功能,除非用多个CPU或者用S7-300系列才有可能完成此系统的功能,这样费用更高。所以选用日本三菱的PLC。

2.4 三菱PLC特点

三菱FXlN可编程控制器是小型化,高速度,高性能的产品,是FX系列中档次较高的超小型程序装置,除输入输出最大可扩展到128点外,还可以适用于在多个基本组件间的连接,模拟控制,定位控制等特殊用途,是一套可以满足多样化广泛需要的PLC,它具有如下特点:

(1)系统配置既固定又灵活。在基本单元上连接扩展单元或扩展模块,可进行到128点的输入输出组合。

(2)FxlN指令功能丰富,而且执行速度快。

(3)FXIN PLC内部辅助继电器M、状态继电器S、定时器T、寄存器D、计数器C的功能和数量满足系统控制要求的需要。

(4)FXlN的编程语言可用梯形图或指令表,尤其是可用PC机对系统实时进行监控,为调试和维护提供了极大的方便。

2.5 FX2N-4AD模拟量模块

 

(1)FX2N-4AD模拟特殊模块有四个输入通道,输入通道接受模拟信号并将其转换成数字量,FX2N-4AD最大分辨率为12位。我们需要三相电流模拟量和一路电压模拟量输入,恰好可以满足我们的使用要求。

(2)FX2N-4AD的工作电源为DC24V,其工作电源可以用PLC输出的DC24V,不需要外加开关电源,模拟量与数字量之间采用光电隔离技术。

(3)基于电压或电流的输入/输出的选择通过用户配线来完成,可选用的模拟值范围是-10V到10VD C(分辨率5mV),或者4到20mA ,(分辨率20μA)。

(4)FX2N-4AD和FX1N主单元之间通过缓冲存储器交换数据,FX2N-4AD共有32个缓冲存储器(每个16位)。

(5}FX2N-4AD占用FX1N扩展总线的8个点。这8点可以分配成输人或输出,FX2N-4AD消耗FX1N主单元或有源扩展单元SV电源槽30mA的电流.

2.6 F930液晶显示屏

(1)选用三菱的F930触模操作显示终端,其画面可通过配套的GT-DESIGE软件制作并通过专用通讯电缆与PLC机连接进行数据传送及调试。安装此显示终端可丰富人机界面,同时监视多个参数,对即时分析磁力起动器的运行状态提供方便。

(2)通信接口选用RS-232C1RS-422可以和FXIN PLC直接对接。工作电源为DC24V,其工作电压完全可以用PLC输出的DC24V,不需要外加电源。

 

(3)显示面积111*42mm(4.4"),内存256K闪存。完全可以满足我们的使用要求。

2.7 抗干扰处理

由于系统的大多数干扰往往是通过电源进入PLC内部的,考虑到本系统在井下复杂环境下应用,把动力部分、控制部分、PLC自身电源及lia回路的电源分开配线,用隔离变压器给PLC供电。良好的接地是抑制噪声干扰、减小电压冲击、保证PLC系统可靠工作的重要条件,因此采用了2.5 mm2多股铜芯线在距离PLC最近的接地端子上接线。

3 软件设计

3.1 主程序流程图

根据主程序流程利用GX Developer软件进行程序的编程,同时利用FX-PCS-DU-WIN-C软件对液晶显示屏进行编程。主程序流程:开始一初始化一装置自检(如出错,则重新初始化卜待机显示一漏电检测(如绝缘下降,则漏电闭锁、报警显示,正常则解除漏电闭锁、电机通电)一数据采集与处理〔动态检测,如设备有故障,则判别、检验及散转,进行电流保护、启动保护、电民保护或者堵转保护)一跳闸(接触器触点检测、显示报等)一故障处理完毕一正常运行。

3.2 模拟量的应用

磁力起动器主要的功能就是对电机进行保护,所以在应用三菱PLC时,主要的就是对模拟量的的处理。我们应用设定程序先对模拟量模块进行判别,然后对模拟是进行换算,根据电动机保护要求,经过延时让起动器跳闸。

3.3 显示部分

可以根据模拟量换算的结果利用字元件D*把额定电流、额定电压、实时监控数据等在液晶屏进行显示;把液晶屏的页码默认为DO,通过程序的传送指令MOV把页码传送到DO,可以显示所有提前设定好的页面。

4 结语

采用三菱PLC的矿用防爆磁力越动器其有功能强大、性价比蹇、系统配置完善,应用方便的优点。实践证明,该系统远行稳定,各项控制要求完善,经济效簸比较明显,因而具有很强的市场推广价值,可以在国内很多矿井中广泛推广应用。

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