SIEMENS/6ES7212-1AE40-0XB0

控制系統(tǒng)主要功能

    西門子S7-200系列PLC是西門子公司為用戶解決中小型自動(dòng)化控制的主力產(chǎn)品。它具有運(yùn)算速度快、功能齊全、性能可靠、可靈活組合等特點(diǎn)，在的中小型自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。以下重點(diǎn)介紹S7-200系列PLC在旋挖鉆機(jī)上的應(yīng)用。

    1、雙向高速計(jì)數(shù)信號(hào)檢測(cè)

    S7-214CPU模塊具有多路高速計(jì)數(shù)輸入檢測(cè)端口，可靈活設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多路單向、雙向計(jì)數(shù)信號(hào)的檢測(cè)。在旋挖鉆機(jī)上應(yīng)用其雙向高速計(jì)數(shù)功能實(shí)現(xiàn)了上車回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)、鉆頭鉆孔深度檢測(cè)。

    旋挖鉆機(jī)上車部分為液壓驅(qū)動(dòng)的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中采用旋轉(zhuǎn)編碼器檢測(cè)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度，通過對(duì)編碼器A、B兩路脈沖信號(hào)的檢測(cè)，PLC的雙向高速計(jì)數(shù)輸入端可準(zhǔn)確計(jì)算出旋挖鉆機(jī)上車的相對(duì)角度（0-360O）變化值。

    同時(shí)PLC的復(fù)位信號(hào)輸入端檢測(cè)編碼器的C相信號(hào)，在上車每次回轉(zhuǎn)至編碼器的一固定位置時(shí)將高速計(jì)數(shù)器內(nèi)變量清零，可消除各種原因造成的計(jì)數(shù)誤差，保證計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性。

    鉆頭鉆孔深度檢測(cè)的原理與上車回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)基本相同，但復(fù)位信號(hào)采用按鈕輸入，由操作人員根據(jù)情況校準(zhǔn)鉆頭深度零位值。在檢測(cè)運(yùn)算中計(jì)數(shù)值為鉆頭深度變化值。

    2、左右控制手柄多路按鈕信號(hào)的檢測(cè)

    旋挖鉆機(jī)的控制主要通過駕駛座椅左右兩個(gè)控制手柄的多個(gè)按鈕控制實(shí)現(xiàn)，通過對(duì)PLC的指令編程，可轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)按鈕信號(hào)的上升沿、下降沿、延時(shí)控制等多種邏輯功能。

    3、外部傳感信號(hào)的檢測(cè)

    西門子S7-200系列PLC輸入信號(hào)檢測(cè)采用光耦隔離電流信號(hào)檢測(cè)，可隔離輸入信號(hào)線上因各種原因引起的非正常電氣信號(hào)，電流信號(hào)檢測(cè)方式可有效防止外部強(qiáng)干擾對(duì)正常信號(hào)的檢測(cè)。同時(shí)各輸入端輸入信號(hào)的濾波時(shí)間可根據(jù)需要分別設(shè)置。

    旋挖鉆機(jī)各機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁、控制復(fù)雜，在使用中容易因誤操作造成設(shè)備損壞。在設(shè)計(jì)中對(duì)各機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部位均安裝了外部傳感裝置檢測(cè)其狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)PLC將通過外部傳感裝置信號(hào)控制相應(yīng)機(jī)構(gòu)立即保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)人身和設(shè)備安全。

    4、實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制

    西門子S7-200系列PLC的繼電輸出模塊可直接控制液壓系統(tǒng)的直流電磁線圈，只需在電磁線圈兩端并接外部抑制二極管，可較好的保護(hù)并延長(zhǎng)內(nèi)部繼電器觸點(diǎn)的使用壽命。

5、與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊實(shí)現(xiàn)方便、直觀的人機(jī)界面對(duì)話顯示。

利用214CPU模塊上的485通訊接口與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊，將PLC檢測(cè)計(jì)算的旋挖鉆機(jī)各參數(shù)直觀的顯示在觸摸屏上，同時(shí)可直接通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的控制和調(diào)試。

    plc在中聯(lián)重科ZR200型旋挖鉆機(jī)的應(yīng)用中，能很好的實(shí)現(xiàn)所需的各種功能，以下為總結(jié)的設(shè)計(jì)體會(huì)。

    直流供電型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的標(biāo)稱值內(nèi)，實(shí)際應(yīng)用中可滿足旋挖鉆機(jī)DC24V的供電環(huán)境下，并能承受點(diǎn)火及作業(yè)過程中的各種干擾，非常適合工程機(jī)械的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)24V電源環(huán)境；豐富的高速計(jì)數(shù)端口適合與各種傳感裝置匹配進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)；CPU模塊內(nèi)部集成的PPI通訊接口可實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)通訊，與多種觸摸屏端口方便的實(shí)現(xiàn)通訊傳輸

、BLM的預(yù)充電

SINAMICSS120為電壓型變頻器，直流回路采用電容做儲(chǔ)能濾波元件。當(dāng)使用二極管整流時(shí)，主回路上電的瞬間，直流母線之間相當(dāng)于短路，為避免瞬間沖擊電流對(duì)功率器件造成損壞，需要通過預(yù)充電回路對(duì)電容充電，逐步建立直流母線電壓。

1、二極管整流BLM

如圖4所示，20KW及40KW書本型BLM內(nèi)部集成了預(yù)充電回路。在預(yù)充電過程中，預(yù)充電電阻以熱能的方式消耗能量，因此不能頻繁的分、合閘（應(yīng)間隔3分鐘以上），以避免預(yù)充電電阻損壞。

2、晶閘管整流BLM

如圖5所示，為晶閘管型BLM，它通過改變晶閘管導(dǎo)通角（相角控制）對(duì)直流母線電容充電，因此不需要預(yù)充電電阻和旁路接觸器。主回路上電后，變頻器控制晶閘管導(dǎo)通角逐漸增大，直至導(dǎo)通，預(yù)充電過程完成進(jìn)入正常運(yùn)行階段。

組態(tài)

SIRIUS 電子式 3RW電機(jī)軟起動(dòng)器是為簡(jiǎn)單的起動(dòng)條件而設(shè)計(jì)的。一旦出現(xiàn)起動(dòng)負(fù)載較大或者起停頻率增加的情況，就必須選擇較大額定值的產(chǎn)品。3RW50 和3RW52 軟起動(dòng)器可在高達(dá) 600 V AC 的孤立供電網(wǎng)（IT 系統(tǒng)）中使用，3RW55 軟起動(dòng)器甚至可在高達(dá) 690 V的孤立供電網(wǎng)中使用。

若起動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，建議在電機(jī)中使用 PTC傳感器或溫度開關(guān)。平穩(wěn)斜坡減速、泵停止以及直流制動(dòng)等轉(zhuǎn)矩控制模式也是這種情況，因?yàn)樵谶@些模式下的斜坡減速時(shí)間內(nèi)，與自由斜坡減速相比會(huì)有額外的電流負(fù)載。

不允許在電機(jī)起動(dòng)器內(nèi) SIRIUS 3RW軟起動(dòng)器和電機(jī)之間使用容性元件（如，不能使用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備）。此外，無(wú)論是用于無(wú)功補(bǔ)償?shù)撵o態(tài)系統(tǒng)，還是動(dòng)態(tài)PFC（功率因數(shù)校正），在起動(dòng)時(shí)和軟起動(dòng)器斜降時(shí)都不能并行操作。這對(duì)于防止補(bǔ)償設(shè)備和/或軟起動(dòng)器發(fā)生故障來(lái)說十分重要。

主回路的所有元件（比如熔斷器和控制器）應(yīng)該按照在加載短路時(shí)直接起動(dòng)時(shí)相應(yīng)的進(jìn)行選型。熔斷器和開關(guān)裝置必須單獨(dú)訂購(gòu)。在選擇電機(jī)起動(dòng)保護(hù)（選擇脫扣器）時(shí)，必須考慮用于起動(dòng)電流的諧波分量負(fù)載。請(qǐng)遵守在技術(shù)數(shù)據(jù)中的大開關(guān)頻率。

注：

在接通感應(yīng)電機(jī)時(shí)，所有類型的起動(dòng)器上（直接起動(dòng)器、星-三角起動(dòng)器、軟起動(dòng)器）通常都會(huì)產(chǎn)生電壓降。饋電變壓器的尺寸必須能達(dá)到這樣的效果：起動(dòng)電機(jī)時(shí)，所發(fā)生的電壓降不能超出允許公差的范圍。如果饋電變壓器確定尺寸時(shí)邊沿較小，則好從一個(gè)獨(dú)立回路（都不依賴于主電壓）將控制電壓饋入，以便防止可能發(fā)生將軟起動(dòng)器切斷的情形