一、应用简介

　　1．应用简述

　　模拟发动机低压转子带动N1音轮转动通过电机带动齿箱模拟发动机低压转子物理转速，用以驱动N1测速音轮。

　　2．公司介绍

　　中国航空工业集团公司航空动力控制系统研究所（又名中国航空工业集团公司第六一四研究所），成立于1975年。经过近20年的努力，614所现已成为国内军民航空动力、船舶及地面燃机轮机控制系统的研制定点单位，主要从事航空发动机控制系统研究、设计、制造、试验和修理工作，拥有各种国内一流、国际先进的航空发动机控制系统研究、环境试验、数字仿真和物理试验设备。近年来共承担国家重点型号项目近二十项，以航空动力控制系统航空科技重点实验室为开放交流平台，与高校以及行业协作单位等开展技术合作，建立了长期战略合作关系。

　　二、应用说明

　　1．应用功能描述

　　移动式电传装置由移动台架、滑油站、防爆调速电机、增速齿箱、ABB变频器、低压器件等组成。结构如图1、图2所示。

图1  移动电传装置一侧布局图

图2  移动电传装置另一侧布局图

　　功能简述：

　　1.柜内设有“本控/外控”启动方式选择开关，两种启动方式具有互锁关系，在装置控制柜柜门、主控制室设备管理计算机两处均能实现电传的启/停和转速给定控制，但柜门停止按钮及两地紧停按钮始终有效；

　　2.电传装置具有可选择外部联锁信号（包括低压泵启动、滑油正常）的功能，外部联锁信号触点全部闭合时方可允许启动主电机，运行中外部联锁触点断开后能自动停车；

　　3.电机冷却风机控制具有延时停止功能，每次电机运行时间达到T1时间设定值（时间为30min）后，电机停止后通风机延时T2时间（时间为5min）后自动关闭；

　　4.电传装置具有转速给定手动阶跃控制功能（0%～20%阶跃给定量可调），在控制柜内设置手动阶跃开关，可在任何一种转速给定方式下手工控制阶跃给定量的输入和退出，以测试调速系统动态响应时间;

　　5.对滑油站的温度具有加热和冷却功能，在温度和液位不满足设置的上、下限时，立即停止工作。

　　2．工艺流程说明

　　电传装置工作流程如图3所示。

图3  移动电传装置系统流程图

　　装置通电后, LOGO！控制器检测各开关量输入状态，在滑油温度低开关量符合要求时，接通滑油加热器进行工作；在油温度高开关量符合要求时，接通滑油冷却风机进行散热。

　　在本控状态下，按下柜门滑油启动按钮，开启滑油装置，给增速齿箱供滑油，在滑油流量、压力符合联锁条件时，输出联锁开关量给是电传装置，再按下冷却风机、电机启动按钮，冷却风机首先启动，延时0.5S后，输出开关量控制ABB变频器，启动电机，柜门电位器用于控制电机转速，在异常情况下，按下柜门紧停按钮。

　　3．系统需要分析

　　该装置要求可对滑油部分和电气传动部分进行测试和控制，保证在反复启停时能正常工作，各部分启动前的联锁条件都符合要求，在运行中，有异常或联锁条件不符合要求时，立即停止工作。主要的技术难点在于如果保证控制系统的逻辑性与可靠性，还需小型化设计，原先采用接触器-继电器回路虽造价较低，但由于接线复杂，器件寿命不高、且需要空间大等原因导致售后维护成本过高，要是采用PLC来作为控制单元未尝不可，但考虑到成本控制及应用较为简单的实际情况，希望采用西门子LOGO！作为控制单元。除其具有足够的性价比外，还看中了它比PLC更大的带载能力（触点达10A，可直接控制交流接触器），这在实际运用中可以省去很多继电器，工作可靠的同时又节约了成本，再就是对西门子产品在我所有大量使用，功能和质量都很好。

　　三、应用的设计与实现

　　1．电气控制原理图说明

　　   电气原理，主回路部分见图4、LOGO控制器部参见图5、图6、图7。

图4  移动电传装置主回路图

图5  移动电传装置LOGO-CPU控制器图

图6  移动电传装置LOGO-扩展模块一控制图

图7  移动电传装置LOGO-扩展模块二控制图

　　   电气部分器件主要由一块LOGO 逻辑控制器   CPU（6ED1 052-1HB00-0BA6    ）、二块LOGO 逻辑控制器   数字量扩展模块（6ED1 055-1NB10-0BA0）、四个断路器、三个交流接触器、三个热继电器、一块西门子STIOP开关电源及其它按钮和开关等器件组成。

　　2．I/O分配表

　　据据方案需求和原理设计，对LOGO! 控制器的I/O点分配见表1和表2。

表1  LOGO! 控制器开关量输入点配置

表2  LOGO! 控制器开关量输出点配置

　　3．LOGO! 控制程序说明

　　滑油启停程序

　　在本控时，只能在柜门启动，反之，外控时，只能在远程启动，但本地和远程停止功能都有效，如在本控时，按下SB2启动按钮，滑油电机启动。

　　当滑油供电进线继电器没有合闸、滑油液位上下限不符合设置要求时，滑油启动无效。当电机过载时，热继电器保护动作，滑油电机停止。

　　滑油启停控制程序图见图8。

　　滑油加热和冷却启停程序

　　通电后，在滑油温度低于设置下限值时，滑油液位温度继电器输出开关量信号，控制滑油加热器工作，当加热到设置上限值时，滑油加热器停止工作。

　　在滑油正常工作中，滑油温度会慢慢升高，在滑油温度上升到设置上限值时，开启滑油冷却风机。

　　滑油加热和冷却控制程序图见图9。

图9  滑油加热和冷却控制程序图

　　冷却风机启停程序

　　与滑油启动程序类似，区别主要是在外部联锁不符合要求时，冷却风机自动停止。

　　冷却风机启停控制程序图见图10。

图10  冷却风机启停控制程序图

　　电机启停及延时停止程序

　　在检测到冷却风机启动信号后，延时0.5S后，输出启动信号给变频器控制电机按初始转速进行运转。

　　在检测到电机启动信号后，开始计时，当电机运行超过30分钟，此时若按下冷却风机、电机停止按钮，程序会自动控制冷却风机强行运行5分钟。

　　电机启停及延时停止控制程序图见图11。

图11  电机启停及延时停止控制程序图

　　远程信号采集及点灯程序

　　将各状态信号给远程计算机采集；控制滑油和电机启动指示灯。

　　远程信号采集及点灯控制程序图见图12。

图12  远程信号采集及点灯控制程序图

　　系统离线仿真与在线测试

　　西门子LOGO！兼具离线仿真与在线测试功能。程序在PC机里编写好后，点击左侧工具栏中的离线仿真按钮，或按下F3功能键进行离线仿真。在确认程序离线仿真无误后，还可打开工具/在线测试功能进行在线测试。在执行在线测试前需首先将在PC机里编写好的程序下载到LOGO！，随后将下载到LOGO！的程序上传至PC机里，当然只有这个上传至PC机里的程序才可以进行在线测试的。

　　4．应用设备图片展示

　　总体结构图见图13、图14。低压电气器件装配图见图15、图16。

图13  移动电传装置一侧分布图

图14  移动电传装置一侧内部电气器件布置图

图15  移动电传装置低压电气器件总体布置图

 

图16  移动电传装置LOGO! 控制器装配接线图

 

　　四、应用体会

　　在使用西门子LOGO！的过程中，总体感觉是麻雀虽小，五脏具全，其器件选型、配置一目了然，程序编写方便，可离线仿真，电气柜布置空间可节省，可以替代从时间继电器一直到接触器的开关设备，对一般的电气设计人员更容易上手，只是希望能在输入输出点上再增加一些；

　　其类装置在2011年投入2套，2012年投入6套，2013年准备再投入5套，前8套一直在使用中，至今没有出现有关LOGO！控制器的问题；

　　在调试和使用中，我们对其LOGO！控制器非常满意，准备在其它小型装置上推广使用。

　　参考文献

　　[1] SIEMENS.LOGO！设备手册，2009/03.

　　[2] SIEMENS.LOGO！产品样本，2010.

　　[3] 陈浩. 案例解说西门子LO GO ! 与变频器综合应用[M ]. 北京: 中国电力出版社, 2008..

　　作者简介

　　陈小东（1980.7-），男，江苏无锡人，专科，中航工业航空动力控制系统研究研。

　　邮箱：cxdbbc@163.com

　　电话：0510-85705907