S7—1200在平板离心机中的应用

【摘要】在使用平板离心机生产柠檬酸的工程中，因工艺需求，需要调节离心机转鼓的速度（即改变电机转速），其控制方式是使用S7-1200通过USS协议与变频器通信，使用USS写指令改变变频器的速度参数，从而达到调节电机转速，实现设备的速度变化，同时使用回馈制动单元，能够快速停车，降低运转循环时间，提高生产效率，来实现生产工艺的需求。

【关键词】离心机;s7-1200;uss协议

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.项目简介

本项目中，所用离心机生产的产品，用于制药行业，因此生产现场密闭，并且做防爆处理，所用设备要有一定的防爆等级（ExⅡT4），离心机属于重载启动运行，并且是大功率设备，采用变频器拖动方式，同时为了节省成本，采用一台电控柜控制两台设备，并且为了能提高生产效率，采用能量回馈单元制动，快速停机，缩短循环时间。

2.工艺流程介绍

本方案采用一台电控柜同时控制两台设备轮流交替运行，其中一台设备开始进料，进料结束后，电机开始启动，由变频器拖动电机，达到额定转速（50HZ），然后控制变频器自由停车，快速脱开变频器，切换至工频（50HZ）运行，然后人工水洗，把物料洗干净，经过高速旋转一段时间，进行物料脱水，一边脱水一边排废液，等待脱水结束，把废液全部排出，转鼓壁上留下一层结晶体，此时快速切断工频，变频器切入，变频器运行，并检测此时的速度，速度追踪到后，控制变频器减速运行，同时能量回馈单元工作，把刹车时多余的能量，输送回电网，使设备快速停止运行，然后人工卸料，卸料结束，继续下一次的循环，单台设备每次循环时间大约在40～50分钟，其中脱水时间大约30分钟;两台设备不能同时升速或者降速，一台设备在变频器运行时，另一台或者禁止运行，或者运行在工频状态。

图1 平板离心机工作流程图

3.方案确定

此项目在做方案时，刚好处于西门子在中国大陆新推出一款新的控制器S7-1200，并且以后作为一款主打产品，同时推出可以和300、400，触摸屏等各种设备程序编程的兼容软件。在此条件下，本着能保证生产工艺需求，成本低等各项指标，同时能达到对新产品应用的熟悉过程，并且下载程序只需要一根网线就可以完成下载任务，笔者选择了S7-1200作为此项目的控制器。

4.产品硬件配置

本项目为了降低成本，采用一拖二设计方案（即一台变频器拖动两台电机），需要硬件配置如下：

表1 硬件分配

名称 数量（个） 备注

大型断路器 1 总电源开关

小型断路器 1 控制回路开关

PLC 1 CPU1212C

485模块 1 通信

中间继电器 4 控制交流接触器

交流接触器 4 变频与工频的切换

西门子变频器 1 拖动电机

能量回馈单元 1 快速刹车

开关电源 1 24V供电

图2 PLC硬件组态

表2 PLC I/O分配

输入点 功能 输出点 功能

I0.0 1号电机启动按钮 Q0.0 1号电机变频器运行

I0.1 1号电机停止按钮 Q0.1 1号电机工频运行

I0.2 2号电机启动按钮 Q0.2 2号电机变频器运行

I0.3 2号电机停止按钮 Q0.3 2号电机工频运行

I0.4 1号电机热保护检测 Q0.4 变频器驱动器故障

I0.5 2号电机热保护检测

I0.6 变频器故障确认位

5.软件开发

在软件开发过程中，由PLC通过USS协议实现与变频器的通信，通过PLC对变频器写入速度值，使得电机达到指定速度。电机启动，Q0.0（或Q0.2）输出，KM1（或KM3）吸合，变频器运行，在变频器拖动电机到达全速后，控制变频器停止输出，使电机自由停止，同时快速切断KM1（或KM3），Q0.1（或Q0.3）输出，KM2（或KM4）吸合，电机切换到工频运行;在设备停止运行时，需要切断KM2（或KM4），同时快速吸合KM1（或KM3），然后变频器运行，开启电机速度追踪，速度追到后，减速停车，此时回馈制动单元运行，把刹车时造成的大量电能，返回到电网上去，既可以达到速刹车的目的，同时节省能源。每一台设备升速或者降速过程中，都要通过变频器来实现，并且是重载运行，所以两台设备不能同时升速或者降速，在一台设备变频器运行时，另一台必须保证禁止运行或者工频运行，两台设备之间有互锁关系。在升速或者降速时，电机由变频器保护，工频运行时，由热保护继电器保护电机（见表2）。

图3 USS协议

6.应用体会

通过对SIMATIC S7-1200 控制器的使用， 让我对这款新推出的控制器有了一个全新的认识，软件编程环境美观，操作方便，尤其是对于初学者，有个编程向导，使用起来非常好，而且新款的控制器也成为此项目的一个亮点，功能强大，可以和触摸屏直接硬件组态，同时传输程序很方便，同时也成为本公司在以后的项目软件开发中，不可忽视的一个选择。但是由于这是最近几年刚推来的新产品，它的编程软件还不是很成熟，需要进一步完善;而且软件安装要求比较高，比较大，所以要求计算机的配置相对要高一些，存在硬件不兼容的情况，需要进一步改进。

参考文献

[1]S7-1200可编程控制器系统手册.

[2]MICROMASTER 440使用大全.

[3]胡寿松.自动控制原理（4版）[M].

作者简介：翟超（1986—），男，山东滨州人，大学本科，现供职于青岛高校重工机械制造有限公司。