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[摘 要]卷烟厂卷接包车间生产用负压系统对产品质量影响很大。实际生产中，设备有此开彼停现象，而风机一直满负荷运行，导致负压供大于求且波动大，甚至造成设备故障，影响卷烟质量，同时也造成能源浪费。本文就此做深入研究，根据开启设备台数来决定风机运行频率，既稳定了负压，又节约了能源。
[关键词]稳定；负压；系统；节能
中图分类号：TS43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0102-01
0 引言
每台设备开启时，都会送要风信号给S7-300PLC（下称S7-300），由S7-300送一信号给控制风机运行的S7-400PLC（下称S7-400），S7-400收到信号后就启动风机并满负荷运行，向卷接机组提供负压。我厂卷接包设备分为四组，每组各有一台负压风机，风机均用变频器驱动。
1 负压系统生产现状
我厂三组、四组生产计划不均衡，因此对负压需求也存在差异。实际生产中，三组、四组不论开几台设备，风机均以50Hz满负荷运行，造成负压供大于求，加之泄压方式较随意，造成负压波动大，影响卷烟质量和产量，同时也造成能源浪费。基于稳定负压系统、提高产品质量及节能降耗需要，稳定和匹配负压系统就显得很重要。
2 负压系统的改进措施
从理论上讲，设备开启台数不同，对负压的需求一定不同。因此可根据设备开启台数不同，设定不同的风机运行频率，使负压供给与每组设备需求总体平衡，以满足生产需要。为此，需搞清不同的设备开启台数时风机运行频率、每台设备的要风信号及把信号送到S7-400等问题。
2.1 除尘风机频率测定
我厂风机均用变频器控制，这样便于改变频率、调节电机转速。以三组设备为例，确定设备不同的开启台数时风机运行频率。
（1）分别开启三组中的一台设备，风机频率从40Hz逐渐增大，保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定，频率值分别是44Hz、45 Hz、45 Hz。为确保满足工艺要求，频率定为45Hz。
（2）单独开启三组中的任两台设备，风机频率从44Hz逐渐增大，保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定，频率值分别是45Hz、45 Hz、46 Hz。为确保满足工艺要求，频率定为46Hz。
（3）三组三台设备都运行时，调整风机频率，使三组各机台负压都满足工艺要求且稳定。此时风机运行频率即为三台设备都开启时的风机运行频率，频率确定为48Hz。
（4）用同样方法，可得出四组不同的设备开启台数时的五个频率。
满足生产需要时，三组开启一台、两台、三台设备时频率分别是45Hz、46Hz和48Hz，四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备的频率分别是：43Hz、44Hz、45Hz、46Hz和48 Hz。
2.2 负压系统的控制电路设计
2.2.1 S7-300输入点设计
确定三组各机台（三组三台设备分别称为3-1、3-2、3-3）要风信号对应S7-300输入依次是I6.1、I7.1和I7.4，四组各机台（四组五台设备分别称为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5）要风信号的输入依次是：I4.2、I4.5、I5.0、I5.3和I5.6。
2.2.2 S7-300输出点设计
根据要风信号，由S7-300分别计算出每组开启设备的台数后，然后输出一个信号来表示，故S7-300需八个输出点。三组开启一台、两台、三台时输出分别是：Q16.7、Q17.1和 Q17.2，四组开启一台、两台、三台、四台、五台时输出分别是：Q16.1、Q16.2、Q16.3、Q16.5和Q16.6。
3.2.3 绘制硬件连接图
根据2.2.1和2.2.2可绘制出输入输出图1，图1中，输入是各机台要风信号。输出表示各组设备开起台数。为实现此功能，需编相应的S7-300程序。
2.2.4 S7-400的输入点设计
除尘风机由S7-400控制，因此最终是让S7-400根据每组设备开启台数对风机进行控制。图1中每个输出驱动一个继电器。通过继电器送一信号给S7-400以启动风机并以相应频率运行。根据图1， S7-400需八个输入点，地址如下：三组开启一台、两台、三台设备对应S7-400的输入分别是：I49.5、I49.6和I49.7。四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备对应输入分别I49.0、I49.1、I49.2、I49.3和I49.4，绘制出如图2的连接图。
因S7-300和S7-400电源不同，故不能把S7-300的输出直接接到S7-400的输入上，须用继电器解决二者不同源问题。
2.3 编写S7-400控制程序
S7-400得到每组设备开启台数后，编写S7-400程序，将风机运行频率值写入程序中的数据块。在运行时，按写入的频率值自动改变风机运行频率，以驱动风机向开启的卷接包机组提供满足工艺要求的负压。
2.4 改进泄压方式
针对三组和四组设备的负压过大现状，通过设计并增设可调节泄压阀装置，对其负压进行调节，适当开启泄压阀开度，以稳定设备负压。
4、改进效果
3.1 负压稳定性
测定频率就是以设备负压稳定为前提的。改进后，经过两个月的实际测试，发现各设备负压均能满足要求，且稳定性有很大提高，负压波动很小。
3.2 节能效果
3.2.1 理论分析
频率由50Hz降到45—48Hz，电机功率（假定频率降低过程中，M保持不变）也将下降。
3.2.2 节能验证
频率f下降，转速也下降，风速和负压值都降低，转矩M也下降。故风机能耗降低远比理论值要大得多。我厂用Danfoss变频器可直接读出运行时电机功率。
经测算，三组、四组风机（额定功率均为110KW）去年十月能耗分别下降约7800KWh和2900KWh，节能效果非常明显。
4 结束语
本次卷接包车间负压系统的优化和改进，提升了卷接包车间的负压系统稳定性，稳定了产品质量，而且达到了节能的效果。
参考文献
[1] 廖常初等.S7300/400 PLC应用教程.北京：机械工业出版社.2011.6.
[2] 刘艳蔚等.机床电气控制.北京：北京交通大学出版社.2012.8.
[3] 任艳君.电机与拖动.北京：机械工业出版社.2011.1.
[4] Danfoss公司Danfoss变频器操作手册.2013.5.
[关键词]稳定；负压；系统；节能
中图分类号：TS43 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）20-0102-01
0 引言
每台设备开启时，都会送要风信号给S7-300PLC（下称S7-300），由S7-300送一信号给控制风机运行的S7-400PLC（下称S7-400），S7-400收到信号后就启动风机并满负荷运行，向卷接机组提供负压。我厂卷接包设备分为四组，每组各有一台负压风机，风机均用变频器驱动。
1 负压系统生产现状
我厂三组、四组生产计划不均衡，因此对负压需求也存在差异。实际生产中，三组、四组不论开几台设备，风机均以50Hz满负荷运行，造成负压供大于求，加之泄压方式较随意，造成负压波动大，影响卷烟质量和产量，同时也造成能源浪费。基于稳定负压系统、提高产品质量及节能降耗需要，稳定和匹配负压系统就显得很重要。
2 负压系统的改进措施
从理论上讲，设备开启台数不同，对负压的需求一定不同。因此可根据设备开启台数不同，设定不同的风机运行频率，使负压供给与每组设备需求总体平衡，以满足生产需要。为此，需搞清不同的设备开启台数时风机运行频率、每台设备的要风信号及把信号送到S7-400等问题。
2.1 除尘风机频率测定
我厂风机均用变频器控制，这样便于改变频率、调节电机转速。以三组设备为例，确定设备不同的开启台数时风机运行频率。
（1）分别开启三组中的一台设备，风机频率从40Hz逐渐增大，保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定，频率值分别是44Hz、45 Hz、45 Hz。为确保满足工艺要求，频率定为45Hz。
（2）单独开启三组中的任两台设备，风机频率从44Hz逐渐增大，保证每台设备负压都能满足生产要求且稳定，频率值分别是45Hz、45 Hz、46 Hz。为确保满足工艺要求，频率定为46Hz。
（3）三组三台设备都运行时，调整风机频率，使三组各机台负压都满足工艺要求且稳定。此时风机运行频率即为三台设备都开启时的风机运行频率，频率确定为48Hz。
（4）用同样方法，可得出四组不同的设备开启台数时的五个频率。
满足生产需要时，三组开启一台、两台、三台设备时频率分别是45Hz、46Hz和48Hz，四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备的频率分别是：43Hz、44Hz、45Hz、46Hz和48 Hz。
2.2 负压系统的控制电路设计
2.2.1 S7-300输入点设计
确定三组各机台（三组三台设备分别称为3-1、3-2、3-3）要风信号对应S7-300输入依次是I6.1、I7.1和I7.4，四组各机台（四组五台设备分别称为4-1、4-2、4-3、4-4、4-5）要风信号的输入依次是：I4.2、I4.5、I5.0、I5.3和I5.6。
2.2.2 S7-300输出点设计
根据要风信号，由S7-300分别计算出每组开启设备的台数后，然后输出一个信号来表示，故S7-300需八个输出点。三组开启一台、两台、三台时输出分别是：Q16.7、Q17.1和 Q17.2，四组开启一台、两台、三台、四台、五台时输出分别是：Q16.1、Q16.2、Q16.3、Q16.5和Q16.6。
3.2.3 绘制硬件连接图
根据2.2.1和2.2.2可绘制出输入输出图1，图1中，输入是各机台要风信号。输出表示各组设备开起台数。为实现此功能，需编相应的S7-300程序。
2.2.4 S7-400的输入点设计
除尘风机由S7-400控制，因此最终是让S7-400根据每组设备开启台数对风机进行控制。图1中每个输出驱动一个继电器。通过继电器送一信号给S7-400以启动风机并以相应频率运行。根据图1， S7-400需八个输入点，地址如下：三组开启一台、两台、三台设备对应S7-400的输入分别是：I49.5、I49.6和I49.7。四组开启一台、两台、三台、四台、五台设备对应输入分别I49.0、I49.1、I49.2、I49.3和I49.4，绘制出如图2的连接图。
因S7-300和S7-400电源不同，故不能把S7-300的输出直接接到S7-400的输入上，须用继电器解决二者不同源问题。
2.3 编写S7-400控制程序
S7-400得到每组设备开启台数后，编写S7-400程序，将风机运行频率值写入程序中的数据块。在运行时，按写入的频率值自动改变风机运行频率，以驱动风机向开启的卷接包机组提供满足工艺要求的负压。
2.4 改进泄压方式
针对三组和四组设备的负压过大现状，通过设计并增设可调节泄压阀装置，对其负压进行调节，适当开启泄压阀开度，以稳定设备负压。
4、改进效果
3.1 负压稳定性
测定频率就是以设备负压稳定为前提的。改进后，经过两个月的实际测试，发现各设备负压均能满足要求，且稳定性有很大提高，负压波动很小。
3.2 节能效果
3.2.1 理论分析
频率由50Hz降到45—48Hz，电机功率（假定频率降低过程中，M保持不变）也将下降。
3.2.2 节能验证
频率f下降，转速也下降，风速和负压值都降低，转矩M也下降。故风机能耗降低远比理论值要大得多。我厂用Danfoss变频器可直接读出运行时电机功率。
经测算，三组、四组风机（额定功率均为110KW）去年十月能耗分别下降约7800KWh和2900KWh，节能效果非常明显。
4 结束语
本次卷接包车间负压系统的优化和改进，提升了卷接包车间的负压系统稳定性，稳定了产品质量，而且达到了节能的效果。
参考文献
[1] 廖常初等.S7300/400 PLC应用教程.北京：机械工业出版社.2011.6.
[2] 刘艳蔚等.机床电气控制.北京：北京交通大学出版社.2012.8.
[3] 任艳君.电机与拖动.北京：机械工业出版社.2011.1.
[4] Danfoss公司Danfoss变频器操作手册.2013.5.