一、應(yīng)用簡介

　　1．應(yīng)用簡述

　　模擬發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子帶動N1音輪轉(zhuǎn)動通過電機(jī)帶動齒箱模擬發(fā)動機(jī)低壓轉(zhuǎn)子物理轉(zhuǎn)速，用以驅(qū)動N1測速音輪。

　　2．公司介紹

　　中國航空工業(yè)集團(tuán)公司航空動力控制系統(tǒng)研究所（又名中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第六一四研究所），成立于1975年。經(jīng)過近20年的努力，614所現(xiàn)已成為國內(nèi)軍民航空動力、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)動機(jī)控制系統(tǒng)研究、設(shè)計、制造、試驗(yàn)和修理工作，擁有各種國內(nèi)一流、國際先進(jìn)的航空發(fā)動機(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。近年來共承擔(dān)國家重點(diǎn)型號項(xiàng)目近二十項(xiàng)，以航空動力控制系統(tǒng)航空科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為開放交流平臺，與高校以及行業(yè)協(xié)作單位等開展技術(shù)合作，建立了長期戰(zhàn)略合作關(guān)系。

　　二、應(yīng)用說明

　　1．應(yīng)用功能描述

　　移動式電傳裝置由移動臺架、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  移動電傳裝置一側(cè)布局圖

圖2  移動電傳裝置另一側(cè)布局圖

　　功能簡述：

　　1.柜內(nèi)設(shè)有“本控/外控”啟動方式選擇開關(guān)，兩種啟動方式具有互鎖關(guān)系，在裝置控制柜柜門、主控制室設(shè)備管理計算機(jī)兩處均能實(shí)現(xiàn)電傳的啟/停和轉(zhuǎn)速給定控制，但柜門停止按鈕及兩地緊停按鈕始終有效；

　　2.電傳裝置具有可選擇外部聯(lián)鎖信號（包括低壓泵啟動、滑油正常）的功能，外部聯(lián)鎖信號觸點(diǎn)全部閉合時方可允許啟動主電機(jī)，運(yùn)行中外部聯(lián)鎖觸點(diǎn)斷開后能自動停車；

　　3.電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)控制具有延時停止功能，每次電機(jī)運(yùn)行時間達(dá)到T1時間設(shè)定值（時間為30min）后，電機(jī)停止后通風(fēng)機(jī)延時T2時間（時間為5min）后自動關(guān)閉；

　　4.電傳裝置具有轉(zhuǎn)速給定手動階躍控制功能（0%～20%階躍給定量可調(diào)），在控制柜內(nèi)設(shè)置手動階躍開關(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，以測試調(diào)速系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)時間;

　　5.對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，立即停止工作。

　　2．工藝流程說明

　　電傳裝置工作流程如圖3所示。

圖3  移動電傳裝置系統(tǒng)流程圖

　　裝置通電后, LOGO！控制器檢測各開關(guān)量輸入狀態(tài)，在滑油溫度低開關(guān)量符合要求時，接通滑油加熱器進(jìn)行工作；在油溫度高開關(guān)量符合要求時，接通滑油冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行散熱。

　　在本控狀態(tài)下，按下柜門滑油啟動按鈕，開啟滑油裝置，給增速齒箱供滑油，在滑油流量、壓力符合聯(lián)鎖條件時，輸出聯(lián)鎖開關(guān)量給是電傳裝置，再按下冷卻風(fēng)機(jī)、電機(jī)啟動按鈕，冷卻風(fēng)機(jī)首先啟動，延時0.5S后，輸出開關(guān)量控制ABB變頻器，啟動電機(jī)，柜門電位器用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，在異常情況下，按下柜門緊停按鈕。

　　3．系統(tǒng)需要分析

　　該裝置要求可對滑油部分和電氣傳動部分進(jìn)行測試和控制，保證在反復(fù)啟停時能正常工作，各部分啟動前的聯(lián)鎖條件都符合要求，在運(yùn)行中，有異常或聯(lián)鎖條件不符合要求時，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，原先采用接觸器-繼電器回路雖造價較低，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)成本過高，要是采用PLC來作為控制單元未嘗不可，但考慮到成本控制及應(yīng)用較為簡單的實(shí)際情況，希望采用西門子LOGO！作為控制單元。除其具有足夠的性價比外，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，工作可靠的同時又節(jié)約了成本，再就是對西門子產(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)計與實(shí)現(xiàn)

　　1．電氣控制原理圖說明

　　   電氣原理，主回路部分見圖4、LOGO控制器部參見圖5、圖6、圖7。

圖4  移動電傳裝置主回路圖

圖5  移動電傳裝置LOGO-CPU控制器圖

　　   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）、四個斷路器、三個交流接觸器、三個熱繼電器、一塊西門子STIOP開關(guān)電源及其它按鈕和開關(guān)等器件組成。

　　2．I/O分配表

　　據(jù)據(jù)方案需求和原理設(shè)計，對LOGO! 控制器的I/O點(diǎn)分配見表1和表2。

表1  LOGO! 控制器開關(guān)量輸入點(diǎn)配置

表2  LOGO! 控制器開關(guān)量輸出點(diǎn)配置

　　3．LOGO! 控制程序說明

　　滑油啟停程序

　　在本控時，只能在柜門啟動，反之，外控時，只能在遠(yuǎn)程啟動，但本地和遠(yuǎn)程停止功能都有效，如在本控時，按下SB2啟動按鈕，滑油電機(jī)啟動。

　　當(dāng)滑油供電進(jìn)線繼電器沒有合閘、滑油液位上下限不符合設(shè)置要求時，滑油啟動無效。當(dāng)電機(jī)過載時，熱繼電器保護(hù)動作，滑油電機(jī)停止。

　　滑油啟停控制程序圖見圖8。

　　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，滑油液位溫度繼電器輸出開關(guān)量信號，控制滑油加熱器工作，當(dāng)加熱到設(shè)置上限值時，滑油加熱器停止工作。

　　在滑油正常工作中，滑油溫度會慢慢升高，在滑油溫度上升到設(shè)置上限值時，開啟滑油冷卻風(fēng)機(jī)。

　　滑油加熱和冷卻控制程序圖見圖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

　　與滑油啟動程序類似，區(qū)別主要是在外部聯(lián)鎖不符合要求時，冷卻風(fēng)機(jī)自動停止。

　　冷卻風(fēng)機(jī)啟停控制程序圖見圖10。

圖10  冷卻風(fēng)機(jī)啟停控制程序圖

　　電機(jī)啟停及延時停止程序

　　在檢測到冷卻風(fēng)機(jī)啟動信號后，延時0.5S后，輸出啟動信號給變頻器控制電機(jī)按初始轉(zhuǎn)速進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　在檢測到電機(jī)啟動信號后，開始計時，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行超過30分鐘，此時若按下冷卻風(fēng)機(jī)、電機(jī)停止按鈕，程序會自動控制冷卻風(fēng)機(jī)強(qiáng)行運(yùn)行5分鐘。

　　電機(jī)啟停及延時停止控制程序圖見圖11。

圖11  電機(jī)啟停及延時停止控制程序圖

　　遠(yuǎn)程信號采集及點(diǎn)燈程序

　　將各狀態(tài)信號給遠(yuǎn)程計算機(jī)采集；控制滑油和電機(jī)啟動指示燈。

　　遠(yuǎn)程信號采集及點(diǎn)燈控制程序圖見圖12。

圖12  遠(yuǎn)程信號采集及點(diǎn)燈控制程序圖

　　系統(tǒng)離線仿真與在線測試

　　西門子LOGO！兼具離線仿真與在線測試功能。程序在PC機(jī)里編寫好后，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)程序離線仿真無誤后，還可打開工具/在線測試功能進(jìn)行在線測試。在執(zhí)行在線測試前需首先將在PC機(jī)里編寫好的程序下載到LOGO！，隨后將下載到LOGO！的程序上傳至PC機(jī)里，當(dāng)然只有這個上傳至PC機(jī)里的程序才可以進(jìn)行在線測試的。

　　4．應(yīng)用設(shè)備圖片展示

　　總體結(jié)構(gòu)圖見圖13、圖14。低壓電氣器件裝配圖見圖15、圖16。

圖13  移動電傳裝置一側(cè)分布圖

圖14  移動電傳裝置一側(cè)內(nèi)部電氣器件布置圖

　　四、應(yīng)用體會

　　在使用西門子LOGO！的過程中，總體感覺是麻雀雖小，五臟具全，其器件選型、配置一目了然，程序編寫方便，可離線仿真，電氣柜布置空間可節(jié)省，可以替代從時間繼電器一直到接觸器的開關(guān)設(shè)備，對一般的電氣設(shè)計人員更容易上手，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，至今沒有出現(xiàn)有關(guān)LOGO！控制器的問題；

　　在調(diào)試和使用中，我們對其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，2009/03.

　　[2] SIEMENS.LOGO！產(chǎn)品樣本，2010.

　　[3] 陳浩. 案例解說西門子LO GO ! 與變頻器綜合應(yīng)用[M ]. 北京: 中國電力出版社, 2008..

　　作者簡介

　　陳小東（1980.7-），男，江蘇無錫人，專科，中航工業(yè)航空動力控制系統(tǒng)研究研。

　　郵箱：cxdbbc@163.com

　　電話：0510-85705907