用PLC 和变频器实现压滤机入料泵的自动控制

由天下分享时间：2025/1/30 3:29:18 加入收藏我要投稿点赞

摘要：本文介绍临涣选煤厂通过变频调速技术改造，用PLC 自动调节和控制压滤机入料泵，实施后收到很好效果。关键词：入料泵；PLC；变频器

临涣选煤厂压滤车间有10台压滤机，配备了10台入料泵。单机额定功率75 kW，为现场单机控制。由于泵的出口压力大，且难控制，浪费了大量电能，运行过程中经常发生管道破裂，也增加了职工的劳动强度。为此，决定采用变频调速技术进行改造，用PLC 实现自动调节和各种控制功能。

1 工艺要求

1）控制上，每组两台电机选用一台ABB75kW 变频器，由选择开关选择所要运行电机。选中后，可实现变频启动、运行，另一台则不能投运。即使相互切换，也不能发生两台同时停止现象。 2） 4台远控按钮箱，具备控制电源断开、频率显示及电流显示等功能。

3）保持入料泵出口压力在设定值上。 2 系统控制原理

生产工艺设定的入料泵网出口压力为P1，而现场实际测定压力为P2。根据△ P=P2-P1 值的大小，由PLC 内PID 功能模块进行PID 运算，控制变频器来改变电动机转速，满足生产需要。当△P ＞0 时，现场流量偏大，则降低变频器输出频率，使电动机转速降低，减少实

际流量；当△P＜0，现场流量偏低，将转速加快，△ P 减少。这样不断调整，使△ p 趋于0，现场实际压力在设定压力附近波动，保证压力稳定。系统结构，见图1。

3 设计方案

该方案，每一组主要由1 台ABB ACS550-01-0157A-4 变频器、1 台S7-200 型PLC(CPU215/216,配备EM235 扩展模块)以及接触器、现场按钮箱、转换开关等组成，用PLC 实现入料泵的流量单回路闭环PID 控制以及入料泵起动、停止、切换、故障显示等各种电气控制功能。主回路，见图2。

3.1 PID运算功能的实现

S7-200 系列中，CPU215/216 具有32 位浮点运算指令和内置PID 调节运算指令等特殊功能。使用时，只需在PLC 内存中填写1 张PID 控制参数表，见表2。再执行指令：PID TABLE，LOOP,即可完成PID运算。其中，操作数TABLE 使用变量储存器VBx，用来指明控制环的起始地址；操作数LOOP 是控制环号（常数，0～7）。编号2、4、5、6、7 的参数固定不变，可在PLC 主程序中设定；编号为1、3、8、9 的参数具有实时性，须在调用PID 指令时填入。

由于S7-200输入和输出为开关量，而变频器和压力变送器的信号为模拟量，因此，EM235 模块要实现D/A 转换，一个EM235 模块可同时需要1 路模拟量（压力信号）输入通道和1 路模拟量输出通道(接至变频器)。

3.2 起动

M1 和M2 各有两种起动方式，可通过转换开关选择变频/ 工频起动方式。 3.3 运行

正常情况下，电动机M1 处于变频调速状态，电动机M2 处于停机备用状态。现场压力变送器检测管网出口压力(4～20 mA 模拟量信号)，并与设定值比较，经PLC 内部专用PID 指令运算，得到变频器所需频率信号，然后自动调节电动机转速，达到所需管网压力。 3.4 停止

按下“停止按钮”，PLC 控制所有接触器断开，变频器停止工作。 3.5 切换

当需从电动机M1 切换到M2 时，接触器KM2 断开，KM1 闭合。此时，电动机M1 工作在工频下，在变频器完全停止后，KM4 闭合，变频器重新起动，电动机M2 在变频器驱动下起动；完全起动后，KM1 断开，电动机M1 停止，切换操作结束。电动机M2 切换到M1 过程类似。

3.6 报警及故障自诊断

通过PLC 内部程序设定报警及联锁保护，一旦出现故障，立即停止相应操作并报警。对于故障自诊断功能，考虑到成本，未设计上位机，只设置相应故障代码，通过4 位数码管显示，使维修人员可根据故障信息方便查找到故障点。 4 设计中应注意事项

1）采用变频控制后，入料泵实现软起动，减小了起动电流对电网冲击；节电效果明显，1年内可回收全部投资。

2）采用PLC后，组成闭环自控系统，实现自动调节，运行更加稳定可靠。

3）变频器、PLC、接触器等可安装在一台控制柜内，可就地或远控操作，方式简单灵活。

4）系统可扩展性较好。若生产需要，本系统也可方便接入DCS 或上位机，建立人机界面的监控系统等。