西门子6ES7223-1BL22-0XA8接线方法

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前言：包钢带钢厂璇流井水系统是为轧线供生产用水，整个水系统是循环运行的。为保证璇流井内水位保证基本平衡，通过5#泵（110KW）将水池内循环水再抽到外面，防止水溢出。由于原有系统采用软启动启动，不能调节转速，水位的控制依靠人为值守，来通过开阀和关阀来控制。否则在低液位会造成水泵抽真空而损伤泵体（气蚀）；高液位则会淹没水泵房造成停电事故。为此，我们设计变频恒液位控制系统，液位检测采用超声波液位器（百特公司），通过变频器内部PID构成液位闭环，实现液位的自动恒定控制。

1、变频恒液位控制系统构成
        系统水泵电机为110KW，四级，转速1480r/min。设计采用EV2000-4T1100P系列通用变频器作为水泵电机控制核心。液位检测采用百特工控公司生产FBSON-Y-05-N系列超声波物位检测仪，供电电源为AC220V，一体式安装。量程大可达到5米，实际检测水位高1.85米。系统原理图附图一至三。
        采用一台EC20-1006BRA作简单的继电连锁，除了和旧系统进行连锁（互锁），还有变频器的简单启动和停止及报警。本系统还另外装有一台EC20-1006BRA，通过串口与一台数传电台相通讯（MODBUS）,来实现和另外一个水泵房（净环泵房）实现连锁。当璇流井有高液位报警时，通过PLC及数传电台传送到净环泵房，由操作人员确定水泵的启动和停止（由于二者距离太远，且不适合电缆敷设，所以采用无线数传的方式）。 其中璇流井内PLC设置为主站，净环内PLC为从站。数传电台采用深圳科立讯生产的PT6080无线数传电台是利用先进的单片机技术,无线射频技术,数字处理技术设计的功率较大,体积较小的模块式半双工数传电台,采用SMT新工艺,选用高质量的元器件。抗干扰能力强，精致坚固，结构紧凑，安装方便。数话兼容，数传可优先。RS232、RS485及TTL多种接口可供选择，适应面宽。参见下面原理图：

2、变频恒液位控制参数及工作原理：
2.1 EV2000 通用技术规格：

2.2为实现璇流井内恒液位控制，我们采用给定电位计作为液位给定，反馈采用超声波液位仪（变送输出4-20MA）。通过变频器内部的PID调节器做压力闭环调节。变频器参数设置如下：
FP.01=0 参数写保护选择，全部参数允许改写
F0.00=3 给定为VCI模拟给定
F0.03=1 端子运行
F0.04=0 转向为正向
F0.08=1 负载为风机类
F0.10=15 加速时间
F0.11=15 减速时间
F0.14=1 V/F曲线设定（2次幂，泵类负载特性）
F5.00=1 闭环运行有效
F5.01=1 给定为VCI
F5.02=1 反馈为CCI（注意要做调线改动）,超声波输出
F5.09=20 小给定量对应反馈（4mA ,相对于20mA为20%）
F5.12=0.10 比例增益
F5.13=0.05 积分时间
FH.00=4 四极电机
FH.01=110 功率110KW
变频器内部PID控制框图：

2.3超声波参数设置
a、测量模式选择：距离测量

b、测量范围：0-185cm
c、响应速度选择：慢速
d、安全物位：保持
超声波工作电压220VAC，输出信号为4-20MA
         为可靠检测液位，使用超声波变送器必须使其响应速度较慢。这是因为过快的响应速度，会造成外界干扰信号的扰动，使液位信号变化太快，影响了正常的设备运行。降低速度，可以使信号综合平均后输出实际稳定电流信号。

3、实际运行效果
        经过现场一段时间的运行，变频恒液位运行效果非常好。当用电位计设定一个液位高度后，变频器以恒液位控制方式运行。当液位设定为70cm，实际检测璇流井内的液位基本在60-80cm之间恒定。当液位低于70cm，变频器频率降低，直到后停止在低运行频率（20HZ）。这是因为如果变频器运行频率过低，水泵的扬程不够，电机功率白白损耗掉，不利于节能运行。设置低运行频率，能够使水泵扬程达到要求（璇流井内循环水不会造成在低的运行功率下导致液位过低而水泵抽真空）。变频器的频率一般在生产的时候达到35-45HZ左右，这样的节能率是非常高的（40%左右），而且恒液位控制大大的降低了操作人员的劳动强度。当由于某种原因造成液位过高时，通过EC20 PLC和数传电台还可以为上级泵站提供信号，实现泵站水系统的连锁控制，保证了正常的生产供水要求，同时也大大地节约了电能（35%以上），为包钢节能降耗工程作了一个工程。

附原理图如下:

1．引言
水泥企业作为大规模生产的制造企业，是建材行业的三大支柱之一。随着中国经济的迅速发展，各行各业对水泥的需求日益增加。一方面，水泥生产总量不能满足需求，尤其是优质水泥更是供不应求；另一方面，中国虽然是水泥生产大国，但已有生产线大部分采用的是落后生产工艺，浪费能源污染环境，需要淘汰。目前国内外各大水泥企业纷纷在华兴建大型干法旋窑水泥生产线，这为水泥行业的发展提供了前所未有的机遇。ABB公司已经为您的水泥生产线准备了佳的工业自动化解决方案，帮助您建设具有国际先进水平、高产出、低消耗、环保高效的生产线。
2．水泥生产工艺简述
一般来讲，水泥行业生产的是硅酸盐水泥，硅酸盐水泥是一种细致的、通常为灰色的粉末，它由钙( 来自石灰石)、硅酸盐、铝酸盐( 黏土) 以及铁酸盐组成。在一个硅酸盐水泥工厂中,水泥生产工艺的主要过程是原料破碎粉磨后制成生料，然后再把生料送入到高温窑炉中用燃料将其煅烧成熟料，后将熟料与适量石膏混合磨细制成水泥，需要经过矿山开采、原料破碎、黏土烘干、生料粉磨、熟料煅烧、熟料冷却、水泥粉磨及成品包装等多道工序，见图1所示。

图 1 水泥工厂的典型生产流程

其生产过程通常可概括为“三磨一窑”，可分为四个步骤：
1、生料制备：即将石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后按一定比例配合、磨细并调配为成份合适、量质均匀的生料。
2、煤粉制备：水泥生料煅烧所需的煤炭，必须制备成煤粉，提供煤粉燃烧所要求的粒度，以便于充分燃烧，得到足够的燃烧反应能力。
3、熟料煅烧：熟料球形结块的直径必须在0.32-5.0cm 范围之内，它们是在原料之间的化学反应中产生的。即将生料放在水泥窑内煅烧至部分熔融以得到硅酸盐水泥熟料，并储存至熟料料仓。
4、水泥粉磨及出厂：即将熟料加入适量石膏、混合材或添加剂共同磨细为水泥，并包装出厂。粉磨过程在封闭系统中进行，该系统配备了一个空气分离机，用来按大小将水泥颗粒分开，没有完全磨细的材料被重新送过该系统。
3.设计分析
通过对工艺过程的介绍，不难看出这是一个典型的顺序控制工程（原材料入库、输送—水泥粉磨—水泥出库及包装系统）。我们完全可以通过对控制对象—各运转设备电动机的依次起动、停止和正反转控制，以及各种报警指示、开关信号和模拟量信号的采集和编程处理来实现对工艺过程的自动化控制。
生产线上主要的设备控制、监视、报警及打印报表等管理功能都由中控室执行，控制硬件分布在原料粉磨、窑尾和窑头3个过程现场站内，过程站与中控室之间由数据通讯系统提供双向信息处理和信息传送。
依控制要求分为以下主要功能:
 数据采集功能；
 开关量控制功能；
 顺序控制功能；
4．系统配置
系统的构成包括过程控制站、操作员站、工程师站以及通讯系统（Modbus,ProfiBus DP/PA）。
AC500系统PLC的功能灵活、可拓展性强。传统PLC产品的小型、中型和大型的软硬件差别非常大，系统的拓展性很有局限。而我们AC500仅通过3、4种不同内存和速度的CPU中央处理单元就可以实现系统的全面升级，这样可以保护客户的现有投资。控制系统的网络原理如图2所示：

图 2 水泥厂控制系统网络原理图

水泥生产的各个控制站极为分散，此时系统的安全很大程度上取决于控制网络的稳定性。冗余光纤环网技术的设计与采用使得过程控制网络极为可靠，大大tigao了整个系统的安全系数。
级—监控管理
由中央控制室的操作站与工程师站实现。选用工控计算机，以TCP/ IP工业以太网与PLC系统通讯,实行集中控制。通过工控组态软件实时监视整个生产线工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，同时负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。
第二级—过程控制
由现场的各分系统或成套设备的控制系统实现。以AC500 PLC系统作为现场控制核心 ,按场区配置分站 。通过FBP分布式扩展I/O通讯对liuliang、压力、温度、电机等参数进行采集、控制。
第三级—单机就地控制
由现场电气控制系统实现。采用ABB公司的S500系列产品组成分布I/O,采集现场参数,执行上一级PLC主站的控制命令。　
5． 结束语
以本文的研究结果为基础的技术方案,已在山西某水泥生产线具体实施。由于采用了计算机控制技术和PLC控制技术相结合的方法，大大tigao了水泥生产系统的生产效率，减轻了工人的劳动强度，tigao了系统的自动化管理水平,有效的防止了人身意外的发生，也为公司节约了大量的资金。