![]() Journal of Electrical Engineering电气工程, 2013, 1, 71-74 http://dx.doi.org/10.12677/jee.2013.12015 Published Online December 2013 (http://www.hanspub.org/journal/jee.html) Open Access 71 Application of SIEMENS Mobil Panel in Hydropower Clean Garbage Machines Xichun Tang China Power Investment Guangxi Xing’an Wind Power Co. Ltd., Guilin Email: tang6836@163.com Received: Oct. 14th, 2013; revised: Oct. 17th, 2013; accepted: Oct. 21st, 2013 Copyright © 2013 Xichun Tang. This is an open access article distributed under the Creative Commons Attribution License, which permits unre- stricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. In accordance of the Creative Commons At- tribution License all Copyrights © 2013 are reserved for Hans and the owner of the intellectual property Xichun Tang. All Copyright © 2013 are guarded by law and by Hans as a guardian. Abstract: This paper introduces the application of SIMATIC HMI, S7-300, MASTERDRIVES 6SE70 in Hydropower Clean Garbage Machines. Based on the control system configuration and the network construction, the paper also de- scribes the functions and the characteristics of the control system. Keywords: Clean Garbage Machines; Mobile Panel 西门子移动触摸屏在水电站清污机中的应用 唐惜春 中电投广西兴安风电有限公司,桂林 Email: tang6836@163.com 收稿日期:2013 年10 月14 日;修回日期:2013 年10 月17 日;录用日期:2013 年10 月21 日 摘 要:本文介绍了西门子 SIMATIC HMI、S7-300 PLC、MASTERDRIVES 6SE70系列变频器在水电站清污机 控制系统中的应用。结合控制系统配置和网络结构,阐述了控制系统的功能及特点。 关键词:清污机;移动触摸屏 1. 引言 广西西江航运建设发展有限责任公司是广西交 通厅直属的国有独资大型企业,公司以“航电结合, 以电促航”的产业政策为引导,通过在广西内河西江 航运干线上拦河筑坝、渠化航道,致力于发电和内河 航运事业。贵港航运枢纽是其核心成员之一,涵盖发 电及航运业务。其发电厂共安装四台机组,于一九九 九年九月一日并网发电,由于电厂设计时没有考虑坝 前的清污设备,致使坝前拦污栅前堆积了大量的漂浮 物及生活垃圾,发电水头损失严重,严重影响了机组 的正常发电出力。为了有效的清除栅前污物,提高水 头利用率,务必在栅前增加清污设备。 根据现场实际情况,结合用户操作要求,新设计 的清污机悬挂在门机(水电站用于开启闸门的门式起 重机简称门机)起升机构动滑轮下面的吊具上,清污机 设有独立的起升机构及抓斗开闭机构。清污时,起升 机构驱动抓斗下降,抓斗下降到水面时,液压系统驱 动抓斗张开并继续下降,当下降到清污作业面时,液 压系统驱动抓斗闭合抓取污物,之后起升机构驱动抓 斗上升到坝面清出污物。通过操作门机大、小车运行 机构实现抓斗的前后左右移动,并由起升电缆卷筒为 抓斗监控系统提供电源。 ![]() 西门子移动触摸屏在水电站清污机中的应用 Open Access 72 清污机起升机构采用变频调速,变频器采用西门 子MASTERDRIVES 6ES70系列产品;清污机的监控 通过西门子 S7-300PLC 及移动触摸屏Mobile Panel 177 实现。清污机现场图片如图1。 2. 控制系统的构成 控制系统由三部分组成: 1) 起升机构电气传动系统:起升机构采用变频调 速,闭环矢量控制,电阻能耗制动。变频器及制动单 元采用西门子 MASTERDRIVES 6ES70系列产品[1]; 2) 抓斗开闭控制系统:抓斗开闭采用液压驱动, 液压系统包含泵站、电磁阀、压力传感器等。控制系 统采用西门子 S7-300 系列 PLC,CPU 采用 313C系列 的6ES7 313-5BF03-0AB0,该 CPU 集成了 24 入/16 (a) (b) (c) Figure 1. (a) The scene clean-up; (b) Cleaning machine control box; (c) Mobile touch screen And its basic wiring box 图1. (a) 现场清污图片;(b) 清污机控制箱;(c) 移动触摸屏及其基本接线盒 ![]() 西门子移动触摸屏在水电站清污机中的应用 Open Access 73 出的数字量和5入/2 出的模拟量,完全满足控制系统 的要求[2]; 清污机监控系统:监控系统由 PLC和移动触摸屏 组成。PLC 完成系统的逻辑控制,通过数字量信号给 出变频器及液压系统运行指令,而这些控制指令是通 过移动触摸屏上按钮发出的;同时 PLC 将通过模拟量 输入接口采集到起升高度信号、实时运行载荷、液压 系统压力、抓斗开闭角度等数据送入移动触摸屏显 示[2]。系统组成图如图 2。 3. 控制系统完成的功能 水电站水工门机主要用于起吊闸门,起吊重量 大,运行速度慢。考虑到闸门开启的平稳性,一般起 升速度设计为 2.5 m/min左右。传统的清污抓斗依靠 门机起升机构直接起吊抓斗清污,一个清污周期一般 在半小时以上,清污效率极低。增设采用变频调速的 起升机构后,抓斗由新的起升机构驱动,运行的灵活 性大大提高,可随时根据需要改变起升机构的速度, 特别是在空载下降时可使变频器工作在 100 Hz,驱 动 电机及起升机构速度提高一倍,大大提高了清污效 率。特别是西门子变频器灵活的BICO 技术使整个传 动方案的设计成本显著降低,比如起升机构制动器开 闭控制,使用 BICO 技术后可实现制动器在起升电机 建立起动转矩后开启,而在停车时变频器使电机产生 (a) (b) Figure 2. (a) Control system diagram; (b) Mobile touch panel monitor 图2. (a) 控制系统组成图;(b) 移动触摸屏监控画面 ![]() 西门子移动触摸屏在水电站清污机中的应用 Open Access 74 制动转矩且完全制动后制动器闭合,这样既保证了起 升机构的无溜钩,也保证了制动器的零磨损,提高了 起升机构的可靠性。 传统的清污机采用控制手柄司机室联动台操作, 操作人员所在的司机室距离清污作业面较远,无法准 确判断清污机的位置及工作状况,这就需要一个起重 工配合其工作。采用移动触摸屏作为监控界面后,一 个人手持触摸屏坝面上操作即可轻松完成清污工作, 操作人员在坝面不仅能亲眼观察抓斗的运行状况,还 可以通过移动触摸屏完善的用户界面获取大量的运 行数据,从而使操作者及时采取最合理的控制策略, 大大提高了工作效率。 控制系统的主要特点如下: 1) PLC与触摸屏之间通过基本集线盒实现 MPI 通讯,移动通讯电缆为 15 米,通讯速率高,稳定可 靠。 2) 移动触摸屏带有紧急停止按钮的,通过基本接 线盒接入 PLC,正常使用时将移动触摸屏电缆插头插 入接线盒,意外拔出移动触摸屏电缆插头时,将断开 紧急停止电路,从而触发紧急停止功能,使系统紧急 停机。急停按钮在紧急情况下(如变频器失控、接触器 触点粘连等)按下可断开总断路器使监控系统动力回 路断电。 3) 移动触摸屏采用人性化紧凑设计,具有不同的 支撑和固定点,无论操作人员是习惯使用右手还是左 手,均可方便适用;且触摸屏外壳防尘防水,前后两 面的防护等级均达到IP65。 4) 监控系统设有实时运行载荷保护,当起升机构 起吊抓斗时设有特殊的安全保护措施,以保证非正常 状态下(卡阻)不损坏抓斗。 5) 监控系统设有起升高度保护,当起升机构运行 至行程的极限位置时,减速运行并准确停车。 6) 液压系统设有油压保护,达到设定压力后系统 报警并停止工作。 7) 起升变频器设有过流、过载、缺相、欠压、过 压等多项保护措施,一旦出现故障,系统立即报警并 停机。 8) 触摸屏界面中的所有按钮功能不仅可以触摸 操作,还可以按键操作;一旦触摸功能失效时,还可 通过按键完成[3]。 9) 系统中的起升高度、运行载荷、泵站油压等实 时数据均设计为触摸屏校准,PLC 自动计算,从而使 检测数据的调试变的简单明了。 4. 项目运行 系统自二零零九年八月投入运行,在汛期污物较 多时每天工作十二小时以上,运行情况良好,给用户 带来了良好的经济效益。 5. 应用体会 移动触摸屏在清污机控制系统中的应用,给用户 的操作带来极大的方便,使清污机的操作更加人性 化,较高的清污效率给用户带来可观的经济效益。鉴 于其成功的经验,在周围的乐滩、桂平等水电站中陆 续得到应用。 参考文献 (References) [1] Simovert Masterdrives使用大全. [2] Mobile Panel177操作指导. [3] S7-300 CPU31xc和CPU31x 安装操作指导. |