西门子模块6ES7214-2AS23-0XB8规格参数

引 言
　　 游览车来说，舒适安全为要求，因此要求变频调速装置性能优良、可靠性高。本文将通用变频器用于高架单轨车的调速传动系统，对车辆起动、变速及稳速控制等技术问题作了分析与解决。
　　 系统方案
　　 富士FRENIC G9S变频器功能丰富，将“矢量控制”概念用于通用变频器的控制，可自动测试电动机参数，能正确地按照各种负载状况，计算电动机的输出转矩，根据计算结果佳控制电压、电流矢量。
　　 游览车电源电压为三相380V，是由铺设在轨道上的电缆母线通过碳刷供给。共有四台相同的交流异步变频电动机，分别驱动游览车的四个车轮。轨道为环形，单轨，宽450mm，全长1800m，其中上下坡长度300m，大坡度30°，共设有三站，全程运行时间约15min。电动机参数如下：额定功率为4.4kW，额定电压为380V,额定电流为11A，额定频率为40Hz,功率因数为0.76，极数为4极。
　　 游览车的驱动总功率即为17.6kW，电动机总额定电流为44A。但计算可知，所用变频电动机相当于额定功率为5.5kW普通电动机，相应四台电动机总功率为22kW。由于不仅要保证游览车满载运行，当轨道前方车辆出现故障时，还必须能推动故障车辆继续前进，而且上坡时一旦停车能重新起动，因此变频器的容量选择必须合适。电动机过载倍数一般为1.8~2.5，即电动机总电流可达110A。经计算、试验，决定选用富士FRN37G9S—4变频器，其额定电流为75A，过载能力：150％1min。另加制动单元选件，以连接刹车电阻，实现刹车功能。刹车电阻安装在游览车底，它由三个72Ω的电阻箱并联组成。
　　 利用变频器的多级频率设定功能，通过设定相应的各级频率值，并由变频器输入端子X1、X2、X3输入传感器检测信号，就可方便实现游览车行驶要求的高速、中速、低速三档速度，即正常行驶时高速，进站/出站及部分弯道行驶时中速，手动时低速。
　　 另外，用于电动机抱闸控制的变频器频率检测信号FDT是开集电极输出，而非继电器接点输出，使用不便。而电源侧接触器动作命令AXl/AX2的继电器接点输出闲置，因此将变频器主控制板上AXl/AX2信号断开，而将FDT信号输入到AXl/AX2继电器的驱动电路，于是AXl/AX2即变成FDT信号的继电器接点输出。这样就省去继电器单元选件，降低系统成本，并减少故障率。
　　 控制要求与措施
　　 富士FRENIC 5000G9S/P9S变频器选择转矩矢量控制的条件有：一台变频器只能控制一台电动机，并只可以与同级容量或低一级容量的电动机配合。由于游览车选用的变频器系交－直－交电压型变频器，而四台电动机参数一致，同步运行。因此，如果参数设置得当，变频器完全可以采用转矩矢量控制方式并充分发挥其性能。
　　 世界之窗高架游览车系统实行无人驾驶，自动运行，集中监控。在轨道和车辆上装有相应的传感器装置，自动控制车辆进站/出站、加速/减速及安全防护。变频器作为游览车驱动控制的核心，各项参数的设定要准确计算、反复调整，才能实现高性能。
　　 游览车的主要运行状态可分为：起动/加速、停车/减速、恒速及变速行驶等，对传动控制系统的要求与相应的技术措施，下面进行具体分析。
　　 起动：为了减少起动/停车时加/减速的冲击，变频器选用S－曲线加速/减速模式，使输出频率在起动时与到达设定频率时，减速开始时与停止时按S－曲线平滑变化。这样使游览车起停非常平滑，tigao了乘坐的舒适感。
　　 如果按标准组合适配电动机，并采用转矩矢量控制方式时，变频器能用1Hz设定实现150％以上的高起动转矩。但在游览车上坡行驶途中停车重新起动试验时发现，车辆会先下滑后退，然后再加速前进，即有所谓“溜车”现象，且不论空车还是推车试验，都是如此。尽管反复调整变频器参数，仍无法消除此现象。
　　 如果变频器采用V/f控制方式，也曾在现场进行过试验，结果发现，空车尚可，满载且坡度较大时则无法起动，甚至使车辆产生剧烈震动。这是由于V/f控制时，电动机起动转矩不够，当变频器输出频率按设定的加速时间逐渐增大，电动机却静止不动或者反转，而使电动机电流迅速增大，在变频器自动加速功能作用下，变频器调低输出频率，重新加速，如此反复，造成车辆震动。可见，V/f控制方式不能满足要求。
　　 据此分析，采用转矩矢量控制方式时，虽然有“溜车”现象，但游览车终能平稳起动，说明低频起动时变频器能够控制电动机输出足够的转矩，问题在于从变频器输入运行信号到电动机输出较大转矩需要一定的响应时间，因而在变频器起动之初，电压、电流矢量尚在调整，电动机输出转矩不够，造成车辆下滑。这对于多数重载起动情况也许并不成问题，但对于游览车，则不希望有下滑失控现象。游览车起动时原是先打开抱闸再逐渐加速的，于是利用变频器的频率检测FDT功能，设定合适的频率检测值FDTLEVEL，当输出频率超过此值时，FDT输出“ON”信号，打开抱闸。这样在抱闸打开时，电动机已具备一定的驱动转矩，车辆不再下滑，从而消除了“溜车”现象，即使在推车及满载情况下，上坡时进行停车再起动试验，均能顺利起动。
　　 停车：当游览车接到停车信号后，变频器按设定的减速时间逐渐降低输出频率，后停止输出。减速时间的设定应恰当，既让游客感觉舒适，又能使车辆进站时按指定位置准确停车。同时为了保障车辆与游客的安全，游览车减速停车后，应及时抱闸，否则上下坡停车时会产生“溜车”现象。但抱闸过程需要一定的响应时间，所以应提前发出抱闸命令，当输出频率降低到一定值尚未到OHz时，变频器即输出“零速信号”，命令电动机抱闸。“零速信号”是由变频器的频率检测信号FDT输出，可通过频率检测设定值FDTLEVEL和频率检测信号滞后幅值FDTHYSTR参数设置，即“零速信号”频率值FZERO=FDTLEVEL-FDTHYSTR，当变频器输出频率低于该值时，FDT（本系统亦即AXl/AX2） 输出“OFF”信号。经计算、测试抱闸响应时间，并调整设置“零速信号”频率值，使游览车减速到零的同时抱闸到位，达到理想的效果。
　　 上坡：正常情况下，如果没有转速反馈控制，异步电动机当负载增大时，转差率增大，转速下降。但使用变频器的转差补偿控制功能后，根据电动机的额定转差率，只要设定合适的转差补偿值，当电动机负载增大时，变频器自动tigao其输出频率，而使电动机转速基本不变。因此，即使游览车满载上坡，车速也能保持不变。
　　 下坡：下坡行驶时，在车体自身重力的作用下，电动机处于发电工作状态，并给变频器直流侧的主滤波电容器充电，使电动机产生制动转矩。变频器标准能提供10％~15％的制动转矩，使用制动单元和制动电阻选件后，能提供100％的制动转矩。当变频器直流侧电压上升到一定值时，制动单元自动工作，接通刹车电阻，进行能耗制动，控制单轨游览车稳速前进。试验表明，下坡时车速稳定，即使途中停车，也能正常减速并停稳。
　　 经过安装调试，系统顺利投入试运行，但在炎夏高温天气时，变频器偶尔会出现过热“OHl”故障而造成停车。于是将变频器的自动节能运行功能设定为有效，此功能对轻负载运行情况自动降低V/f曲线，以减少电动机的激磁电流和电动机损耗，实现节能运行，同时，变频器自身的损耗减少。连续运行时，变频器温升显著下降。
　　 结束语
　　 该变频调速控制系统充分发挥了通用变频器的性能，完全满足各项控制要求，成功地经受了高温、震动、潮湿等恶劣条件的严格考验，系统运行情况良好，并具有技术先进、操作维护方便、运行安全可靠的优点。

设备的加工要求：
　　要求在一个塑料桶的双面上贴上厂家的标签和里面所装的物品的参数。首先人工把一个生产好的塑料桶放到传送带上，传送带是由一个普通的电机驱动，传送带上有一个两侧可以调整的导轨槽，塑料桶就放在导轨槽上运行。在传送带的两侧各有一个靠液化气进行加热的装置，在塑料桶过来以后对其 A 、 B 两侧进行加热，传送带把桶往前运送，当一个光电传感器检测上以后，传送给控制器，由控制器发送一个命令给传送带上部的扶稳冲气装置，这个装置带着一个气管落到塑料桶的桶口上，并且往桶里面冲气，使桶形成一个外凸的圆弧形状。在这个过程中，传送带一直运行，上面的扶稳冲气装置通过一个同步带由一个电机驱动，这个电机的运动由控制器控制，这里要求这个电机从加速度到恒速到减速度停止时，这个时候的的运行速度必须和传送带的运行速度严格要求一致，否则这个桶就会偏到或者在机械装置上刮蹭了。在这个动作的同时，需要开始贴标，这是有三个电机和机械装置一起组合完成，其中的一个电机负责送标，另外一个电机否则收标，还有一个电机驱动贴标头负责把标贴到塑料桶上，标在贴之前，必须进行加热才能往塑料桶上贴住，这个贴标的速度也必须严格要求和传送带的速度一致，否则会造成贴的标变形。面贴完了以后，另外一面开始贴，其过程和这一面是一样。贴完毕以后，再通过一个吹气装置把桶的外面的杂物吹掉。然后一个加热装置把标的表面加热，使其更光滑明亮，由传送带送出去，由人工筛选把贴好的桶装起来。在换不同的桶时，可以通过触摸屏调整标的大小和标贴在桶边的距离等等参数。

工作流程图
技术分析：
　　 这个设备主要有三点的配合是关键：，扶稳和冲气装置的驱动的运行速度和贴标时的速度必须与传送带的速度一致，考虑用一个编码器采集传送带的速度送给控制器，由控制器的同步功能来实现其要求。第二，贴标时和桶的切入点必须调整合适，通过计算在启动贴标电机运行之前加一个延时。第三，必须要把温度、气压、机械、电气部分的驱动结合在一起调整。温度是采用温度控制仪进行控制。这个必须根据不同的塑料桶的材料和不同的现场情况调整。
设备的电器部分配置：
　1）运动控制器
　　 需要采用一个八轴半或者是两个四轴半的数字运动控制器，所谓半个轴就是一个编码器的输入通道，四个轴分别控制四个电机，做扶稳冲气装置、贴标装置的三个的运动控制，两侧就需要八个轴，可以把两侧分开处理，所以也可以采用两个四轴半的数字运动控制器。同时总共还需要有 16 个输入点和 3~6 个输出点，后从各个方面考虑，选用两个英国 TRIO 的数字运动控制器 MC206 来分别控制两侧的贴标；该控制器的通讯口具有 ModBus 协议，可以直接接触摸屏。另外，该控制器既可以控制步进电机，也可以控制伺服电机，或者是两者的任意结合。而且，该控制器除了控制轴所用的编码器接收通道以外还专门带一个编码器的输入口。
　2）触摸屏
　　 采用 HITECH 的触摸屏 PWS6600-S ，随时可以在触摸屏上根据不同的塑料桶来修改相应贴标的相关参数，其操作界面如下：
　 3）电机
　　对于供标和收标以及扶稳冲气装置的驱动部分采用德国 BERGER LAHR 的步进电机和驱动器 VRDM368/LHA / D921 四套和 VRDM397/LHA /WD3-007 两套，驱动贴标头采用 Panasonic 新的 A4 的交流伺服电机和驱动器 MSMD012P1U/MADDT1205003 两套加上两套 Parker BT80 的电动缸一起驱动
　 4）主传送带的驱动控制
　　 在传送带的控制方面，采用变频器 + 变频电机（ 5.5Kw ）的结合来控制，这样。可以做到传送带的速度可以根据贴标的需要进行调整。
　 5）传送带上所用的编码器
　　 采用每转输出脉冲数为 2500 的雷诺德的编码器，型号为 GEL260

加工过程中的运动控制过程
　　 先启动传送带运动，由加在传送带负载侧的编码器采集传送带的速度，把这个编码器的信号接入两个控制器的编码器接口，由传送带的速度利用控制器的同步功能来控制扶稳冲气装置和贴标的速度。，然后把加热装置点火和加热，让其达到所要贴标的佳效果，可以用一个桶经过加热和吹风以后，在没有到检测桶的位置把桶拿下来，放入水里面，让水浸过所贴需要贴标的位置，可以根据水在桶的两侧附着的水来判断温度是否达到其要求，如果水在桶上的水不均匀，说明温度还没有调好。把所要贴的两侧对应的标纸放到相应的托盘上，并且让检测标纸上的一个标号对应一个光电传感器的位置，控制器得到这个信号就停止找标，否则会一直找寻这个信号，当一切准备好以后，放一个桶在传送带上，传送带带着桶沿着导轨前进，首先经过加热、吹风等处理，当传感器在检测到桶到位信号以后，给到控制器，控制器就给扶稳冲气和贴标装置发出命令，然其跟随传送带同步的速度开始按其工艺要求进行贴标，贴完 A 侧后，立即贴 B 侧，其原理跟 A 侧是一样，当贴完一个桶后，经过后面的表面加热吹风处理后。这个桶就算贴完了。根据这个贴出来的标的位置来调整相应的位置，然后再试贴一个，一直到所需要达到的标准的位置时就可以开始成批量的开始生产了。
电气控制框图

  背景介绍：
    台湾某发电厂水库大坝安全检查系统，由于建设的相当早，办公室内资料处理主机与大坝仪器监测主机是通过专线式MODEM以点对点的方式传输。自动化监测系统软件为早期的MS-DOS操作系统和DBASE数据库系统构成。只能提供单工的工作环境。这样每天都需要花费很多人力来处理报告。随着信息技术的发展加上实施无人电场监视策略，必然将相关人员集中到一个地点办公，所以需要将原有监测系统软件改为多任务工作环境bbbbbbs，及SOL Server 2000数据库系统，这样来tigao工作效率来减少人力需求。
   解决方案：
    在现场监测中心用ICPDAS 的I-8837PAC来采集现场的监测资料。在I-8837上配有一块标准的MMC卡平常根据使用者设置好的测量周期，高频滤波等等参数来执行自动测量并把测量的资料写入MMC卡并及时通过TCP/IP将测量到的资料送到后端数据库系统。当发生特殊事件，比如暴雨，洪水，地震等事件时可接受TCP/IP即来自远端的命令做即时测量，而且因为控制器本身具备实时时钟（RTC），所以测量的资料都带有时间标记。这样相互可以对时校正。而整个系统测量一个周期所花费的时间仅需1分钟。现场测量的信号包含自动量测摆线仪器，水库水位计，漏水量测定堰，倾斜仪，应变计，应力计，无应力应变计，气温计，雨量计，水温计，混凝土温度计，测缝计，岩石伸缩仪，岩石伸缩仪补正温度计等项及人工测量补整的地下水位计，渗漏水liuliang，等等。
   系统架构图：
　　
　　

　　
　　结语
    本工程主要采用ICP DAS的PAC（Programmable Automation Controller）搭配各种模块来构成的一个现代化自动监测系统。并将现有软件改为多任务环境的bbbbbbs及SQL Server数据库系统。这样可以大大tigao工作效率而减少监测人员的需求。因为PAC更符合信息系统的需求，这样使得现场监测资料很容易的送入后台的数据库系统，并在长时间的运行中也证明了PAC用于安全监控的优越性和稳定性

自20世纪80年代中期进入中国以来，自动化控制、动力和信息解决方案的供应商罗克韦尔自动化一直致力于帮助各行业客户实现车间现场与企业信息系统的集成。
    罗克韦尔自动化PLC-5热备系统使中国石化广州分公司实现高效、节约的系统改造；Allen-Bradley PowerFlex 7000中压交流变频器应用于扬子石化，实现其供水系统的稳定、安全、节能；同样地，PowerFlex 7000系列的B型结构中压变频器对太仓水厂水泵电机控制系统的改造支撑其实现强大供水能力，并保证其更好地服务于千家万户。
    大量应用实例证明，拥有的产品、全球供应及本地实力、集成系统结构、增值服务及专门技术的罗克韦尔自动化正在与中国企业保持越来越亲密的接触，通过帮助其改造和完善自动化设备来助推中国各行业企业tisheng自身价值。
    改造广州石化
    目前，我国已经成为世界上大的汽油及石化产品消费国之一，同时，随着WTO以后市场开放程度的加大，石化工业必须保持持续、高速发展，以满足国民经济的发展需要，并应对市场竞争的加剧。作为我国南方石化产业企业的中国石化广州分公司为了保持竞争力，希望通过降低生产成本、tigao效率，将产品保持在较低的价格水平。
    广州生产超过60种的石化产品和近160个不同等级的固态塑料原料，原油加工能力为每年770万吨，深加工能力为每年650万吨，乙烯产量为每年15万吨。如此高的产能对其资产使用效率的tigao和备件费用的降低也提出了更高的要求，因此对已经使用了13年的PLC-3热备系统进行升级改造迫在眉睫。
    虽然PLC-3可编程控制器是极其可靠的控制平台，但是已经停产，它的相关备件很难在市场上买到，其维护成本也较高。向后兼容也是成为一个严重的问题，原有控制系统监控平台使用IBM 386兼容机，并运行于DOS操作系统下，显然已经太落伍了。用户希望采用先进的人机界面系统代替原有的监控平台，同时还要保证新系统能无缝地与现有系统融合在一起，便于操作和维护。
    整个项目改造的关键问题在于Allen-Bradley系列PLC的向后兼容问题。罗克韦尔自动化从帮助用户节省投资的角度出发，建议只更换PLC处理器，保留现有的I/O模块。相对于更换整个控制系统，该升级方案仅需要前者1/3的投资。改造方案包括用全新的PLC-5/40热备系统代替已经过时的PLC-3热备系统。
    系统升级过程包括两个步骤：首先，将安装有Allen-Bradley 1784-KT通讯卡的监控计算机连入现有的DH+网络，并运行第三方人机界面软件。然后，通过使用RSLogix5编程软件将PLC-3的程序转化为PLC-5的梯形图逻辑程序，RSLogix5编程软件运行于bbbbbbs 2000/XP操作系统下，操作界面友好，使用方便，并且很多功能得到了增强。PLC-5可编程控制器担当起了控制整个生产车间的重任，接收来自现场设备的信号，包括各种仪表、电机、液位传感器、阀门等。第三方人机界面软件用于对各种输入信号状态进行监视，并按照事先编制好的程序做出反应。
    新旧两种PLC处于并行运行状态，确保新系统能够接收到与旧系统相同的输入信号。通过连接到两台PLC的人机界面系统来监视它们在相同输入信号下的响应是否一致。在正式用PLC-5代替PLC-3之前，花费了一个月的时间对所有逻辑功能进行了全面的测试。由于进行了充分的前期准备，后只花费了不到半个小时就完成了新旧系统的切换工作。
     整个改造项目没有超出预算，在一个多月的改造过程中几乎没有对正常生产造成影响。新的PLC-5只有PLC-3体积的1/3，却为用户节省了近75000美元的费用。PLC-5系统更加稳定、可靠，它直接连入原有的DH+网络，无需进行任何改造。一项，就为用户节省了近10%的备件费用。
    解困扬子石化
    同是中国石化下属的另一家子公司南京市扬子石化有限公司近几年来在产量不断tigao的情况下，也面临着减少能耗、降低成本、保持市场竞争力的问题。对于石化企业来说，除了原油以外，水就是为重要的生产原料。扬子石化近600万吨的巨大年产量使其供水系统相当于一个中型城市的供水系统那么复杂。每天，扬子石化的水厂将生产40万吨工业用水，并需要对6万吨废水进行处理。
    在扬子石化的现有系统中，水泵由固定速度的电机驱动。根据水库水位及负载变化要求，需要定期对阀门进行手动调整，但常规的监控方法很难让水泵处于优运行状态，泵站抽取的水量常常大于实际需要量，由此造成了电能浪费。另外，水泵电机的起动方式为传统的全电压直接起动，起动电流高达满载运行电流的8倍，由此造成的大幅度电网电压波动会影响厂区内其它电子设备的正常运行，同时产生的水击作用还会给管路和相关设备（包括传感器）造成损害。
    罗克韦尔自动化首先对扬子石化的现有系统进行了评估，并向用户提供了详尽的数据，对比采用不同产品的解决方案及其优势。“显然，考虑到节省的电能、劳动力以及维护成本——包括对电机、机械设备的保护，Allen-Bradley PowerFlex 7000中压交流变频器将是用户的佳选择，”罗克韦尔自动化项目工程师王杨说。
    PowerFlex 7000中压变频器工作效率高，简单易用。它能够jingque起动、控制水泵电机，使其转速正好适合所需水liuliang的要求，大限度地降低能耗。它所需器件较少，从而使其可靠性得到增强。PowerFlex 7000变频器采用了PowerCage设计方式，将变频器的主要电力器件集成在模块化的单元内，使得维护更加便捷。同时，PowerFlex 7000变频器符合IEEE 519-1992规范要求，不会对电机或电源产生谐波影响。经过近一年的多方论证，扬子石化终决定采用由罗克韦尔自动化GMS（全球制造业解决方案）专家提供的PowerFlex 7000变频器泵站系统方案。
    在PowerFlex 7000中压变频器安装到位后，泵站的工作人员只需要设定蓄水池的水压即可。通过传感器可以检测到蓄水池的实际水压，PowerFlex 7000变频器会根据实际水压和要求水压之间的差值，对电机转速进行PID闭环控制。这样，既节省了劳动力成本，又可以jingque地控制水泵电机的运行。同时，PowerFlex 7000变频器能够对电机的起、停进行平稳地控制，消除了水击作用的影响，节省了由此带来的维护费用。
    更重要的是，PowerFlex 7000中压变频器投入使用仅八个月，就节省耗电量884,600千瓦时。扬子石化的工作人员估计一项每年就将为其节省74,000美元的开销，使他们能够在两年内收回设备投资成本。扬子石化已考虑将其推广到水厂的其它应用项目中。
    支撑太仓水厂
    与扬子石化原供水系统存在的问题相似，江苏省新兴工业城市太仓市新建的水厂也存在使用固定转速的水泵电机浪费电能、消耗人力的问题。作为为当地居民和商业用户提供清洁自来水的太仓水厂必须保证供水能力达到每天20万立方米，同时考虑到需要恒压供水、减少设备维护费用、节省电能及劳动力等多方面的要求，罗克韦尔自动化建议太仓水厂采用PowerFlex 7000系列B型结构的中压变频器对水泵电机进行控制。
    由于太仓水厂的工作人员不太熟悉中压变频技术，罗克韦尔自动化将自己作为该项目的系统集成商，在深入了解泵站的具体需要之后，提出了一整套解决方案，并且大程度保留了现有设备。同时，罗克韦尔自动化还邀请太仓水厂的工作人员参观了类似的应用项目。后，通过对中压变频技术的了解，太仓水厂确信中压变频器能够tigao泵站的工作效率，而且可以通过节省的费用很快收回投资。
    通过采用PowerFlex 7000中压变频器，水泵电机的转速得到了有效的控制，从而能够根据水压的变化，调节水liuliang，使将原来人工操作的阀门调节方式转变为根据用户需求和管道水压自动调节供水量的方式。同时，罗克韦尔自动化还为中压变频器系统提供了相关的设备，包括中压开关、保护装置，以及一套小型的中压电机控制器，并提供了本地化的备件支持和中压电器工程师服务。
    从2003年5月启用以来，PowerFlex 7000中压变频器的节能效果表现突出。仅在5月至8月期间，就为太仓水厂节省了432,000千瓦时的电能，全年将节省7.47万美元的电费。