西门子6ES7222-1HD22-0XA0规格参数

供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：
（1）维持水压恒定；
（2）控制系统可手动/自动运行；
（3）多台泵自动切换运行；
（4）系统睡眠与唤醒，当外界停止用水时，系统处于睡眠状态，直至有用水需求时自动唤醒；
（5）在线调整PID参数；
（6）泵组及线路保护检测报警，信号显示等。

将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，变频器增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢，供水量减小，管网压力下降，保持恒压供水。

一﹑系统硬件构成　　
系统采用压力传感器、PLC和变频器作为中心控制装置，实现所需功能。 来源:输配电设备网
安装在管网干线上的压力传感器，用于检测管网的水压，将压力转化为4～20 mA的电流或者是0~10V的电压信号，提供给变频器。

变频器是水泵电机的控制设备，能按照水压恒定需要将0～50 Hz的频率信号供给水泵电机，调整其转速SAJ变频器功能强大，即预先编置好的参数集，将使用过程中所需设定的参数数量减小到小，参数的缺省值依应用宏的选择而不同。系统采用PID控制的应用宏，进行闭环控制。变频器根据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制宏自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，以保证管网压力恒定要求。

二﹑SAJ典型原理图：


主要参数设置

注：F027参数是压力传感器的大量程与给定压力的比值，如压力表量程是1MB（10公斤） ，而现场只需要4公斤的压力，你应该把此参数设为40。

SAJ变频器具有操作简洁方便。控制jingque。应用广泛的特点，已经成功应用与广州市政府排水节能工程。高尚住宅小区.高发电站等项目，深受广大企业和用户的好评。

0 前言
　　我厂PTA装置1995年7月开工，随着时间的流逝，部分设备逐渐出现老化、故障率升高、备件定货来源中断等问题，给装置正常生产带来了较大困难。为解决这些问题，选用SIEMENS公司的LO—GO!可编程逻辑继电器，对PTA生产中的空压机、氮压机、袋式过滤器反吹控制系统的控制作了改造和优化。 LOGO!是SIEMENS公司推出的通用逻辑模块，集成有：控制功能、操作和显示单元、电源、用于扩展模块的接口、预制的基本功能（通断延时继电器、电流脉冲继电器、软开关）、时间开关、二进制指示器、输入和输出。
1 空压机润滑油压开关三选二控制
1．1 存在的问题
　　空压机是化纤厂PTA装置的核心设备，其运行工作的正常与否直接影响全氧化装置的生产。若润滑油压开关误动作，则会联锁空压机停机，从而导致氧化装置停车。我厂出现过2次PSLL6684油压开关误动作联锁空压机停机，从而导致氧化装置停车，给氧化生产带来较大的损失。
1．2 解决问题的思路及方法
　　为避免PSLL6684油压开关误动作联锁空压机停机，又要确保实际润滑油压低时必须停机，对空压机的PSLL6684润滑油油压开关低联锁回路作了三选二改造。增加2个油压开关，在不改变联锁通道的前提下，利用LOGO!可编程继电器，编作三选二程序，从而实现PSLL6684润滑油油压开关低联锁回路三选二功能。即用3个油压开关检测润滑油油压，只有当2个以上开关动作时才输出，联锁回路启动，使空压机停止运转，确保设备不损坏。选用的是 LOGO 112／24RC0可编程继电器，12／24 V供电，8个数字量输入，如下述：

Q1=I1×12+12×13+I1×13．

式中：I1为PSLL6684；12 为PSLL6684A；13为PSLL6684B。

1．3 具体实施步骤
　　在原PSLL6684处并接3个油压开关（PSLL6684，PSLL6684A，PSLL6684B）检测润滑油油压，将其常开接点引入盘内 LOGO!可编程继电器I1，I2，I3输入端子，把输出端子Q1与原联锁回路连接，只有当2个以上开关接点动作时Q1才输出，联锁回路启动，使空压机停，确保设备不损坏。
2 氮气压缩机报警指示盘的功能
2．1 存在的问题
　　PTA装置氮气压缩机C一830A／B是提供氮气的，在氧化反应器D1．301紧急停车时，为氧化反应器D1—301和TA结晶器D1-401提供2 h的惰性气体；在开车和反应器处于“保持”状态时，装置也需要间歇使用高压惰性气体，以保证反应器的安全。2005年l1月12日开工时，报警指示盘TOSHIBA的PLC（型号：PROSEC EX M40／20）出现电源故障，修复电源后又发现其CPU不能运行，造成该PLC彻底报废，由于没有备件，报警指示盘彻底瘫痪，使操作人员不能对压缩机运行的正常与否进行监控，给工作人员带来极大不便，出现故障更是无从判断。
2．2 解决问题的思路及方法
　　为了确保氧化装置氮气压缩机C一830A／B的正常运转，不影响氧化装置的生产，组织力量对氮气压缩机C-830A／B的报警指示盘做了改造，利用5 个sI—EMENS的可编程继电器LOGO!，按照工艺生产要求自行编程、安装、调试。经过实验和工艺人员确认，完全符合原设计要求，为氧化装置生产的安全、平稳、高效奠定了基础。整个系统共包括输入点24个，输出点21个，部分示例如：
　　SUMPER HEATER油槽加热器、COMP．RUN—NING压缩机运行、MOTOR HIGH TEMP马达温度高、 LOW OIL PRESSURE油压低、HIGH OIL TEMP油温高、HIGH TEMP SUCTION DAMPER空吸阻尼器温度高、 HIGH TEMP DISCHARGE DAMPER排出阻尼器温度高、HIGH GAS TEMP气体温度高、LOW GASPRESSuRE气体压力低、Low OIL PREPRESSuRE预油压低、HIGH GAS SYS，REM PRESSURE气体系统压力高、LAMP TEST灯试、 ACKNOWLEDGE确认。

2．3 具体实施步骤
　　利用5个SIEMENS的可编程继电器编程，实现氮气压缩机C一830A／B现场加热器、电机的运行状态、温度和压力的报警指示灯闪烁，确认后指示灯长亮，复位后指示灯灭以及灯试等功能，安装方便又快捷，效果良好。
3 袋式过滤器反吹系统定时吹扫功能
3．1 存在的问题
　　袋式过滤器是回收PTA粉尘的，PTA被惰性气体送人储罐后，气体和粉尘分离，气体排放人大气，粉尘落人储罐。但是由于惯性扩张，接触阻留，静电等综合作用，粉尘堆积在顶部，会造成尾气排放不畅，致使罐内压力过大；另外，气体还会带出PTA粉尘进人大气，造成环境污染，所以，顶部过滤器的反吹系统是极其重要的。原设计利用单板机控制，对过滤器滤袋通过8个反吹管线进行自动定时吹扫。吹扫后的PTA粉尘重新回到储罐，气送尾气也能顺利排出，之后出料，打包，保护周围的大气环境。但是，在2006年3月，由于其反吹系统KC板处理器烧坏，且厂家已经停止生产该产品，使得该系统瘫痪。要尽快解决问题，还要节省资金，为此，利用现有的LOGO!可编程继电器对它进行技术改造，保证装置的平稳运行。
3．2 解决问题的思路及方法
　　为了让PI一1903A袋式过滤器反吹系统稳定运行，利用LOGO!可编程继电器编程来代替以前的KC板，系统保持原有的功能。
　　1个输入，4个输出；I1：电源及启动输入；Q1，Q2，Q3，Q4：控制反吹系统电磁阀。

3．3 具体实施步骤
　　利用电源供电作为系统启动条件，驱动一个异步脉冲发生器，依次驱动4个上升沿延时继电器，使4个电磁阀通过中间继电器驱动循环动作吹扫袋式过滤器。
4 结论
　　所有技术改造后，设备运行正常，为氧化生产安、稳、长、满、优，减少装置非计划停工提供了保障。为装置安全操作创造了良好的条件。可编程逻辑继电器LOGO!在装置实际中的应用，有以下优点：
　　（1）没有操作单元，价格低廉；（2）较通常的硬件要求更小的机柜空间；（3）较独立的硬件设备更为灵活和经济；（4）可替代2—3个常规的开关装置；（5）可通过LOGO!软件读取数据和编程。

图1  涤纶短丝牵伸联合机示意图

2．  系统组成

控制系统组成如图2所示，系统由艾默生CT EV3000矢量型变频器、斩波制动器、制动电阻器、接触器K1、K2、K3、K4及一些快熔组成。四台变频器的直流输出相互连接构成公用直流母线，提供能量在传动直流母线流动的通路，使联合机的同步及制动控制更为灵活、方便。

图2  控制系统组成示意图

    为确保变频器上电后顺利地挂上DC母线，或是在变频器故障后快速地与DC母线断开以进一步缩小变频器故障范围，使用在该场合的变频器必须要有信号24VDC或干触点信号输出，其输出信号至少包括：（1）READY信号：该信号输出有效则表示变频器无故障，母线电压正常，可以接受启动命令；（2）FAULT信号：该信号输出表示变频器故障。母线上的半导体快速熔断器，额定电压通常可选700VDC，如Bussman的FWP系列或Gouldshawmut的A70P系列，额定电流必须考虑到驱动电机在电动或制动时的大能量，一般情况下可以额定负载的125%电流即可。K为直流接触器，如ABB的EHDB系列，额定电压650VDC，其额定电流同样须根据驱动电机制动时的大电流来定，一 般情况下可以选额定负载的120%电流。

3．  控制功能的实现

3．1  EV3000变频器的特点

EV3000系列变频器是高品质、多功能、低噪声的矢量控制通用变频器，通过对电机的磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了对转矩的快速响应和准确控制，能以很高的控制精度进行宽范围的调速运行和转矩控制。具有过压、过流、缺相、过热、过载、编码器断线等故障保护功能，支持应急运行。

3．2 控制原理

控制原理框图如图3所示。其原理是（1）速度给定信号由PLC通过运算后由PROFIBUS总线送给各单元变频器；（2）利用变频器内置PID功能完成PI调节，在实际运行中可根据运行情况适当改变；（3）编码器选用日本光洋高可靠性集电极开路输出型旋转编码器，1000P/R，从而实现闭环运行。

3．4 联合机速度控制

联合机速度控制以第三牵伸机的速度为基准，通过设定相邻单元机之间的倍率关系，PLC通过运算后由PROFIBUS总线将速度信号送给相应变频器；运行速度、倍率参数的设定、显示均在西门子TP177A触摸屏上实现，大大方便了操作人员修改参数和监视设备运行情况。

3．5变频器主要参数设置

功能码              设定参数                备注

F0.02                   1                  控制方式为闭环控制方式

F0.03                   6                  频率设定方式为通讯给定

F0.05                   1                  运行命令为端子控制

F0.10                   10S                加速时间设定

F0.11                   10S                减速时间设定

F5.11                   0                  变频器准备就绪

F9.00                   4:19200bps          波特率选择

F9.01                   0                   数据格式

F9.03                   4                   PPO模式选择

4   EV3000公用直流母线

4．1 EV3000公用直流母线

将电压型变频器的二极管整流桥的直流输出端之间连接起来,输入到逆变部分,这种配置称为公用直流母线。EV3000公用直流母线是将多个EV3000变频器的直流输出相互连接形成公用直流母线结构的系统配置，其作用是提供能量在传动直流母线间流动的通路，使一部分处于电动状态而另一部分处于逆变状态，系统的应用更为灵活方便。

4．2 公用直流母线的优点

当一台单元机处于电动，另一台处于逆变状态时，由于公用直流母线的作用，可使能量在传动直流母线间流通，实现能量的回馈互补，优化系统的动态特性，由于使用公用直流母线可采用单一制动器对多个进行制动，比单个传动单独使用制动单元更经济且维修方便。公用直流母线的中间直流电压恒定，电容储存并联容量大，可以提高系统功率因数，降低电网谐波电流，提高系统用电效率。

5   结束语

EV3000变频器及其公用直流母线在涤纶短丝牵伸联合机中的应用，实现了：（1）一台变频器拖动一台单元机电机，可以准确检测各单元机电机运行状态参数，使联合机系统的控制和保护性能更完善；（2）调速系统可靠性高、控制灵活、操作方便；（3）实现四象限运行，能适应较大牵伸倍率的需要；（4）公用直流母线的使用，优化了系统动态特性，提高了系统的工作稳定性。

0 　引言

塑料挤出机是异型材挤出生产线(如塑钢门窗的生产) 和铝塑复合管生产线上的关键设备。挤出机自加料端至机头分为加料区、熔融区和均化区3 个区。在加料区,固体塑料通过与料筒的磨擦作用而被向前输送并逐渐压实;在熔融区,固体塑料被加热熔融,在液固界面上生成一层熔体膜,当熔体膜厚度超过螺翅与料筒的间隙时,熔体被螺翅刮落,在螺翅前侧形成熔池,后侧形成固体熔床;在均化区,物料在螺杆前进的过程中受到正流、侧流、倒流、漏流4 种运动的搅拌、剪切和压紧作用,得到充分混合、塑化,并在一定压力下连续地通过口模而形成连续体。在挤出机中温度和速度控制是非常重要的。

贝加莱公司的工业自动化产品PCC是综合了PLC和工业计算机优点的新一代可编程计算机控制器,具备各种标准的控制功能,硬件采用了能灵活配置的模块化结构,可带电插拨,可靠性高。PCC 支持多任务分时操作系统,提供了8 个分别具有不同循环时间不同优先权的任务等级(task class) 。其中优先权高的任务等级,即高速任务有着较短的执行周期(周期可由用户设定,范围从1ms 到20ms) ,而标准任务的循环时间可从10 ms到5000 ms设定。而且每个任务等级可包含多个具体任务,这些任务中间可以再细分优先权的高低。

PCC的多处理器和智能I/ O 技术使其智能性强,智能模块内部有自己的CPU ,其运动模块配以高精度高质量的运动控制算法,温度模块配以具有自学习能力的温度调节算法(PID 和模糊调节技术) 。智能温度PIDxh 软件可以自动计算出不同温控所需要的PID 参数,过程控制的PID 调节可以达到50μs 一个回路。

PCC产品使用开放式总线结构,与各种系统通信方便,提供支持CAN BUS 的硬件模块并自带CAN 接口。因此,很容易实现CAN BUS 物理连接,并通过相应的通信程序实现PCC系列产品之间的通信。帧驱动器(frame driver) 是贝加莱公司为实现与第三方设备之间进行通信而设计的软件工具箱。由于Frame Driver 是一个自由通信协议,编写串行接口(如RS - 232 ,RS- 485/ 422 ,TTY等) 的通信协议非常方便。通常的数据通信,用户必须对端口的细节了解很清楚才能通过编程实现对接口各管脚的操作。而帧驱动器将这些操作集中起来,用户不必知道接口的细节就可以通过帧驱动器命令直接传输读写数据。

PCC提供了结构化语言PL2000 ( 类似C 语言) ,也可使用梯形图(LAD) 、指令表(STL) 编程,且具有强大的数据运算和处理能力。

本文介绍PCC在铝塑复合管生产线中对4 台挤出机的控制。

1 　系统的构成和功能

图1 为PCC控制4 台挤出机系统框图。4 台挤出机都是单螺杆挤出机:内管挤出机螺杆主电机为75kW直流电机；内管涂胶挤出机螺杆主电机为55kW直流电机；外管涂胶挤出机螺杆主电机为55kW直流电机；外管挤出机主电机为45kW直流电机。4 台挤出机的螺杆直流电机都是由数字式直流调速系统E590 驱动,它们通过主站处理器模块的IF2 口以RS - 422 与PCC通信。牵引机主电机是三相交流电机,均由Lenze 变频器驱动,它们通过主站接口模块的IF2 口以RS - 485方式与PCC 通信。上位机为贝加莱公司的PROVIT -5000 系列工控机,用于在人机界面上对全线设备集中监控。挤出机的控制选用PCC2005 作为主站, 两台PCC2003 作为从站,包括电源模块PS465 、处理器模块、接口模块、温度输入模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块和数字量输出模块。工控机、主站和两个从站通过CAN 现场总线实现实时通信。

图1 　挤出机控制系统框图

2 　系统的软件设计

用PCC编制用户程序相对于传统PLC 的一个显著优点是它的多任务处理能力。它非常适合于控制功能复杂、对实时性要求高的设备。整个系统的控制程序采用PL2000 语言和LAD(梯形图) 混合编制,根据其不同功能编出独立的程序块,并按实时性要求设定优先级。同时,编程环境中包含丰富的函数库及功能块,大大减轻了开发人员的工作量。

2. 1 　温度控制程序

在铝塑复合管生产中,为了增加聚乙烯的流动性、减少挤出机的负荷,希望提高挤出温度;但温度过高,尤其是在挤出机螺杆转速较低、塑料在机筒和模具内停留时间过长会使聚乙烯分子链受到破坏而影响管材质量。PL2000 编程语言提供PIDxh 函数,可以控制多路温度调节。挤出温度采用集中控制,每台挤出机的机筒上有4 个热电偶,机头上有一个热电偶,测温信号直接接在PCC的温度模块上,用PID温控软件实行独立的回路控制。在软件中还采取了自学习功能,即自动记录不同时段、不同原料、不同模具下系统所需的参数,并存放于PCC的数据模块中。软件可以自动计算出不同温控所需的PID 参数,温度控制精度可以达到±1 ℃。

2. 2 　通信控制程序

通信程序是很关键的。在工控机、PCC主站和从站之间以及主站和挤出机的直流调速系统之间、主站与牵引机的变频器之间等都是靠通信进行数据交换的。工控机、主站和从站之间通过CAN 总线实现通信。CAN 通信程序中主要用到下述函数: 用CANopen() 实现CAN 控制器的初始化并申请传输数据所需的资源；用CANwrite() 函数对将被发送的数据进行写操作；用CANread() 函数进行读取数据的操作； 用CANdftab() 函数可创建一个包含CAN 总线数据的变量列表,用户可以通过事件变量来进行数据读写；周期性的数据读写则用CANrwtab() 函数进行处理。

使用Frame Driver 编写与直流调速系统和变频器的通信协议。在图1 中,4 台E590 直流调速系统分别驱动内管挤出、内管涂胶挤出、外管挤出、外管涂胶挤出直流电机,它们均通过主站处理器模块的IF2 口以RS - 422 与PCC通信,由PCC统一调整控制参数和给定值。5 台Lenze 变频器分别驱动内管牵引、内管涂胶牵引、焊管牵引、铝管牵引和成材牵引的三相交流电动机,它们通过主站接口模块的IF2 口以RS - 485 方式与PCC进行通信。通信时先使用函数FRM_ Xopen(enable ,adr (device) ,adr (mode) ,adr (config) ,status ,ident)初始化；发送数据时,先向帧驱动器申请一个缓存区,这时要用到FRM_ gbuf (enable , ident , status , buffer , buflng) 函数；然后将要发送的数据写入申请得到的缓存区中,用strcpy(outbufadr ,“Frame Driver Output Test”) 函数或memcpy() 函数;后命令帧驱动器传输数据,用FRM_writ (enable ,ident ,buffer ,buflng ,status) 函数。

接收数据的过程基本相反。首先通知帧驱动器从接口读一帧数据并把它放在一个缓存区中,使用函数FRM_read (enable ,ident ,status ,buffer ,buflng)；然后将数据从缓存区中拷贝到工作区,用memcpy() 函数；后要释放缓存区以便再用,用FRM_rbuf () 函数。由此可见,使用PCC的帧驱动器编写与第三方的通信程序是很方便的。

2. 3 　挤出量控制

挤出量的控制是控制挤出的铝塑复合管内外管的大小。挤出量是按管径和牵引速度用公式计算出来的,以内外管径符合标准、表面光洁为宜。挤出量是由PCC主站处理器上的通信端口IF2 以RS - 422 与E590直流传动系统通信,调节直流电机的转速(即挤出机螺杆的转速) 来调整的。

2. 4 　牵引速度控制

牵引速度的控制在铝塑复合管生产中至关重要,它直接影响挤出的管材尺寸和焊接质量。如牵引速度太慢,焊头在铝带上停留的时间长,易将铝带焊穿;如牵引速度太快,焊接速度跟不上,则焊不牢。牵引速度还要与挤出速度相匹配,如牵引速度过大,管子表面会出现竹节现象;牵引速度过低则会使管材直径过大而超差。系统中牵引速度是根据焊接速度和挤出速度按一定的公式计算出速度给定值,通过主站接口模块的IF2 口以RS - 485 的通信方式送到各变频器的,并在软件中将设定速度与实际速度进行比较,形成速度闭环控制。

2. 5 　辅助控制程序

生产现场还有些辅助设备,如预热、冷却、剪切、卷绕设备等。这些设备对控制的实时性要求不高,单独编程按普通任务执行。

实际生产中还需要检测运行中的故障,对设备进行保护,并提供多种报警模式。挤出机中的报警大致分为温度报警、直流调速系统和变频器或电机报警以及机械动作报警。温控采用的是软件集中控制,可以直接控制系统每一路的加热单元,以随时报告加热的异常状态。在人机界面上可以显示实际温度和设定温度,从而对各加热单元进行监视,并实现超温或低温报警。传统控制系统无法显示故障原因,因而维修起来困难。而在该系统中,由于能够显示故障位置和故障原因,检修维护非常方便。

3 　结束语

铝塑复合管生产中的挤出机自动化程度高,控制复杂。基于可编程计算机控制器的该系统凭借B&R PCC的先进技术,在控制功能和控制精度上达到了较高的水平,为实现工厂自动化创造了条件。PCC的多任务操作系统提高了控制的实时性,开放式CAN 总线保证了主、从站之间信息流的畅通。主站与直流调速系统、变频器以通信的方式结合起来,实时修改控制参数,提高了生产线的自动化程度。用PCC控制的挤出机运行稳定,维护方便,安全可靠。