潘 登 董永兵 王 進 劉玉斌 劉海瑜 景 行

(陜西北元化工集團有限公司化工二分公司，陜西 榆林 719319)

陜西北元化工集團有限公司現有110萬t/a聚氯乙烯裝置、88萬t/a燒堿裝置、4×125MW抽氣式直接空冷汽輪發(fā)電裝置和240萬t/a工業(yè)廢渣水泥裝置，可直接轉化原鹽165萬t/a和電石165萬t/a，間接轉化原煤600萬t/a，是目前國內產業(yè)化配套完整、技術先進和循環(huán)經濟特征明顯的聚氯乙烯生產企業(yè)。

陜西北元化工集團有限公司化工二分公司80萬t/a燒堿裝置，采用伍德迪諾拉公司(以下簡稱伍迪公司)離子膜電解槽，共有4條燒堿生產線，每條生產線的產能為20萬t/a。其中燒堿裝置電解和二次鹽水工段的鹽水系統(tǒng)、陽極系統(tǒng)與陰極系統(tǒng)均采用一用一備兩臺泵為系統(tǒng)提供循環(huán)動力。在伍迪公司的技術資料中，要求當淡鹽水泵、陽極液泵和陰極液泵其中一臺泵跳停時，另一臺備用泵必須在5s后自啟動，以保證系統(tǒng)不會因為液位和流量達到低限而停車。

工業(yè)控制中，當掌握了更為快捷可靠的設計、安裝和調試方法后，就會發(fā)現傳統(tǒng)繼電器控制方法的諸多不足，如設計過程中邏輯不嚴謹，需要不斷修改、測試，電路接線繁雜，容易出錯；調試過程方法單一，需要靠短接線或引入外部信號完成調試。與之相比，S7-200 PLC順序控制設計法就顯得更加嚴謹，在控制電路接線方面清晰簡單，調試方法可以采用軟件仿真。因此，S7-200 PLC控制使得邏輯電路更加安全可靠，從而能夠保證化工生產系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。筆者根據伍迪公司技術資料的要求，利用S7-200 PLC控制的優(yōu)點，如使用方便、編程簡單、功能強及性價比高等，實現兩臺電機的聯鎖啟停，防止由于電機故障或備用電機無法自啟動導致的系統(tǒng)停車。

1 可行性分析①

根據伍迪公司的技術要求，要想實現兩臺電機的聯鎖控制，依靠傳統(tǒng)方法必須具備的硬件條件有：空開、交流接觸器、熱繼電器、延時繼電器、命令開關和聯鎖按鈕，并且要根據要求設計繼電器的控制電路并完成其安裝調試，在接線過程中必須小心謹慎，完成后要為控制回路送電，測試控制回路能否實現技術要求。此過程很大程度上依靠的是電氣人員的經驗，而且需要不斷嘗試和修改。

隨著工業(yè)技術的成熟，S7-200 PLC控制展現出了諸多優(yōu)點，因此現在普遍采用S7-200 PLC控制取代繼電器控制來實現兩臺電機的聯鎖啟停功能，其所需硬件條件有：空開、交流接觸器、熱繼電器、S7-200 PLC控制器、命令開關和聯鎖按鈕。只要掌握了S7-200 PLC控制器的工作原理、控制指令和接線方案，就可以根據技術要求編寫兩臺電機聯鎖啟停的程序。

2 S7-200 PLC控制實現兩臺電機的聯鎖啟停

S7-200 PLC控制器選擇S7-200 CPU 224XP，編程軟件為Step 7-Micro/Win，程序編寫完成后使用仿真軟件對程序進行仿真運行。

通常情況下，設計S7-200 PLC程序有經驗設計法和順序控制設計法兩種[1]。經驗設計法在設計梯形圖時沒有固定的方法和步驟可以遵循[2]，對于不同的控制系統(tǒng)，沒有一種通用的、容易掌握的設計方法。因而筆者采用順序控制設計法，即按照生產工藝預先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態(tài)和時間順序，各執(zhí)行機構各自有秩序地進行操作。兩臺電機自動切換順序控制功能圖如圖1所示。

依據順序控制功能圖，編寫順控主程序：首次掃描，SM0.1為ON，M0.0被置位，M0.1和M0.2被復位；轉換條件“啟A”滿足，M0.1被置位，A電機啟動，同時M0.0被復位；轉換條件“停A”滿足，M0.0被置位，A電機停止，同時M0.1被復位；轉換條件“啟B”滿足，M0.2被置位，B電機啟動，同時M0.0被復位；轉換條件“停B”滿足，M0.0被置位，B電機停止，同時M0.2被復位；A電機啟動，且聯鎖按鈕激活，A運行信號丟失，延時5s，B電機啟動，停A電機；B電機啟動，且聯鎖按鈕激活，B運行信號丟失，延時5s，A電機啟動，停B電機。

圖1 兩臺電機自動切換順序控制功能圖

兩臺電機自動切換的順控主程序如圖2所示，其中各符號地址見表1。

圖2 兩臺電機自動切換的順控主程序

表1 符號地址

在實際連接外部電路時，根據符號表并參考CPU 224XP的接線圖(圖3)，很快便可將外部線路搭建完畢。

順控主程序設計完畢后，使用S7-200 V3.0版本的仿真軟件對程序進行仿真運行，測試結果符合設計要求。

3 結束語

圖3 CPU 224XP接線示意圖

為了保證化工生產裝置不會因為液位和流量達到低限而導致系統(tǒng)停車，筆者采用S7-200 PLC根據順序控制設計法設計了兩臺電機自動切換的順控主程序，并利用仿真軟件對兩臺電機的聯鎖啟停進行了仿真測試，結果表明：兩臺電機自動切換程序符合設計要求，為后續(xù)投入實際運行打下理論基礎。

[1] 廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2014:126～131.

[2] 韓兵兵.PLC梯形圖編程系統(tǒng)研究與實現[D].廣州:華南理工大學,2013.