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摘要：在电厂锅炉鼓风机电路控制系统中对风机的调速控制是一个关键性的问题。本文首先介绍了传统的风机调速方式，其次介绍了西门子PLC-200与MM440系列通用变频器联机控制系统，包括工作原理、系统硬件组成、系统整体控制电路及PLC I/O口的配置四部分，最后给出了PLC程序并详细的介绍了系统电路的工作过程。该系统节约了能源并提高了控制系统的自动化水平。
关键词：PLC控制；变频器；风机
0 前言
针对电厂锅炉风机和水泵等设备组成的系统的调速，目前我国电厂大多采用传统的系统调速方法，即是通过调节给风量和给水量来控制系统的运行速度，而给风量和给水量则可以通过调节系统入口和出口的挡板或截门开度来实现。挡板和截门在截流过程中需要消耗大量的输出功率，所以输出功率不能得到有效的利用，浪费了能源。风机作为电厂锅炉中的主要耗电设备，其运行方式与能否实现资源的极大有效利用密切相关。
目前变频器在我国风机的调速系统中得到了广泛应用，由变频器控制风机可以根据风道、管道瞬间压力变化实时的自动调节电机转速，极大地改善了锅炉风压水压的稳定性，确保使得出口处的压力值一直维系在一个固定的预期设定值，从而使整个锅炉系统能够始终保持在最佳的运行状态，并实现系统的高效节能。
1 PLC与变频器配合使用的电厂锅炉鼓风机电路控制系统
1.1 工作基本原理
本系统采用了PLC与变频器的配合使用控制。通过手动工频/变频转换开关，由PLC控制变频器实现对电机的工频和变频运行的切换与控制，变频器频率由速度变送器测定信号后，经PID调节器进行控制；当变频器运行出现故障时，变频器向PLC输送故障信号，在PLC的控制下锅炉鼓风机自动停止变频运行，几秒后转入工频运行，同时报警指示灯亮。故障排除后，按下复位键，报警指示灯灭，锅炉鼓风机停止工频运行，几秒后转入变频运行。
1.2 系统硬件基本组成
PLC与变频器配合使用的电厂锅炉鼓风机控制系统硬件基本组成包括：PLC、变频器、速度变送器、PID控制器与鼓风机。
在该系统中的PLC采用西门子S7-200系列CPU 226CN模块。CPU 226CN模块有24路输入和16路输出，可以连接最多至7个的扩展模块用来丰富输入输出，存储空间能达到13B 。提供RS485口，通讯编程简单，三种通信方式。内部集成度高，有较高的运算速度，满足大多数用户需求。输入及输出的信号包括控制板的指令信号、主接触器的反馈信号、程序信号处理后驱动外部继电器的信号、变频器的工作状态反馈。
在该系统中变频器采用MM440系列通用变频器。MM440变频器有多种型号可供使用者根据不同的要求，来选择适合对三相电机速度进行调节的变频器。随着电力电子技术的迅速发展，IGBT的用途越来越广泛，已经作为MM440变频器的处理中心，也可用于其功率的输出，由于IGBT有较高的性能与较好的可靠性，已經得到人们的普遍关注。MM440变频器具有比较周全的保护措施，不仅为变频器本身，也为电动机提供了一定的保护。
鼓风机为三相交流电动机。变频器频率由速度变送器测定信号后经PID控制器进行调节。
1.3系统整体控制电路
2 系统电路工作过程
（1）工频运行 在电机启动时，工频/变频转换开关SA置于工频位置，S[1-2]接通，I0.2得电。按下电机启动按钮 SB1，Q0.2得电并实现自锁，Q0.1不得电。KA2得电，KM3得电，主触点闭合，工频电源与电动机相连接，电动机开始工频运行。若再按下停机按钮SB2，Q0.2失电，此时KA2断开，KM3失电，主触点断开，电动机停止工频运行。
（2）变频运行 将工频/变频转换开关SA置于变频位置，S[1-3]接通，I0.3得电。Q0.1得电，Q0.2不得电，KA1、KM2得电，变频器输出U、V、W接至电动机，KM1得电，此时工频电源接至变频器输入端R、S、T。按下电机启动按钮SB1，Q0.0得电并实现自锁，变频器端子“5”状态为开，电动机开始变频运行。
（3）变频器故障处理 当变频器发生故障时，变频器的端子“21”、“22”送出信号至PLC，I0.5得电，此时Q0.1和Q0.0失电，使KA1、KM2失电，变频器与电动机断开，KM1失电，变频器与工频电源断开。变频器端子“5”状态为关，停止变频运行。Q0.3得电并自锁，报警指示灯HL亮，5s后，Q0.2得电，变频器工频运行。当故障排除后，变频器的端子“21”、“22”无信号传送至PLC，I0.5失电，此时按下复位按钮SB3，I0.4得电，Q0.3失电，报警指示灯HL熄灭，M0.0得电并自锁，2秒后，M0.1失电，Q0.1得电，KM1得电，变频器输出U、V、W接至电动机，电源与变频器连接。Q0.0得电，变频器的端子“5”状态为开，变频器开始变频运行。
（4）停止运行 当电机处于工频运行时，按下电机停止按钮SB2，由控制电路可知I0.1得电，Q0.2失电，KA2与KM3失电，电机停止转动。当电机处于变频运行时，按下SB2按钮，由控制电路可知I0.1得电，Q0.0失电，变频器端子“5”状态为关，变频器停止变频运行。Q0.1失电，KA1与KM2失电，继电器KM1失电，变频器与主电源断开，变频器与电动机断开，电动机停止转动。
3 结语
基于PLC与变频器配合使用的电厂锅炉风机控制系统实现了对鼓风机的工频运行与变频运行状态之间的有效切换，能对经速度变送器和PID调节器的变频器频率进行控制，实现了系统的运行要求。通过对锅炉鼓风机进行变频调节，实现挡板全开，减少了挡板节流损失，节约了能量。
参考文献：
[1]郑凤翼.西门子PLC与变频器控制电路识图自学通.北京：电子工业出版社，2013.
[2]薛长坡.变频器与PLC结合在普通锅炉风机水泵控制上的应用.电工研究.2012.
[3]张雪平.PLC在锅炉风机控制中的应用.微计算机信息.2005.
关键词：PLC控制；变频器；风机
0 前言
针对电厂锅炉风机和水泵等设备组成的系统的调速，目前我国电厂大多采用传统的系统调速方法，即是通过调节给风量和给水量来控制系统的运行速度，而给风量和给水量则可以通过调节系统入口和出口的挡板或截门开度来实现。挡板和截门在截流过程中需要消耗大量的输出功率，所以输出功率不能得到有效的利用，浪费了能源。风机作为电厂锅炉中的主要耗电设备，其运行方式与能否实现资源的极大有效利用密切相关。
目前变频器在我国风机的调速系统中得到了广泛应用，由变频器控制风机可以根据风道、管道瞬间压力变化实时的自动调节电机转速，极大地改善了锅炉风压水压的稳定性，确保使得出口处的压力值一直维系在一个固定的预期设定值，从而使整个锅炉系统能够始终保持在最佳的运行状态，并实现系统的高效节能。
1 PLC与变频器配合使用的电厂锅炉鼓风机电路控制系统
1.1 工作基本原理
本系统采用了PLC与变频器的配合使用控制。通过手动工频/变频转换开关，由PLC控制变频器实现对电机的工频和变频运行的切换与控制，变频器频率由速度变送器测定信号后，经PID调节器进行控制；当变频器运行出现故障时，变频器向PLC输送故障信号，在PLC的控制下锅炉鼓风机自动停止变频运行，几秒后转入工频运行，同时报警指示灯亮。故障排除后，按下复位键，报警指示灯灭，锅炉鼓风机停止工频运行，几秒后转入变频运行。
1.2 系统硬件基本组成
PLC与变频器配合使用的电厂锅炉鼓风机控制系统硬件基本组成包括：PLC、变频器、速度变送器、PID控制器与鼓风机。
在该系统中的PLC采用西门子S7-200系列CPU 226CN模块。CPU 226CN模块有24路输入和16路输出，可以连接最多至7个的扩展模块用来丰富输入输出，存储空间能达到13B 。提供RS485口，通讯编程简单，三种通信方式。内部集成度高，有较高的运算速度，满足大多数用户需求。输入及输出的信号包括控制板的指令信号、主接触器的反馈信号、程序信号处理后驱动外部继电器的信号、变频器的工作状态反馈。
在该系统中变频器采用MM440系列通用变频器。MM440变频器有多种型号可供使用者根据不同的要求，来选择适合对三相电机速度进行调节的变频器。随着电力电子技术的迅速发展，IGBT的用途越来越广泛，已经作为MM440变频器的处理中心，也可用于其功率的输出，由于IGBT有较高的性能与较好的可靠性，已經得到人们的普遍关注。MM440变频器具有比较周全的保护措施，不仅为变频器本身，也为电动机提供了一定的保护。
鼓风机为三相交流电动机。变频器频率由速度变送器测定信号后经PID控制器进行调节。
1.3系统整体控制电路
2 系统电路工作过程
（1）工频运行 在电机启动时，工频/变频转换开关SA置于工频位置，S[1-2]接通，I0.2得电。按下电机启动按钮 SB1，Q0.2得电并实现自锁，Q0.1不得电。KA2得电，KM3得电，主触点闭合，工频电源与电动机相连接，电动机开始工频运行。若再按下停机按钮SB2，Q0.2失电，此时KA2断开，KM3失电，主触点断开，电动机停止工频运行。
（2）变频运行 将工频/变频转换开关SA置于变频位置，S[1-3]接通，I0.3得电。Q0.1得电，Q0.2不得电，KA1、KM2得电，变频器输出U、V、W接至电动机，KM1得电，此时工频电源接至变频器输入端R、S、T。按下电机启动按钮SB1，Q0.0得电并实现自锁，变频器端子“5”状态为开，电动机开始变频运行。
（3）变频器故障处理 当变频器发生故障时，变频器的端子“21”、“22”送出信号至PLC，I0.5得电，此时Q0.1和Q0.0失电，使KA1、KM2失电，变频器与电动机断开，KM1失电，变频器与工频电源断开。变频器端子“5”状态为关，停止变频运行。Q0.3得电并自锁，报警指示灯HL亮，5s后，Q0.2得电，变频器工频运行。当故障排除后，变频器的端子“21”、“22”无信号传送至PLC，I0.5失电，此时按下复位按钮SB3，I0.4得电，Q0.3失电，报警指示灯HL熄灭，M0.0得电并自锁，2秒后，M0.1失电，Q0.1得电，KM1得电，变频器输出U、V、W接至电动机，电源与变频器连接。Q0.0得电，变频器的端子“5”状态为开，变频器开始变频运行。
（4）停止运行 当电机处于工频运行时，按下电机停止按钮SB2，由控制电路可知I0.1得电，Q0.2失电，KA2与KM3失电，电机停止转动。当电机处于变频运行时，按下SB2按钮，由控制电路可知I0.1得电，Q0.0失电，变频器端子“5”状态为关，变频器停止变频运行。Q0.1失电，KA1与KM2失电，继电器KM1失电，变频器与主电源断开，变频器与电动机断开，电动机停止转动。
3 结语
基于PLC与变频器配合使用的电厂锅炉风机控制系统实现了对鼓风机的工频运行与变频运行状态之间的有效切换，能对经速度变送器和PID调节器的变频器频率进行控制，实现了系统的运行要求。通过对锅炉鼓风机进行变频调节，实现挡板全开，减少了挡板节流损失，节约了能量。
参考文献：
[1]郑凤翼.西门子PLC与变频器控制电路识图自学通.北京：电子工业出版社，2013.
[2]薛长坡.变频器与PLC结合在普通锅炉风机水泵控制上的应用.电工研究.2012.
[3]张雪平.PLC在锅炉风机控制中的应用.微计算机信息.2005.