西門子變頻器和PLC在MULPIC水處理係統中的應用
科技縱橫
作者：張智新
摘 要：使用西門子6SE70係列變頻器和S7-300係列PLC完成水處理係統中數據的采集和對電機等設備的控製任務，采用PLC的PID算法達到係統的優化控製和實時調節，解決了生產過程中減輕勞動強度，保障生產的可靠性、安全性、降低生產成本，減少環境汙染、提高產品的質量及經濟效益。
關鍵詞：變頻器 PLC 水處理
1、引言
基於可持續發展和節能減排降本增效的需要，利用交流變頻調速技術對生產現場的電機進行轉速調節已逐漸普及，本係統利用變頻器和PLC實現水位的控製。考慮到電機的啟動、運行、調速和製動的特性，采用西門子的6SE70係列變頻器和S7-300係列PLC完成數據的采集和對變頻器、電機等設備的控製任務。基於S7300PLC的編程軟件，采用模塊化的程序設計方法，減少軟件的開發和維護。係統利用對PLC軟件的設計，實現變頻器的參數設置、故障診斷和電機的啟動和停止控製。
2、係統控製結構
水處理控製係統由下位PLC和上位計算機構成兩級集散控製係統。下位機係統采用了SIEMENS公司的Step7軟件為下位機編程組態軟件，上位監控機為DELL公司台式機，以支持實時多任務多用戶網絡操作係統的公司SIEMENS的Wincc6.0為上位機監控組態軟件。在水處理控製室設2台操作員站，其中1台兼做工程師站。操作員站通過工業以太網交換機與PLC聯接
PLC采集傳感器、電機及變頻器等有關的各類對象的信息。對電機采用變頻器來進行頻率的調節控製，PLC輸出模擬量信號作為變頻器的控製端輸入信號，從而控製電機轉速大小，並且向PLC反饋自身的工作狀態信號，當發生故障時，能夠向PLC發出報警信號。由於變頻調速是通過改變電動機定子供電頻率以改變同步轉速來實現的，故在調速過程中從高速到低速都可以保持有限的轉差功率，因此具有高效率、寬範圍、高精度的調速性能。
3、設備的選型
3.1 PLC及其擴展模塊的選型
本係統主要有18台75kw以上電機、12台變頻器、40個電動閥、400多個繼電器組成，它們構成係統的被控對象。綜合分析各類PLC的特點，最終選西門子公司的S7300係列PLC。用於較高要求的控製係統，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。
3.2 變頻器模塊的選型
在傳統變頻控製係統中，變頻器的啟動/停止由PLC通過開關量輸出控製，變頻器頻率由PLC通過模擬量輸出端口輸出0～5（10）V或4～20mA信號控製的，這需要購買比較昂貴的PLC模擬量輸出端口模塊。對變頻器故障的檢測隻是由PLC讀取變頻器的故障報警觸點，判斷故障原因較難。本係統中PLC對變頻器的控製是通過MODBUS-DP通訊的方式實現的，變頻器選用SIEMENS的6SE70係列風機/泵類專用變頻器，它們具有MODBUS-DP通訊接口，性價比較高。PLC通過與變頻器通訊，控製變頻器的運行，讀取變頻器自身的電壓、電流、功率、頻率、累計運行時間和過壓、過流、過負荷等報警信息等參數，並通過觸摸屏顯示出來，這比通過外部端口控製變頻器的運行具有更高的可靠性，節省了I/O端口，獲得了大量變頻器的信息。