西门子CPU222在风机变频调速中的应用
1.
引言
风机在国民经济生产中，数量很多，其耗电量巨大。目前我国在风机节能方面还有巨大的潜力。在纸厂锅炉中，锅炉蒸发量为15吨/时，风机主要有鼓风机，引风机装机容量为30KW和75KW两种，其风量的调节全靠挡板，大量的风能浪费在挡板上，对电能的浪费巨大，而且自动化水平很低，操作工人对这些设备的检修工作量也很大，若用一种调节风机转速的方法来调节风量起不是一举两得，既提高了自动化水平减少挡板设备的维修费用，又节约电能。
2. 风机变频调速的改造
2.1系统配置：
西门子S7-200 CPU222控制模块一个，CPU222运算功能强大，性能好，可靠性高。本机数字量输入14点，数字量输出10点。最大可扩展I/O模块2个，最大可扩展智能模块2个，内置8路PID回路，1个RS-485通信接口，为以后远程监控做好准备。A/D、D/A转换模块各一个。EM 231模拟量输入模块，具有4个模拟量输入通道，12位A/D转换器，转换时间小于250μs，数据字格式可单极性也可双极性，单极性0～32000，双极性-32000～+32000。EM 232模拟量输出模块，其模拟量输出点数为2点，数据字格式与EM 231模块类似。
另外压力变送器一只，负压表一只，变频器两台其中30KW一台用于鼓风机，75KW一台用于引风机。
2.2工作原理：
锅炉内蒸汽压力的大小，主要靠30KW鼓风机决定，锅炉内的负压维持，主要靠75KW引风机决定。当锅炉内蒸汽压力增大时，压力变送器把检测到的信号经过A/D转换模块中的一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的一个模拟量输出通道输入到30KW变频器，30KW变频器降低鼓风机的转速，因此减小了锅炉内蒸汽的压力，同时由于鼓风机转速的降低，锅炉内的负压也随之增大，负压表把检测到的信号经过A/D转换模块中的另一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的另一个模拟量输出通道输入到75KW变频器，75KW变频器降低引风机的转速，因此减小了锅炉内的负压压力。反之亦然。如下图所示。
这里需要注意的是：第一点，KM1与KM2不能同时吸合，KM3与KM4不能同时吸合，其解决方法在机械上可以采用钥匙转换开关，电气上可以采用接触器常闭触点互锁，PLC内部编程采用延时一秒输出等等，如下图所示。
PLC接线图
PLC内部编程梯形图（局部）
风机在国民经济生产中，数量很多，其耗电量巨大。目前我国在风机节能方面还有巨大的潜力。在纸厂锅炉中，锅炉蒸发量为15吨/时，风机主要有鼓风机，引风机装机容量为30KW和75KW两种，其风量的调节全靠挡板，大量的风能浪费在挡板上，对电能的浪费巨大，而且自动化水平很低，操作工人对这些设备的检修工作量也很大，若用一种调节风机转速的方法来调节风量起不是一举两得，既提高了自动化水平减少挡板设备的维修费用，又节约电能。
2. 风机变频调速的改造
2.1系统配置：
西门子S7-200 CPU222控制模块一个，CPU222运算功能强大，性能好，可靠性高。本机数字量输入14点，数字量输出10点。最大可扩展I/O模块2个，最大可扩展智能模块2个，内置8路PID回路，1个RS-485通信接口，为以后远程监控做好准备。A/D、D/A转换模块各一个。EM 231模拟量输入模块，具有4个模拟量输入通道，12位A/D转换器，转换时间小于250μs，数据字格式可单极性也可双极性，单极性0～32000，双极性-32000～+32000。EM 232模拟量输出模块，其模拟量输出点数为2点，数据字格式与EM 231模块类似。
另外压力变送器一只，负压表一只，变频器两台其中30KW一台用于鼓风机，75KW一台用于引风机。
2.2工作原理：
锅炉内蒸汽压力的大小，主要靠30KW鼓风机决定，锅炉内的负压维持，主要靠75KW引风机决定。当锅炉内蒸汽压力增大时，压力变送器把检测到的信号经过A/D转换模块中的一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的一个模拟量输出通道输入到30KW变频器，30KW变频器降低鼓风机的转速，因此减小了锅炉内蒸汽的压力，同时由于鼓风机转速的降低，锅炉内的负压也随之增大，负压表把检测到的信号经过A/D转换模块中的另一个模拟量输入通道输入到PLC，PLC经过PID回路调节、上下限比较等内部处理运算，运算后所得结果传送给D/A转换模块中的另一个模拟量输出通道输入到75KW变频器，75KW变频器降低引风机的转速，因此减小了锅炉内的负压压力。反之亦然。如下图所示。
这里需要注意的是：第一点，KM1与KM2不能同时吸合，KM3与KM4不能同时吸合，其解决方法在机械上可以采用钥匙转换开关，电气上可以采用接触器常闭触点互锁，PLC内部编程采用延时一秒输出等等，如下图所示。
PLC接线图
PLC内部编程梯形图（局部）
第二点，PID回路控制必须有一个无扰动切换信号，上图PLC接线图中I0.0，I0.1作为PID回路控制无扰动切换输入信号。关于PID回路控制将在下一篇文章《PID回路控制的原理与调试》中详细介绍。
3.
结束语
整套系统运行良好，鼓风引风协调工作，大大提高了工厂自动化水平，既满足了生产要求，又节约电能。
