前言：西门子代理商,西门子模块代理商,西门子一级代理商
西门子6ES222-1HF22-0XA8大量现货2. PAC硬件简介2.1系统构成 一个完整的PAC系统包括以下几种模块组成（但不是每种都必须有）：基本CPU模块。系统接口模块。电源和IO接口模块。现场总线模块。数字量和模拟量采集模块，UPS模块。 2.2CPU模块 存储器选配:64 M字节闪存+128 M字节 RAM 。DVI/USB 选配:选带或不带 DVI/USB 接口模块 。操纵系统选配:bbbbbbs CE.NET。bbbbbbs XP 嵌进式 （要求 CF 卡） 。TwinCAT 实时PLC选配:不带 TwinCAT。TwinCAT CE PLC或TwinCAT PLC （取决于操纵系统）。TwinCAT CE NC或TwinCAT NC （取决于操纵系统）。 2.3接口模块 显示器和触摸屏接口:DVI:视频信号通过标准的 DVI 连接 到显示器上。USB:可连接触摸屏或鼠标,键盘, 扫描仪,打印机, CD-ROM 读写器高速度232接口：大传输速率115K音频信号接口：主要提供音频输进输出接口。视频信号接口：主要提供视频输进输出接口。 3．九洲PowerWinVert-A型风电变流器主电路工作原理 图2 PowerWinVert-A型风电变流器主电路拓扑结构 我们选用的是不可控整流+升压斩波+SPWM逆变的电路结构 3.1主电路结构说明 发电机使用的是永磁同步发电机，采用六相不可控整流桥对其进行12脉冲整流，在输出端并上电容进行稳压，减小直流脉动。考虑到电流波形畸变和发电机内感的存在，在发电机输出端并上无功补偿电容，进步发电机的功率因数和利用效率。在中间直流环节，采用升压斩波电路。在逆变环节，采用两个SPWM逆变桥通过滤波电抗并联的形式，以减小每个IGBT通过的电流大小，还能在一定的控制方法配合下防止连个逆变器输出电流不等从而防止环流题目出现。另外，为了防止直流母线电压过高损坏器件，加进了直流母线钳位电路；为了电路开始运行对电容充电电流过大，加进了电容的预充电支路，同时该支路还保证发电机没工作时的直流母线侧上也有电压，能对电网进行无功率补偿。 3.2工作原理 随着风速的变化，风轮的转速也在变化，因此发电机发出的交流电的电压和频率是不断变化的，该变压变频的交流点经过AC-DC变换后变为了幅度不断变化的直流电，然后经过升压斩波稳压后转化为电压幅值稳定而电流大小随风速度不断变化的直流电，再经过SPWM逆变器，变成了与电网相位频率相同，输出电压随风速不断变化且略高于电网电压的三相交流电，后经过滤波电抗器并网，输出电压高与电网部分降在滤波电抗器上，从而完成了直驱并网型风力发电机变流电路将变频变压交流电转化为能并网的交流电的任务。 4倍福PAC在变流器中的应用 图3：倍福PAC在变流器中的应用框图 4.1系统介绍 整个系统可以实现对变流器运行的全方位监控，其中以太网门接口用于连拂尘场集中控制站，交换机2可以实现与其他变流器的信息互联。触摸屏用于本地变流器状态信息的查看和设置，主控器通过Prifibus总线与变流器PLC，机舱PLC，低压PLC的连接，具体负责现场各点的模拟量与数字量的采集和控制。4.2主控制器部分 作为现场总线的主站，负责系统的整体控制，主要由以下几部分组成CX1020-0111：CPU模块，带以太网接口和USB/DVI 接口。CX1020-0002：电源模块。CX1500-M310:现场总线主站 4.3变流器PLC部分 作为现场总线的从站，负责变流器功率控制电路模拟量和开关量的采集和控制，主要有以部分组成： BK3150：现场总线耦合器。 KL9210：电源模块。 KL1104：数字量输进模块。 KL2134:数字量输出模块。 KL6904：数字量输出模块，安全端子。 KL1904：数字量输进模块，安全端子。 KL3404：模拟量输进模块。 KL4032：模拟量输出模块。 KL9010：总线末端模块。 4．4低压PLC部分 作为现场总线的从站，负责变流器低压电器部分（空气开关，断路器等）模拟量和开关量的采集和控制，在数字量与模拟量模块的数目上与变流器PLC有所区别。 图4：应用于PowerWinVert-A型风电变流器中的倍福PAC实物图 1、 引言 随着社会经济的发展，产业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。 目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于进步配电系统的运行治理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行职员的工作强度提，安全可靠。 2、 继电器系统和PLC系统的比较 PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型产业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操纵和维修职员检查。 3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例 在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。 图1 10KV配电一次系统原理图 3.1 PLC在集中控制中的地位 在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省往很多继电器，简化工艺，降低系统制作本钱，进步配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。 图2 PLC系统框图 PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以进步工作的安全性，阔别高压室进行操纵，可以避免工作职员的误操纵，一站式控制，可以进步工作效率，减少工作职员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修职员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。 3.2 PLC的I/O分配 10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以进步保护的可靠性。 表1 PLCI/O分配表 3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计 配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操纵简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操纵和维护对工作职员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希看的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。 图3 10KV配电一次系统框图 改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作职员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作职员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。 采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操纵，大大进步系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化治理，大大降低本钱，进步了工作的效率，具有一定的推广意义某矿业公司轻烧车间主要生产炼钢原料白云石。该车间可分为窑尾、窑头和回转窑三部分，其中窑尾由高温风机、电除尘和预热器组成；窑头由煤粉给料器、单筒式冷却器和链运机组成然而随着我国钢铁行业产量的不断增加，对辅助原料质量的要求也越来越高，致使该系统日益暴露出下以下问题：①该系统的单筒式冷却器在冷却高温成品时，容易导致成品粉碎而不能满足炼钢工艺对白云石颗粒粒度的要求：②由干原有系统的老化，电除尘不能起到较好的除尘效果；③煤粉给料器所采用的模拟控制不能准确的按时、按量根据需要喷煤；④高温风机仍采用原始的现场手动操作，不仅工人的劳动强度大，而且也不能及时、准确的采集数据。从目前的生产来看，已不能较好的满足市场经济的需要。为了扩大生产，提高自动化程度，针对以上问题，采取了以下措施：①将电除尘改为布袋除尘；②添加转子秤喷煤系统；③将原有单筒式冷却器改为竖式冷却器并运用PLC对它们及高温风机进行控制。本文所设计的PLC改造系统则是结合以上具体的电气控制系统改造方案，通过合理运用其原有PROFIBUS-DP网络及ET-200M子站，以尽可能少的成本，解决了老控制系统存在的所有问题，实现了该车间的二次效应。一、PLC控制系统硬件组成原有PLC控制系统选用西门子315-2DPCPU，基干PROFIBUS-DP网络，由1个主站（1个主机架和1个扩展机架）和1个ET-200M子站及变频器构成。上位机可以通过PROFIBUS-DP网络实现与PLC间的通讯，并可以通过WinCC监控软件实现对过程数据的实时监控及操作。系统硬件组成图如图1所示：①是系统操作及监控单元：②是回转窑系统控制单元：③是预热器系统控制单元：④是原料系统控制单元：⑤是回转窑主传动速度给定单元。本次改造PLC部分需要增加97个I/0（主要分布在窑头和窑尾），因此我们在其原有PROFIBUS-DP网络的基础上增加⑥和X72个ET-200M子站，其中⑥是窑头转子秤及冷却器系统控制单元；⑦是窑尾高温风机及除尘系统控制单元此种方案主要具有以下优点:1）充分利用原有网络资源，一方面节约了成本，另一方面使系统整体化，方便以后的调试及维护。2）节约了大量的控制电缆和动力电缆，减小了施工量。3）便干以后单个部分维护，而且有效地避免了信号的干扰。图1二、高温风机控制系统高温风机在整套系统中不仅起到将回转窑中的热空气抽到预热器中使原料预热的作用，而且起到把回转窑中的粉尘吸到布袋除尘装置中的作用因此对高温风机的控制直接决定着成品率及除尘效果的好坏。在采用PLC对高温风机进行控制时主要遇到了以下三个问题：1）由于风机额定电压为6KV，额定电流为33.5A，风机启动时的瞬时电流可达到额定电流值的3-5倍并且此电流会维持1-2s，而运用PLC组控对其保护分闸时，其中的一个保护条件即是当电流值大于33.5A时必须分闸。因此在运用此保护条件时必须忽略开机时1-2s，3-5倍的瞬时电流。2）由于风机额定电压为6KV，为防止其合闸线圈烧毁，必须采用脉冲启动，因此在编写程序时除了实现风机的正常启动还必须让合闸线圈复位以便于风机下次启动。3）考虑到在吸收热空气和粉尘时所受阻力大小的不同，风机负载运行时偶尔会出现2-4s的电流值略大于额定值的现象，而风机不能因此而分闸，这是程序设计中必须考虑的。针对以上特殊要求，我们通过运用延时接通、延时断开、自锁和复位等方法解决了这一系列问题具体，当M1.0置1即“高温风机中控”动作，此时高温风机合闸，1s（SD延时接通）Ml.0复位，以便下次中控动作2s后合闸继电器断电（SE延时断开），以实现脉冲启动当高温风机电流1＞SA时，认为得到运行信号，在运行的前5s，T123未接通（5s后接通），则恰好跳过了开机时的瞬时电流风机在以后的运行过程中只有当M2.0风机电流过大）持续接通5s（延时接通）T122才会动作，使风机停机。三、布袋除尘控制系统在布袋除尘装置中布袋所能承受的高温度仅为180℃，因此对用于给布袋降温的6个机力风机的控制至关重要，如果采用常规的温度T>180℃时开风机，T<180℃时关风机，当温度在180℃左右徘徊时，会导致风机频繁开关，烧毁电机，于是我们采用“A温度开，B温度关”的阶梯式控制法，以一个机力风机为例，当布袋温度高于175℃时，机力“风机组控启动”动作，当布袋温度低于170℃时，机力“风机组控停止”动作其中SJ3自锁是为了保证当温度介于170℃-175℃之间时风机仍然动作。四、冷却器控制系统从回转窑中烧成的高温成品在原单筒式冷却器的冷却过程中易碎而使成品率降低故将它改为竖式冷却器，其系统主要由冷却器、电振器和链运机三部分组成，根据工艺要求，必须先启动链运机，然后启动电振器，后启动冷却器。停机时则必须先停冷却器，再停电振器后停链运机并且考虑到其中任何一部分出现故障时也必须按照工艺要求顺序停机，于是我们采用“合一分”两条线的编程思路解决了这一问题，系统梯形图如图2。由M7链运机运行信号、电振器运行信号分别控制链运机、电振器、冷却器的开启，由M3，M5，M2分别控制它们的停止，其中SJ1和SJ2的自锁是分别为了保证正常停机时的停机顺序和非正常停机时（冷却器或电振器出现故障）的停机顺序另外转子秤系统也可套用此编程模式，使程序直观、明了，易修改。五、结束语本文所设计的PLC控制系统已成功地应用到某矿业公司轻烧车间生产现场PLC各种逻辑控制准确，位置控制平稳，数据监控和数据采集及时准确，完全解决了原系统存在的各种问题，满足了厂方所提出的设计要求
