西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8规格参数

变频调速技术在我国水泥行业的应用日趋广泛。在生产工艺需要调速的许多环节，如回转窑、单冷机、喂料机、配料系统、风机、水泵等，以交流变频调速取代调压调速、滑差调速以及直流调速已成为一种必然趋势。

　　在水泥粉磨工艺中，球磨机入磨物料粒度的大小，对其台时产量影响较大，预破碎工艺作为tigao磨机台时产量、降低粉磨电耗的重要途径，引起了许多水泥企业的重视。根据工艺要求，水泥立窑放料每次持续2～3 min，间隔2～3 min，但目前几乎所有水泥企业中破碎机处于工频恒速运行状态，24 h连续运转，造成电能的巨大浪费，并影响电机和破碎机的使用寿命。另一方面，由于破碎机具有十分大的惯性，不易频繁启停，所以即使使用变频器也难以解决系统制动时产生的泵升电压引起保护电路动作，使系统无法正常工作。

　　针对系统的以上特点，利用系列变频器实现破碎机的变频调速和软启动；利用再生能量回馈单元克服破碎机制动过程中产生的过高的泵升电压；利用PLC实现系统的逻辑闭环控制，使破碎机的工作与立窑放料同步，实现间歇运行。从而在改善工艺控制质量的同时，大限度地节约了电能，降低了生产成本。现场调试和运行结果表明，系统运行可靠，节电率可达60%以上。

　　上述系统已在某水泥厂投入实际运行。系统根据送料信号自动实现启制动运行，破碎机运行速度连续可调。电机可以实现频繁软启动，基本无启动电流冲击，启动力矩足够。系统在变频运行条件下，若变频器突然故障，则自动切换至“工频”状态继续运行，同时发出声光报警信号(内部可选)。根据现场工况需要，将有放料信号时变频运行给定频率设为43 Hz，系统运行电流为27 A，运行电压280 V，改造后的系统平均每年耗电5.7万度。根据现场记录，系统在改造前工作频率为工频50 Hz，运行电流为32 A，运行电压400 V，平均每年耗电19.42万度。改造后的节电率为70.6%。该系统的突出优点如下：

　　1、利用变频调速技术改造了水泥熟料破碎机的拖动系统，满足了破碎机的低速、间歇运行特点，保证了工艺控制质量，节能效果明显，并有利于延长破碎机和电机的使用寿命。

　　2、利用能量回馈控制技术克服破碎机大惯性引起的泵升电压，有效地保证了变频器的安全运行。系统除了变频器和能量回馈装置所具有的20余种保护功能和故障自诊断功能外，还增设了电机过热、控制回路保护及报警。

　　3、利用可编程控制器PLC实现了各种逻辑控制、变频器启制动自动控制及手动/自动、工频/变频转换和故障自切换等功能，使系统控制灵活方便，功能齐全

一、 前言

　　长期以来，墙、地、砖、及化工工厂普遍采用球磨机研磨陶瓷原料，它一般采用简单的工频控制，易造成物料的过度研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大，启动电流大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展及企业生产规模的扩大，直接工控球磨机的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。这就促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机--变频控制球磨机。

　　二、 主要构造

　　陶瓷工业球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成。

　　三、 传动装置

　　陶瓷工业球磨机装载量大，所需动力消耗也很大，因此陶瓷工业球磨机通常采用1 至2台几百千瓦的大功率电动机通过液力偶合器共同驱动硬齿面圆柱齿轮减速机，再经一对齿轮传动或皮带轮等驱动筒体旋转，从而达到研磨物料的作用。四、 工作原理球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。陶瓷工业具有一个水平放置的筒体，筒体被隔板(钻有许多小圆孔的圆板--筛板)分成3～4个研磨腔，每个研磨腔内装有一定形状尺寸的研磨体，筒体旋转时，物料和研磨体等在摩擦力和离心力的作用下被筒体tisheng到一定高度，然后在重力的作用下沿近似抛物线轨迹落下来冲击和研磨筒体底部的另一部分物料，并产生一定的轴向运动促使物料研磨和混合均匀。

　　四、 电气基本控制装置

　　陶瓷工业球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动力矩也很大，因此陶瓷工业球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间。

　　五、 改造方案

　　根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的球磨机系统应满足以下要求。

　　（1） 造后的设备要有足够的起动转距，满足还球磨机装载量大的要求，并且保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性。

　　（2） 利用变频调速控制系统改造原有球磨机拖动系统，满足球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制技量，使球磨机及电动机的使用寿命延长，减少维护。

　　（3） 改造后的设备能够实现自动控制，及手动/工频和故障自切换等功能，并能克服球磨机大惯性引起回升电压，有效地保证设备的正常运行。

　　六、变频器选型

　　根据上述原则，选择创杰公司的ACT-V6系列变频器，使系统能够满足上述工况要求。

　　（1）ACT-V6系列变频器采用磁通矢量PWM控制技术使用,低速负载能力较强。

　　（2） ACT-V6系列变频器的频率精度高，数字设定为+%,模拟设定为+0.2%可使运转平稳满足设计要求。

　　（3） ACT-V6系列变频器的各种保护功能完善、能够很好的保护电机。

　　七、设备改造后的优越性

　　（1） 利用变频调速技术改造了球磨机的拖动系统，满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调。电机起动时无冲击电流，起动力距足够，保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。

　　(2） 根据工状需要，将传动比改为A 后正常运行时变频器运行给定频率设定为B（低于50HZ）运行电压为C（380V）运行电流为D（小于180A）改造后的系统平均每年耗电E度（C*D*每天工作时间*365）。系统改造前为工频50HZ，运行电流为180A运行电压为380V ，平均每年耗电F（90*每天工作时间*365）度。节电率为（1-E/F）%。

一、概述

　　塑料薄膜的生产是塑料颗粒经加热后用挤压的方法挤出，由压缩空气吹成塑料薄膜袋子，经牵引机在定型套上冷却定型，再由卷取机卷成成品。

　　塑料机械对拖动系统的要求：

　　1、能在一定范围内平滑调速，通过调节主电机、牵引电机的转速来生产不同规格的产品。

　　2、启动、停止平稳，因为塑料机是恒转矩负载，启动、停止平稳可避免太大的机械冲击，另一方面也可减少启动过程中的不合格产品。

　　3、电机单方向运行，工作过程中禁止反转运行。

　　4、性能稳定，工作可靠。

　　二、塑料薄膜吹膜机ACT变频的应用

　　1、采用ACT变频器的目的：

　　A、节约能源：根据变频器的运行V/F曲线可知，变频器是恒转矩输出的，与其它调速系统相比，平均节约电能达30%以上，在低速运行节能效果更加显著。

　　B、tigao产品质量：ACT变频调速性能相当稳定、平滑。

　　C、减少启动时对电网的冲击，启动电流可控制在额定电流内不构成对电压冲击。

　　D、减少动启时对机械的冲击，平滑启动可延长机械的使用寿命。 E、满足无级调速，调速简单方便。

　　F、保护功能强大。

　　2、ACT变频的参数设置

　　A、频率给定：可以通过外接电位器进行给定，也可以通过面板电位器给定；还可以通过面板的上下按键给定。

　　B、上、下限频率：上限频率为50HZ，下限为0HZ。

　　C、加减速时间：一般无严格要求，故以启动时不跳OU、停止时不跳OC为调试依据。

　　三、运行效果

　　1、 增加了塑料薄膜的规格，tigao了产品的质量与产量。

　　2、节约电能，降低了成本，节电率在30％左右，无形中大大降低了生产成本

 化肥厂的设备是全天候运转的，一般水泵、风机都是一备一用且循环切换，启动方式都是直接启动，起动时的电流冲击非常大，容易引起电网电压波动，起动时的急扭和突然停机时的水锤现象往往容易造成管道松动或破裂，严重的可能造成电机的损坏，且电机起动/停止时需开启/关闭阀门来减小水锤的影响，在实际生产运行中往往是通过调节阀门来控制，即增加管道阻力。因而许多能量浪费在阀门上。如此操作一方面工作强度大，且难以满足工艺的需要。
      安装德力西变频调速器以后，可以根据工艺的需要，使电机软启/软停，从而使急扭及水锤现象得到解决。而且在正常运行的时候，将阀门开到大，根据工艺和参数的要求，适当的调节（通过控制系统的电位器）电机的转速来调节管道的liuliang，从而来满足工艺要求， 一方面可以避免水泵长期工作在满负荷状态，造成电机过早的老化，而且变频的软启动大大的减小风机、水泵启动时对机械的冲击。并且具有明显的节电效果。由于安装变频器具有这么多的优点，济南化肥厂首先对2#、3#锅炉鼓风机（75KW）、变脱泵（250KW）、2#碳化循环水（160 KW）、5#碳化循环水（55KW）、新甲醇循环水（132KW）、吹气鼓风机（132KW）、1#、3#清水泵（75 KW）、罗茨风机（185 KW）共十台进行了变频改造。这些都安装成变频柜，具有工/变频切换，远程控制箱控制，控制箱上有电位器、电流指示、工/变频运行停止指示和变频故障指示，启动、停止和复位按钮，工变频切换开关、2#、3#锅炉鼓风机还有压力、水位、引风联锁开关。变频改造后节能率达到30%多，且运行稳定、可靠。接下来该公司又对3#煤罗（185KW）、3#铜泵（132KW）、1#溶液泵（132KW）、3#除盐泵（55KW）、电站1#除尘泵（55KW）、2#深井泵（93KW）和脱碳水洗泵（75KW）进行了改造，2#深井泵采用压力变送器进行恒压自动控制。

长期以来，墙、地、砖、及化工工厂普遍采用球磨机研磨陶瓷原料，它一般采用简单的工频控制，易造成物料的过度研磨，所需研磨周期较长，研磨效率较低，单位产品功耗较大，启动电流大，对设备和电网的冲击很大，机械设备的生产维护量也大，而且电的损耗量相当惊人，这必然会给生产厂家带来很多不必要的麻烦和严重的资源浪费，所以随着社会经济的发展及企业生产规模的扩大，直接工控球磨机的弊病已暴露无遗，并严重地阻碍了各工业企业快速发展。这就促使人们去研制启动平滑、研磨效率较高、产量大、能耗低的球磨机——变频控制球磨机。

    2.主要构造

    陶瓷工业球磨机主要由传动装置、筒体装置、加料装置、卸料装置及电气控制装置等组成。

    3、传动装置

    陶瓷工业球磨机装载量大，所需动力消耗也很大，因此陶瓷工业球磨机通常采用1 至2台几百千瓦的大功率电动机通过液力偶合器共同驱动硬齿面圆柱齿轮减速机，再经一对齿轮传动或皮带轮等驱动筒体旋转，从而达到研磨物料的作用。3工作原理： 球磨机由给料部、出料部、回转部、传动部（减速机、小传动齿轮、电机、电控）等主要部分组成。陶瓷工业具有一个水平放置的筒体，筒体被隔板(钻有许多小圆孔的圆板——筛板)分成3～4个研磨腔，每个研磨腔内装有一定形状尺寸的研磨体，筒体旋转时，物料和研磨体等在摩擦力和离心力的作用下被筒体tisheng到一定高度，然后在重力的作用下沿近似抛物线轨迹落下来冲击和研磨筒体底部的另一部分物料，并产生一定的轴向运动促使物料研磨和混合均匀。

    4、电气基本控制装置

     陶瓷工业球磨机属于低速重载设备，装载量大，起动力矩也很大，因此陶瓷工业球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间。

    5、改造方案：

    根据原工况存在的问题并结合生产工艺要求，改造后的球磨机系统应满足以下要求。

    （1） 造后的设备要有足够的起动转距，满足还球磨机装载量大的要求，并且保证设备在变频运行状态下使电机平稳运行，保障电动机具有恒功率特性。

    （2） 利用变频调速控制系统改造原有球磨机拖动系统，满足球磨机低速时的正常运行，确保正常的工艺控制技量，使球磨机及电动机的使用寿命延长，减少维护。

    （3） 改造后的设备能够实现自动控制，及手动/工频和故障自切换等功能，并能克服球磨机大惯性引起回升电压，有效地保证设备的正常运行。

    6、变频器选型

    根据上述原则，选择赛普公司的SAP500G系列变频器，使系统能够满足上述工况要求。

    （1） SAP500G变频器采用磁通矢量PWM控制技术使用权低速负载能力可=达到200%的额定转距输出。内置PLC程序控制功能，多种控制，操作方式，齐全的保护功能。

    （2） SAP500G变频器的频率精度高，数字设定为+%,模拟设定为+0.2%可使运转平稳满足设计要求。

    （3） SAP500G系列变频器的过电压，过电流失速成禁止功能，可使用权变频器在加、减速过程中发生过电压或过电流时的频率维技，至解除过压，过流时自动再进行加、减速。载波频率自动调调特性。

    7、设备改造后的优越性

    （1） 利用变频调速技术改造了球磨机的拖动系统，满足了球磨机低速运行、大起动转距的特点，实现了球磨机的运行速度连续可调。电机起动时无冲击电流，起动力距足够，保护功能完善。保证了工艺控制质量、节约了维护成本。

    （2） 根据工状需要，将传动比改为A 后正常运行时变频器运行给定频率设定为B（低于50HZ）运行电压为C（380V）运行电流为D（小于180A）改造后的系统平均每年耗电E度（C*D*每天工作时间*365）。系统改造前为工频50HZ，运行电流为180A运行电压为380V ，平均每年耗电F（90*每天工作时间*365）度。节电率为（1-E/F）%

随着国民经济的发展，电网容量和用电负荷的日益增长，电力系统对自动化和可靠性的要求越来越高。近十几年来，由于微处理器技术和通信技术的发展，在电力系统自动化方面形成了许多基于微处理器技术的单项自动化系统，随着这些系统的不断增加，许多本该共享的数据，仍然还是各自采集和分别处理，形成了一个个“自动化孤岛”，它不仅增加了不少软硬设备投入，同时也很难保证各装置数据的一致性。随着网络技术的发展，80 年代末期，国内外就开始注意着手解决“孤岛”间题，就是在站内全面应用计算机技术，充分利用信息资源以达到tigao系统可靠性和利用率的目的，即所谓的“系统集成”。集成包括横向的功能集成，也包括纵向的各层面向对象的集成，因而推动了开放式系统平台的出现。
    开放式系统平台意味着系统各部分设备提供符合的各种接口，计算机之间的数据共享，以及提供给用户的通用友好界面等。“平台”思想因其良好的标准化和开放比，越来越降遍地为大家所接受。
    电力系统自动化对可靠性的需求，使人们注意到“PLC ”（可编程逻辑控制器）这种高可靠性和强抗工业干扰的技术。90年代以来，PLC 发展迅猛且应用的局域网技术日趋成熟，产品不断向系列化、标准化发展，在自动化控制领域中，新一代的PLC 改进为PCC （Progammable Computer Controller）已逐渐跃居主导地位，成为实现自动化控制的关键技术，在电力系统也不例外。
    PCC 是新一代“可编程计算器控制器”，是专为在工业环境下应用而设计的数字运行电子系统，采用“面向用户的指今”, 因此编程方便；它直按应用于工业环境，具有更强的抗干扰能力、更高的可靠性、广泛的适应能力和应用范围；大容量的存储能力、标准通信接口，基于过程总线的系统互联、语言开发和运行环境，自诊断能力，都使得PCC 为变电站自动化提供了出色的友好“平台”。 
PCC 在变电站自动化中的应用
    面介绍应用PCC 实现的智能分布式系统运用于某供电局的一个110KV 变电站的例子。系统按分布式结构设计，采用开放系统、分层控制等先进的计算机设计思想，将计算机技术、通信和网络技术、数据库技术、图形和图像技术、多媒体技术、数据采集和自动控制技术有机地结合在一起，技术成熟，运行经验丰富，能够满足近期的功能要求和远期的发展需要。整个设计遵照国际90年代IEC1000系列标准，满足ISO900l 。从现场投运以来，运行稳定，技术趋于成熟。
系统容量（包括远期规划）
AI = 188 
DI = 256 
DO = 40 
PI = 96 

整体系统配置图

监控部分PCC模块示意图

变电站自动化系统结构示意图

 
    首先，上位机和网关单元组成智能分布式系统结构的变电站层。
    上位机通过PROFIBUS 网络与三个主要PCC 采集控制单元（ST1, ST2 , ST3 ）相连，上位机相当于PROFIBUS 网上的一个结点。PROFIBUS （ Process Field Bus）网络是一种高速数据链路，是具有标准通讯能力的开放式现场总线，用于PCC 与PCC 之间，或与其它接到本网络上的智能设备（如显示单元PANELWARE ，上位机等）间传送数据和系统状态。网络协议符合德国国家标准D IN19245 ，传送介质为带屏蔽的双绞线（或光缆），通道存取方式为令牌（TOKEN ）方式，在网络上任一结点地位平等。
    上位机既可以单机运行，也可以采用多机及网络方式运行；软件平台采用32 位多任务、多进程设计，可支持bbbbbbs95 / 98 / NT 操作系统软件，配有多种应用软件接口，并支持OEM 开发，为用户提供了二次开发平台；硬件平台可采用小型机、微型机或工作站等设备。
    网关单元ST1上的IFO5O 通讯模块以及CPU 内部均提供RS485 接口与继保单元相连。网关单元还提供与外界进行通讯的接口，如RS232口通过拨号MODEM 接入市话网，以便于远程诊断；或者经路由器接入TCP / IP 远程网。
    若用户具备与internet 连接的条件，变电站层还可以提供PVI浏览器方案，实现远方读取数据。
    其次，PROFIBUS 网上的各采集控制单元组成智能分布式系统结构的采集层。
    遥测实行交流采样，遥测主单元ST3 通过net2000与两个遥侧子单元相连，利用CP153上的RS485 串行口通信。远传功能通过IF060 提供的RS232 串行口来实现。
电度量通过遥测子单元1上的DIXXX 模块采集脉冲计数来实现。
遥信／遥控单元实现数字量的采集和输出控制。
    第三，智能分布式系统结构的外围层为设备层，包括采集层用到的传感器、二次控制回路等。
    设备层根据现场总线（ CANBUS ，PROFIBUS ）网络传输速率快（> = 50OkbS ） ，软硬件实现简单等特点，可以CANBUS （上述实例是通过RS485 等）来连接变电站内的其他自动化装置和保护单元、故障录波、馈线子站及无功补偿设备等的主干网，并通过现场总线网络连接到采集层，与上一层进行必要的数据通讯。
    本实例系统的CPU 、专用的网络模块（NW150）和通讯模块（IFXXX ）提供了多种标准通信接口（ TTY ，RS422 , RS232 , RS485 ） ，使得CPU 的局部I / 0 总线扩展、远程扩展I／0 （通过RS485 电缆）以及CPU 间的现场总线组网非常灵活，从而方便地实现系统纵向或横向集成。系统软、硬件方面良好的自诊断功能，可把故障范围减至小。又由于PCC 的CPU采用68 000＋RISC 的32 位微处理器，具有极强的运算处理能力，可使大量运算、控制功能、保护功能分散在各智能单元，大大tigao了站内通信网的利用率，使整个系统效率达到高。
    本系统具有可扩充的模块化结构、电源、CPU 、网络板（NWXXX ）、I／O 板（数字量输入输出板DIXXX / DOXXX 、模拟量输入板AIXXX 等）、串口板等都是独立的模板以总线方式连接在底板（ BASEPLATE）上，它取代了标准的框架装配的局限性，可在标准的DIN 轨道上任意拆装、组合。  
    另外每个单元都有一电源模块PSXXX ，并且总在左边。系统电源是系统可靠性与完整性的保证，PCC 的输入电压有AC 、DC 两种，可实现交／直流切换。
 
发展前景
    从上例可以看出，继承了PLC 与微机技术的PCC 技术形成的代自动化软件硬件平台结构，具特点包括：
●高可靠性的元件、适应于工业环境运行的设计。
●采用32 位CISC 和RISC 的CPU，大容量存储器，实时操作系统、支持计算机网络通讯、采用语言编程和梯形图逻辑设计的标准软件硬件平台。
●高效率的标准现场总线PROFIBUS、支持Peer-to-Peer的网络通讯方式和分布式处理，实现当地通讯，标准化软硬件模块设计，减少电缆，降低建设投资和运行维护费用。
●配置灵活，容易在线扩充修改。
●易于实现横向纵向功能集成，达到实时信息的全局共享，实现白动化。
●应用软件开发的支持，不仅适合稳态的数据采集，也适合瞬态信号的采集。
●本地／远程诊断。
    开放式系统平台是当前变电站自动化发展的方向。由于综合需要，网络技术、通讯协议的标准、分布式技术和数据共享、新的算法的研究以及随之而来的经济效益的研究等是当前变电站自动化研究的热点问题。PCC 应用为变电站自动化提供了广阔的前景。现代的PCC 与微机的发展相互渗透，已是一种可提供诸多功能的成熟的用户应用控制系统，而不是一种简单的逻辑控制器，它已被开发出更多的接口与具它控制设备进行通信、生成报告，多任务调度，可诊断白身故障及机器故障，这此优势使PCC 可以实现各种变电站运行、分析与控制功能，符合当今的变电站自动化系统及站内自动化设备的高要求。利用PCC 和现场总线局域网络组成变电站自动化系统不仅满足变电站对系统的功能结构要求，而且具有很高的性能价格比，是值得进一步探讨的一种可行性方案。