一、應(yīng)用簡(jiǎn)介
1．應(yīng)用簡(jiǎn)述
模擬發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子帶動(dòng)N1音輪轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)齒箱模擬發(fā)動(dòng)機(jī)低壓轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速，用以驅(qū)動(dòng)N1測(cè)速音輪。
2．公司介紹
中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究所（又名中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司第六一四研究所），成立于1975年。經(jīng)過(guò)近20年的努力，614所現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)軍民航空動(dòng)力、船舶及地面燃機(jī)輪機(jī)控制系統(tǒng)的研制定點(diǎn)單位，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和修理工作，擁有各種國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研究、環(huán)境試驗(yàn)、數(shù)字仿真和物理試驗(yàn)設(shè)備。近年來(lái)共承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)型號(hào)項(xiàng)目近二十項(xiàng)，以航空動(dòng)力控制系統(tǒng)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為開(kāi)放交流平臺(tái)，與高校以及行業(yè)協(xié)作單位等開(kāi)展技術(shù)合作，建立了長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作關(guān)系。
二、應(yīng)用說(shuō)明
1．應(yīng)用功能描述
移動(dòng)式電傳裝置由移動(dòng)臺(tái)架、滑油站、防爆調(diào)速電機(jī)、增速齒箱、ABB變頻器、低壓器件等組成。結(jié)構(gòu)如圖1、圖2所示。
圖1 移動(dòng)電傳裝置一側(cè)布局圖
圖2 移動(dòng)電傳裝置另一側(cè)布局圖
功能簡(jiǎn)述：
●柜內(nèi)設(shè)有“本控/外控”啟動(dòng)方式選擇開(kāi)關(guān)，兩種啟動(dòng)方式具有互鎖關(guān)系，在裝置控制柜柜門(mén)、主控制室設(shè)備管理計(jì)算機(jī)兩處均能實(shí)現(xiàn)電傳的啟/停和轉(zhuǎn)速給定控制，但柜門(mén)停止按鈕及兩地緊停按鈕始終有效；
●電傳裝置具有可選擇外部聯(lián)鎖信號(hào)（包括低壓泵啟動(dòng)、滑油正常）的功能，外部聯(lián)鎖信號(hào)觸點(diǎn)全部閉合時(shí)方可允許啟動(dòng)主電機(jī)，運(yùn)行中外部聯(lián)鎖觸點(diǎn)斷開(kāi)后能自動(dòng)停車；
●電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)控制具有延時(shí)停止功能，每次電機(jī)運(yùn)行時(shí)間達(dá)到T1時(shí)間設(shè)定值（時(shí)間為30min）后，電機(jī)停止后通風(fēng)機(jī)延時(shí)T2時(shí)間（時(shí)間為5min）后自動(dòng)關(guān)閉；
●電傳裝置具有轉(zhuǎn)速給定手動(dòng)階躍控制功能（0%～20%階躍給定量可調(diào)），在控制柜內(nèi)設(shè)置手動(dòng)階躍開(kāi)關(guān)，可在任何一種轉(zhuǎn)速給定方式下手工控制階躍給定量的輸入和退出，以測(cè)試調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間；
●對(duì)滑油站的溫度具有加熱和冷卻功能，在溫度和液位不滿足設(shè)置的上、下限時(shí)，立即停止工作。
2．工藝流程說(shuō)明
電傳裝置工作流程如圖3所示。
裝置通電后, LOGO！控制器檢測(cè)各開(kāi)關(guān)量輸入狀態(tài)，在滑油溫度低開(kāi)關(guān)量符合要求時(shí)，接通滑油加熱器進(jìn)行工作；在油溫度高開(kāi)關(guān)量符合要求時(shí)，接通滑油冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱。
在本控狀態(tài)下，按下柜門(mén)滑油啟動(dòng)按鈕，開(kāi)啟滑油裝置，給增速齒箱供滑油，在滑油流量、壓力符合聯(lián)鎖條件時(shí)，輸出聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)量給是電傳裝置，再按下冷卻風(fēng)機(jī)、電機(jī)啟動(dòng)按鈕，冷卻風(fēng)機(jī)首先啟動(dòng)，延時(shí)0.5S后，輸出開(kāi)關(guān)量控制ABB變頻器，啟動(dòng)電機(jī)，柜門(mén)電位器用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，在異常情況下，按下柜門(mén)緊停按鈕。
圖3 移動(dòng)電傳裝置系統(tǒng)流程圖
3．系統(tǒng)需要分析
該裝置要求可對(duì)滑油部分和電氣傳動(dòng)部分進(jìn)行測(cè)試和控制，保證在反復(fù)啟停時(shí)能正常工作，各部分啟動(dòng)前的聯(lián)鎖條件都符合要求，在運(yùn)行中，有異?；蚵?lián)鎖條件不符合要求時(shí)，立即停止工作。主要的技術(shù)難點(diǎn)在于如果保證控制系統(tǒng)的邏輯性與可靠性，還需小型化設(shè)計(jì)，原先采用接觸器-繼電器回路雖造價(jià)較低，但由于接線復(fù)雜，器件壽命不高、且需要空間大等原因?qū)е率酆缶S護(hù)成本過(guò)高，要是采用PLC來(lái)作為控制單元未嘗不可，但考慮到成本控制及應(yīng)用較為簡(jiǎn)單的實(shí)際情況，希望采用西門(mén)子LOGO！作為控制單元。除其具有足夠的性價(jià)比外，還看中了它比PLC更大的帶載能力（觸點(diǎn)達(dá)10A，可直接控制交流接觸器），這在實(shí)際運(yùn)用中可以省去很多繼電器，工作可靠的同時(shí)又節(jié)約了成本，再就是對(duì)西門(mén)子產(chǎn)品在我所有大量使用，功能和質(zhì)量都很好。
三、應(yīng)用的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1．電氣控制原理圖說(shuō)明
電氣原理，主回路部分見(jiàn)圖4、LOGO控制器部參見(jiàn)圖5、圖6、圖7。
電氣部分器件主要由一塊LOGO 邏輯控制器 CPU（6ED1 052-1HB00-0BA6 ）、二塊LOGO 邏輯控制器 數(shù)字量擴(kuò)展模塊（6ED1 055-1NB10-0BA0）、四個(gè)斷路器、三個(gè)交流接觸器、三個(gè)熱繼電器、一塊西門(mén)子STIOP開(kāi)關(guān)電源及其它按鈕和開(kāi)關(guān)等器件組成。
圖4 移動(dòng)電傳裝置主回路圖
圖5 移動(dòng)電傳裝置LOGO-CPU控制器圖
圖6 移動(dòng)電傳裝置LOGO-擴(kuò)展模塊一控制圖
圖7 移動(dòng)電傳裝置LOGO-擴(kuò)展模塊二控制圖
2．I/O分配表
據(jù)據(jù)方案需求和原理設(shè)計(jì)，對(duì)LOGO! 控制器的I/O點(diǎn)分配見(jiàn)表1和表2。
表1 LOGO! 控制器開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)配置
表2 LOGO! 控制器開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)配置
3．LOGO! 控制程序說(shuō)明
●滑油啟停程序
在本控時(shí)，只能在柜門(mén)啟動(dòng)，反之，外控時(shí)，只能在遠(yuǎn)程啟動(dòng)，但本地和遠(yuǎn)程停止功能都有效，如在本控時(shí)，按下SB2啟動(dòng)按鈕，滑油電機(jī)啟動(dòng)。
當(dāng)滑油供電進(jìn)線繼電器沒(méi)有合閘、滑油液位上下限不符合設(shè)置要求時(shí)，滑油啟動(dòng)無(wú)效。當(dāng)電機(jī)過(guò)載時(shí)，熱繼電器保護(hù)動(dòng)作，滑油電機(jī)停止。
滑油啟?？刂瞥绦驁D見(jiàn)圖8。
圖8 滑油啟停控制程序圖
●滑油加熱和冷卻啟停程序
通電后，在滑油溫度低于設(shè)置下限值時(shí)，滑油液位溫度繼電器輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，控制滑油加熱器工作，當(dāng)加熱到設(shè)置上限值時(shí)，滑油加熱器停止工作。在滑油正常工作中，滑油溫度會(huì)慢慢升高，在滑油溫度上升到設(shè)置上限值時(shí)，開(kāi)啟滑油冷卻風(fēng)機(jī)。
滑油加熱和冷卻控制程序圖見(jiàn)圖9。
圖9 滑油加熱和冷卻控制程序圖
●冷卻風(fēng)機(jī)啟停程序
與滑油啟動(dòng)程序類似，區(qū)別主要是在外部聯(lián)鎖不符合要求時(shí)，冷卻風(fēng)機(jī)自動(dòng)停止。
冷卻風(fēng)機(jī)啟停控制程序圖見(jiàn)圖10。
圖10 冷卻風(fēng)機(jī)啟停控制程序圖
●電機(jī)啟停及延時(shí)停止程序
在檢測(cè)到冷卻風(fēng)機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后，延時(shí)0.5S后，輸出啟動(dòng)信號(hào)給變頻器控制電機(jī)按初始轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
在檢測(cè)到電機(jī)啟動(dòng)信號(hào)后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行超過(guò)30分鐘，此時(shí)若按下冷卻風(fēng)機(jī)、電機(jī)停止按鈕，程序會(huì)自動(dòng)控制冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)行運(yùn)行5分鐘。
電機(jī)啟停及延時(shí)停止控制程序圖見(jiàn)圖11。
圖11 電機(jī)啟停及延時(shí)停止控制程序圖
●遠(yuǎn)程信號(hào)采集及點(diǎn)燈程序
將各狀態(tài)信號(hào)給遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)采集；控制滑油和電機(jī)啟動(dòng)指示燈。
遠(yuǎn)程信號(hào)采集及點(diǎn)燈控制程序圖見(jiàn)圖12。
圖12 遠(yuǎn)程信號(hào)采集及點(diǎn)燈控制程序圖
●系統(tǒng)離線仿真與在線測(cè)試
西門(mén)子LOGO！兼具離線仿真與在線測(cè)試功能。程序在PC機(jī)里編寫(xiě)好后，點(diǎn)擊左側(cè)工具欄中的離線仿真按鈕，或按下F3功能鍵進(jìn)行離線仿真。在確認(rèn)程序離線仿真無(wú)誤后，還可打開(kāi)工具/在線測(cè)試功能進(jìn)行在線測(cè)試。在執(zhí)行在線測(cè)試前需首先將在PC機(jī)里編寫(xiě)好的程序下載到LOGO！，隨后將下載到LOGO！的程序上傳至PC機(jī)里，當(dāng)然只有這個(gè)上傳至PC機(jī)里的程序才可以進(jìn)行在線測(cè)試的。
4．應(yīng)用設(shè)備圖片展示
總體結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖13、圖14。低壓電氣器件裝配圖見(jiàn)圖15、圖16。
圖13 移動(dòng)電傳裝置一側(cè)分布圖
圖14 移動(dòng)電傳裝置一側(cè)內(nèi)部電氣器件布置圖
圖15 移動(dòng)電傳裝置低壓電氣器件總體布置圖
圖16 移動(dòng)電傳裝置LOGO! 控制器裝配接線圖
四、應(yīng)用體會(huì)
●在使用西門(mén)子LOGO！的過(guò)程中，總體感覺(jué)是麻雀雖小，五臟具全，其器件選型、配置一目了然，程序編寫(xiě)方便，可離線仿真，電氣柜布置空間可節(jié)省，可以替代從時(shí)間繼電器一直到接觸器的開(kāi)關(guān)設(shè)備，對(duì)一般的電氣設(shè)計(jì)人員更容易上手，只是希望能在輸入輸出點(diǎn)上再增加一些；
●其類裝置在2011年投入2套，2012年投入6套，2013年準(zhǔn)備再投入5套，前8套一直在使用中，至今沒(méi)有出現(xiàn)有關(guān)LOGO！控制器的問(wèn)題；
●在調(diào)試和使用中，我們對(duì)其LOGO！控制器非常滿意，準(zhǔn)備在其它小型裝置上推廣使用。
參考文獻(xiàn)
[1] SIEMENS.LOGO！設(shè)備手冊(cè)，2009/03.
[2] SIEMENS.LOGO！產(chǎn)品樣本，2010.
[3] 陳浩. 案例解說(shuō)西門(mén)子LO GO ! 與變頻器綜合應(yīng)用[M ]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2008..
作者簡(jiǎn)介
陳小東（1980.7-），男，江蘇無(wú)錫人，?？?，中航工業(yè)航空動(dòng)力控制系統(tǒng)研究研。
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