秦建军:难忘初心——我的处女作

职务: 自动化设计
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净油机控制系统,变频控制一台电机,驱动齿轮泵循环过滤管道油品。控制系统牵扯到数字量、模拟量,牵扯到两路电气器件之间的通讯,牵扯到负反馈PID调节。

  这里介绍的是我参加工作后第一次个人独立设计、编程、电装、调试的一台设备——净油机(滤油机)的控制系统。

  净油机是过滤净化油品的机器,串联接入大型设备的油路主管网中连续循环过滤油品,保证大型设备的用油安全,延长其使用寿命。净油机电控系统根据采集到的压力数据以及记录的时间提醒用户及时更换滤芯,保证油品过滤质量,同时自动监测管路油压调节稳定压力,维持系统管网油品正常循环。

  净油机工作过程中管道系统的压力、温度,电气系统的电压、电流等数据实时显示在文本,几个压力点分优先权PID调节控制电机转速保证系统始终恒压运行。检测到压力上升,通过变频器调速,电机转速下降,调节压力平衡,压力值在设定值上下波动。另有一路温度控制输出,油品温度太低自动启动加热,防止低温环境下油品粘稠度上升导致的管网压力增大。
控制系统看似简单,但涵盖了数字量、模拟量处理,PLC与文本、PLC与变频器两路通讯,PLC的PID调节等控制细节。当年完全独立做完这个控制系统,感觉自己一下子有了自信心。


  1、选型

  工艺对净油机工作要求至少应该具有:智能软启动功能;压力防护功能;人机界面显示功能。其中牵扯到变频调速软启动,压力测量,温度测量,PID调节等功能模块。

  决定使用西门子S7-200CN作为控制器后,考虑到两路通讯,还有模拟量处理,本着最优性价比,最终选用TD400C CPU224XP EM231作为核心控制器。

  224XP有两个通讯口,其中PORT1连接TD400C(PPI协议)实现数据显示、参数设定功能;PORT0连接台达变频器(Modbus协议)实现油泵电机软启动,变速调节实现恒压运行。

  TD400C文本显示器是当年西门子专为S7200CN用户设计推出的文本显示器,所以TD400C有其突出的特色:显示器不用专门设计下载组态,基本做到了即买即用;与PLC之间数据交换、处理、组态全部在PLC编程软件V4.0 STEP 7 MicroWIN 中处理。用文本附带的电缆连接PLC和文本,通电后只需要简单的设置一些文本通讯参数,PLC与TD400C之间就会自动建立起通讯链接。

  2、设计

  元件器选型,实现方案确定后,具体实施设计,绘制控制原理图、接线图是我当年的拿手本领,不到三天时间就完成了所有采购清单以及12张控制原理图、接线图的设计工作。

  控制系统原理框图如下:



  3、电装

  做这个项目之前已经了多年的电控装置安装装配、工程服务以及调试工作,一个小小的电控箱安装装配简直不在话下。打孔,固定,接线一气呵成。

  值得一提是:整个电控箱搁置在机器中央上端位置,空间不大,箱内变频器散热以及与PLC共处干扰问题需要安装时统筹规划好;电箱门锁定后不要求打开门通电,机器停机后希望就地能控制电源彻底断开,因此电箱面板上安装了一只带有连杆能在电箱外面切断合上电源的开关(当年不好找这样的器件,体积小,额定电流只有20A,一般都不会设计带连杆操作)。

  4、调试

  设计筹划酝酿了那么久,一切都是自己亲自在做,上机调试当然也是一帆风顺,只用了一天时间就调试好了整个开关量、模拟量逻辑。只是设计的PID自动调节调试当时确实费了一番周折。