6ES7231-7PB22-0XA8规格说明

6ES7231-7PB22-0XA8规格说明1.概述    智能型电动执行机构是用于对各类管道阀门进行驱动的装置，广泛应用于电站、冶金、石油、化工、供水、食品加工等领域。    使用Twido可编程控制器为该电动执行机构的主控制器。    Twido模块化控制器的小巧体积是其脱颖而出并终被选择的关键。通过Twido PLC对各种输入信号的控制处理，该执行机构能jingque用于对截止阀、闸阀、节流阀、水闸等各种调节阀的控制。    Twido PLC支持Modbus协议，可接入现场总线控制网络。    利用Twido的内置Flash内存，可以进行数据记录，以便查找阀门操作次数，历史上阀门力矩大值等。　　    2.系统描述    该智能型电动执行机构产品集主控制器、编码器电子行程控制器和电子力矩控制器、人机界面为一体。能对开环和闭环控制系统中终控制元件（阀门）进行控制，支持网络传输功能。　　     要求主控制器体积小，功能强大，能和编码器电子行程控制器和电子力矩控制器、人机界面结合在一起。    人机界面为中文菜单，能进行参数的设置和状态显示。主控制器中能保存历史数据。　　    使用Twido可编程控制器为该电动执行机构的主控制器。[NextPage]    利用Twido的内置Flash内存，可以进行数据记录，以便查找阀门操作次数，历史上阀门力矩大值等。　　    Twido PLC支持Modbus协议，可接入现场总线控制网络。[NextPage]    编码器电子行程控制器和电子力矩控制器由电站辅机厂自行开发。　　    人机界面为液晶显示，由无锡某公司为其定制，中文菜单的人机界面使现场调试更为直观。能对所选参数和力矩、行程、开度、远控方式进行jingque设置，并能显示缺相、电机过热、过力矩等故障状态。    3.结束语    通过和施耐德的合作，客户把Twido PLC集成于该电动执行机构内。Twido的灵巧体积及强大的功能是该执行机构得以开发成功的保证。该产品不仅加强了辅机厂在本行业内的地位，更进一步增强了国产智能电动执行机构挑战进口的同类型执行机构产品的信心。给客户带来的是综合利益。同时Schneider的品牌形象也有助于客户更好的开拓市场。本执行机构已广泛用于电力等行业的重大工程中。 1.简介    背压式汽轮机是以压力蒸汽冲动汽轮机叶轮做功的原动机。它可以代替电动机拖动水泵、油泵、风机等各种转动设备，也可以带动发电机发电。汽轮机做功后的排气，还可以用来满足用户用汽的需要，是一种蒸汽梯级利用的节能设备，有利于企业综合利用能源，提高经济效益。广泛适用于电力、石油、化工、冶金、纺织、印染、造纸等各行业。    小型背压汽轮机主要优点：可以满足用户发电、用汽的需要，而且热能的综合利用效率高、发电成本低；也可以满足电网突然停电，而工艺过程不允许机动设备停止工作的要求；还可以不通过变速装置满足设备高转速的要求；并且还可以在有防爆要求的场所使用，替代复杂、昂贵的防爆电动机系统，满足场所安全性的要求。　　    2.系统控制原理    小型背压汽轮的控制主要是转速控制，通过调节汽门的开度使汽轮机工作在设定转速。微机测速仪作为现场转速测量装置及一次仪表，将速度当前值送入PLC，由PLC实现与设定值比较并进行一系列运算和处理，后由PLC输出一个4～20mA电流信号，送入电动阀门驱动器，从而调节汽门的开度，构成闭环控制系统，完成转速的自动控制。    本文介绍的汽轮机控制系统由法国施耐德Twido可编程控制器、XBTG系列触摸屏，测速仪，电动阀门驱动器等组成。完成对汽轮机的现场控制（手动方式、自动方式）及DCS上位机远程控制。    PLC程序在实现转速闭环控制的同时，具有完善的连锁、报警及保护功能，如出现二级报警，将通过电磁脱扣系统进行自动停车保护。PLC的应用使汽轮机转速稳定，易于调节，运行可靠。　　    3.系统控制功能    1.手动工作方式：    在手动方式下，有升速、降速两个按钮，当按下某个按钮时，进行相应的速度调节，使输出控制电流进行增减、送入电动阀门驱动器，控制汽门开度，从而控制汽轮机转速。按一次变化一个M单位电流。（M≤0.3mA，并且可以设定）。    2.自动工作方式：    PLC根据转速输入值与设定值进行比较，然后进行数据的处理、运算，决定输出控制电流的大小，使转速稳定在设定转速为中心的允许范围之内（转速范围可以设定）。同时要求每秒钟升降速不超过设定的范围。    3.DCS联网远程控制方式：    控制系统除本地操作外，可通过扩展的RS485通讯口与DCS或上位机通讯，汽轮机的所有测量参数值和状态以及报警信息可通过通讯传送。还可以接受上位机送入的控制命令，实现远程设定与控制。　　[NextPage]     4.Twido可编程控制器配置：    5.操作界面说明    采用XBTG中文触摸屏，直观、简捷、方便。主要画面有：    主菜单画面，操作画面，运行监控画面，参数设定画面，报警画面，模拟输入画面，密码设定画面，帮助说明画面等。　　    可实现远程/本地，自动/手动切换。在手动模式下，可调节阀门的开度，即转速，每次的调节量可输入调整。在运行当中，任何报警出现画面将自动切换到报警画面；再次回到此画面时，点击复位键清除报警显示。    系统运行时，各个检测元件所得信号及部分执行单元的状态显示在此画面。[NextPage]    根据现场工艺需求，设定或修改一级报警限、二级报警限。    一级报警限：当以上各项的检测值超过一级报警限定值时，报警铃响，并且触摸屏会自动切换到报警页面，同时显示相应的报警，而此时系统仍然继续运行。系统通过外部人工操作或程序自动调节，重新恢复到正常值后，报警铃自动解除。系统会记录下报警发生时的日期、时间、恢复时间及操作人员确认时间。    二级报警限：当以上各项的检测值超过报警限定值时，PLC迅速控制电磁机构脱扣，关闭汽门，迫使汽轮机立即停车，并报警铃响。与此同时，触摸屏会自动切换到报警页面，显示相应的报警，提醒操作人员注意相关的部件，并采取相应的措施。系统会记录下报警发生时的日期、时间、恢复时间及操作人员确认时间。[NextPage]    另外，在系统运行期间，当操作人员发现机器设备有任何异样时可按下急停按钮，以保护人员及机器设备不受损坏。    在这两种情况发生后，只有在操作人员排除故障后，可以手动复位，停止报警并使系统恢复到先前的状态。　　    6.小结    本系统采用施耐德全套解决方案，具有许多优点:    （1）Twido PLC 可以扩展第二路RS485通信口，以实现与DCS或上位机通信，完成远程设定与控制。    （2）使用具有高性价比的XBTG系列触摸屏，实现对设备的操作，参数设定，运行监控，故障报警等功能，使用户更加容易操作，维护设备。    （3）Twido PLC本身具有强大的数据处理能力和丰富的模拟量扩展单元。　　    通过很多终用户现场应用反馈表明，采用Twido可编程控制器、XBTG系列触摸屏的小型汽轮机控制系统是稳定可靠，功能丰富，操作直观简捷，提高了产品档次而成本低廉的控制方案。步进不能直接接到工频交流或直流上工作，而必须使用专用的步进电动机驱动器，如图1所示，它由脉冲发生控制单元、功率驱动单元、保护单元等组成。图中点划线所包围的二个单元可以用微机控制来实现。驱动单元与步进电动机直接耦合，也可理解成步进电动机微机控制器的功率接口，这里予以简单介绍。图1 步进电动机驱动控制器1. 单电压功率驱动接口实用电路如图2所示。在电机绕组回路中串有电阻rs，使电机回路时间常数减小，高频时电机能产生较大的电磁转矩，还能缓解电机的低频共振现象，但它引起附加的损耗。一般情况下，简单单电压驱动线路中，rs是不可缺少的。rs对步进电动机单步响应的改善如图2(b)。图2 单电压功率驱动接口及单步响应曲线图3 双电压功率驱动接口2.双电压功率驱动接口双电压驱动的功率接口如图3所示。双电压驱动的基本思路是在较低（低频段）用较低的电压ul驱动，而在高速（高频段）时用较高的电压uh驱动。这种功率接口需要两个控制信号，uh为高压有效控制信号，u为脉冲调宽驱动控制信号。图中，功率管th和dl构成电源转换电路。当uh低电平，th关断，dl正偏置，低电压ul对绕组供电。反之uh高电平，th导通，dl反偏，高电压uh对绕组供电。这种电路可使电机在高频段也有较大出力，而静止锁定时功耗减小。3.高低压功率驱动接口图4 高低压功率驱动接口高低压功率驱动接口如图4所示。高低压驱动的设计思想是，不论电机工作频率如何，均利用高电压uh供电来提高导通相绕组的电流前沿，而在前沿过后，用低电压ul来维持绕组的电流。这一作用同样改善了驱动器的高频性能，而且不必再串联电阻rs，消除了附加损耗。高低压驱动功率接口也有两个输入控制信号uh和ul，它们应保持同步，且前沿在同一时刻跳变，如图5所示。图中，高压管vth的导通时间tl不能太大，也不能太小，太大时，电机电流过载；太小时，动态性能改善不明显。一般可取1~3ms。（当这个数值与电机的时间常数相当时比较合适）。4.斩波恒流功率驱动接口恒流驱动的设计思想是，设法使导通相绕组的电流不论在锁定、低频、高频工作时均保持固定数值。使电机具有恒转矩输出特性。这是目前使用较多、效果较好的一种功率接口。图5是斩波恒流功率接口原理图。图中r是一个用于电流采样的小阻值电阻，称为采样电阻。当电流不大时，vt1和vt2同时受控于走步脉冲，当电流超过恒流给定的数值，vt2被封锁，电源u被切除。由于电机绕组具有较大电感，此时靠二极管vd续流，维持绕组电流，电机靠消耗电感中的磁场能量产生出力。此时电流将按指数曲线衰减，同样电流采样值将减小。当电流小于恒流给定的数值，vt2导通，电源再次接通。如此反复，电机绕组电流就稳定在由给定电平所决定的数值上，形成小小的锯齿波，如图5所示。图5 斩波恒流功率驱动接口斩波恒流功率驱动接口也有两个输入控制信号，其中u1是数字脉冲，u2是模拟信号。这种功率接口的特点是：高频响应大大提高，接近恒转矩输出特性，共振现象消除，但线路较复杂。目前已有相应的集成功率模块可供采用。5.升频升压功率驱动接口为了进一步提高驱动系统的高频响应，可采用升频升压功率驱动接口。这种接口对绕组提供的电压与电机的运行频率成线性关系。它的主回路实际上是一个开关稳压电源，利用频率-电压变换器，将驱动脉冲的频率转换成直流电平，并用此电平去控制开关稳压电源的输入，这就构成了具有频率反馈的功率驱动接口。6.集成功率驱动接口目前已有多种用于小功率步进电动机的集成功率驱动接口电路可供选用。l298芯片是一种h桥式驱动器，它设计成接受标准ttl逻辑电平信号，可用来驱动电感性负载。h桥可承受46v电压，相电流高达2.5a。l298(或xq298，sgs298)的逻辑电路使用5v电源，功放级使用5~46v电压，下桥发射极均单独引出，以便接入电流取样电阻。l298(等)采用15脚双列直插小瓦数式封装，工业品等级。它的内部结构如图6所示。h桥驱动的主要特点是能够对电机绕组进行正、反两个方向通电。l298特别适用于对二相或四相步进电动机的驱动。图6 l298原理框图与l298类似的电路还有ter公司的3717，它是单h桥电路。sgs公司的sg3635则是单桥臂电路，ir公司的ir2130则是三相桥电路，allegro公司则有a2916、a3953等小功率驱动模块。图7是使用l297(环形分配器专用芯片)和l298构成的具有恒流斩波功能的步进电动机驱动系统。图7专用芯片构成的步进电动驱动系统