西门子模块6ES7231-7PC22-0XA0接线方法

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密度纤维板是利用小径材、次材、枝桠材及木材加工剩余物、甘蔗渣等经过胶粘热压而成为家具、建筑、装饰的板材。由于近年来受国家政策保护及市场前景看好的影响，我国的中纤板、高纤板、硬质板生产发展很快，仅广西就有梧州兴业、崇左、柳州、昭平、钦廉林场等中纤板厂等20多家企业。年产值达100万万立方米左右。我国板机生产有上海人造板机器厂有限公司、沈重机械集团公司、西北板机厂等近80家企业。专家近期预测我国人 造板业在未来的3～5年间仍将是一个发展高峰。

    本次改造的企业为柳州某中纤板厂，使用设备为上海人造板机器厂生产的年产50000m3MDF生产线（日产中密度纤维板：180 m3）。该厂生产的产品是：中密度纤维板；成品规格：2440×1220 mm；厚度： 6～22 mm；产品容重：680～880 kg/ m3。本期改造容量1500kw。项目性质：投资方投资，合同规定5年中从节电款中按比例提取。
    一、生产工艺
    中纤板生产工艺是一个很成熟的工艺，其大多生产厂都按该工艺生产。将原料从料仓取出，放在上料运输台上——金属探测器——皮带运输机——原料送入削片机——切削成合格木片——削好的木片经下料斗——皮带运输机——三层木片筛——皮带运输机——定量料仓储存——螺旋出料器-——皮带运输机——斗式tisheng机——热磨房顶部——皮带运输机——除铁器——正反转皮带运输机——热磨预热料仓——热磨预热——振动出料器——热磨机进料螺旋——形成木塞——立式预热缸——拨料器——螺旋运输机——磨盘——喷石蜡——磨成纤维——排料阀——喷胶装置——干燥机——风送系统——纤维料仓——气流摆动式成型机——曲拆管——摆嘴——特殊编织的成型带——扫平辊——预压机——纵切——横截——成单张板坯——装板机——多层热压机——卸板机——凉板机——纵切——横截——中间库存放——将砂板用叉车放在辊台——送入液压升降台——推板器——砂光机进料辊台——六头定厚宽带砂光机——毛边板砂去预固化层——达到要求的厚度及光洁表面——出板运输机——成品板送至液压升降台上堆放——堆置到一定高度——叉车取走——成品板检验——分等——打包入库
    下图是该工艺的流程图
    关键设备是多层热压机外形尺寸：6200×8400×15910mm; 
　　压机地面以上高度：9260mm 重量:430000kg 层数: 12层 
　　二、改造方案概述
　　 改造方案的目的——tigao产品质量，降低能耗，改善工作环境。
　　 改造方案——该项目生产线设备装机总容量约4500kw；锅炉工程设备装机总容量约500kw。用气量约24t/h。年耗电量约1420＊104kwh。本次改造选取了约1500kw的节能效果较明显的负载作为投资项目，进行改造。其中油泵6台、300kw；采用PLC控制。热油循环泵6台、150kw；采用油温信号用PI7000的PID调节、控制电机转速。其余为传送风机、锅炉引风风机等，采用控制盒直接由操作人员控制风机转速。
　　 方案实施——根据实际情况在每台电机控制柜附近安装变频器及新控制柜。操作盒安装在控制台上，以便工作人员操作。在每组系统前安装电表及计时器，以便检测用电量和工作时间。
　　三、可行性分析
　　 生产过程所需的各种物理量，如气压、温度、油压、锅炉燃烧所需要的风量，都在随生产过程的变化而变化，保持一些物理量的恒定，或使一些物理量按生产过程的需要而变化，就成了电控系统的终目标。为了达到这一目标，空压机、油泵、水泵、抽风机、鼓风机配备的电机功率都是按生产过程大的需求量而配置的，这就存在一种匹配的功率与生产过程实际需要的功率不对应的矛盾，当生产过程需要某种物理量大时，电机的大配置刚好匹配，而当生产过程需要某种物理量小时，电机的大配置就是一种浪费，但这种浪费又是不可避免的，随着变频技术和数控技术的高速发展，避免这种浪费已成为可能，即电机的功率随生产现场物理量的变化而变化，改变电机转速使其轴输出功率随生产现场物理量的变化而变化，从而达到节能降耗的目的。
　　

　　

　　3.3 空压机的运行特性
　　 空气压缩机是利用电能将空气压缩，使之做为一种动力源的设备，作为动力源的压缩空气通常都有一个相对稳定的压力，这样才能使压缩空气作为一种稳定动力源来推动气动设备。压缩空气系统有着稳定、静音、无火花、无现场污染等特性，受到很多行业的欢迎。
　　目前国内常见的有活塞式空压机、镙杆式空压机、离心式空压机。不论工作方式如何，空压机单位时间内产气量是一定的，而实际的用气量则随着生产的变化而变化。为克服这种供需矛盾，适应生产的需要，传统的空压机都是采用两点式控制（大中型为上、下限压力控制）或启停式控制（小型空压机）
　　 当压缩气缸内压力达到设定值上限值时，大中型空压机是通过本身的气压或油压关闭进气阀，进入无空气压缩的空载运行状态，小型空压机则停机，当压力下降到设定值的下限时，大中型空压机则打开进气阀，进入压缩空气运行状态，小型空压机则重新启动当压缩气缸内压力达到设定值上限值时，大中型空压机是通过本身的气压或油压关闭进气阀，进入无空气压缩的空载运行状态，小型空压机则停机，当压力下降到设定值的下限时，大中型空压机则打开进气阀，进入压缩空气运行状态，小型空压机则重新启动。
　　
　　 如上图示，正常工作情况下，空气从过滤器按箭头所指方向由一级压缩到缓冲缸如上图示，正常工作情况下，空气从过滤器按箭头所指方向由一级压缩到缓冲缸到二级压缩（对于一级压缩的压缩机不存在），再到冷凝器被压缩到储气罐中，空压机各点检测（包括压缩空气温度、压力、镙杆温度、冷却水压力，温度和油压、油温等）的信号均送到主机电脑进行处理，当空压机出口压力达到设定值的上限时，通过油压分路器阀关闭进气阀，同时打开内循环管路，作自循环运行，此时用气单位继续用气，当压力下降到设定值的下限时，油压分路阀关闭循环管路，打开进气阀，空气由经过滤器经一级压缩，缓冲缸、二级压缩、冷凝器压缩到储气罐中。
　　空压机传统的起动方式（Y-△、自藕降压等）和在加载卸载时产生的冲击电流对电网供配电设备及镙杆都会造成很大的冲击，且电能浪费严重。
　　空压机的电动机无论是在带负荷，还是空载，都是以全速方式投入运行的。带负荷运行时在压缩空气，作有用功，而空载运行时则纯属浪费电能，但空载运行又是不可缺少的，否则会造成电机的频繁启动，节省不了电能，还对电机构成损伤（尤其是功率大的电机），且由于电机启动过程的延滞，下降的气压得不到即时补充，使系统气压不稳定，这也是活式空压机发展到杆式空压机的原因。空压机变频节能改造是用压力传感器对储气罐的气压进行采样，转换成电信号后送至变频器，变频器将该信号处理后通过主板CPU与设定值进行比较后输出适时频率，改变空压机电动场的转速从而调节供气压力以达到节能降耗、恒压供气的目的，它是一套闭环自动调节系统。空压机的改造拟采用两套“一拖二”恒压供气节能改造系统。供水系统的工作特性类似于供气系统，拟采用“一拖三”恒压供水节能系统。
　　3.4 风机的运行特性
　　传统的供风方式是通过人工或电动阀门调节挡风板的开启度来调节供风量的，而电机始终处于额定转速下运转，由电机转速与功率的关系可知：这种运行方式电能浪费严重，调节精度差、启动电流大、噪声大，变频改造的供风系统是在保留原工频供电系统的基础上增加一套变频回路与原电路并联，形成双回路供电系统，即正常情况下,由变频回路供电,一旦出现故障时由原工频电路供电,保障生产正常进行。其特点：变频具有软启动功能，无大电流冲击，可延长电机的使用寿命；变频通过采集关键信号，可实现自动调节风机的转速，而不需人工调节挡风板的开启度，实现按不同的生产过程准确提供供风量，既节省能量又可减轻操作者的劳动强度。
　　3.5 液压油泵的运行特性
　　液压油泵的运行特性与空压机的运行负载特性类同，但也有不同之处，气压要求恒定，而油压则要求随生产过程的不同阶段而不同，由于它在每一个生产周期中都存在高压油溢流现象，或无载自循环过程，浪费现象更严重。油泵的变频节能改造是用压力传感器对油路的油压进行采样，转换成电信号后送至变频器，变频器将根据生产过程的需要,将该信号处理后与设定值进行比较输出适时频率，或根据生产过程不同阶段对压力的需求，改变油泵电动机的转速从而调节供油压力以达到节能降耗、按需提供油压力要求，它是一套闭环自动调节系统。
　　四、节能工程技术经济分析：
　　4.1 工程投资预算见下表（略）
　　4.2 经济效益分析
　　一般该类企业除春节、停电、缺料、设备检修外连续工作。所以每天按24小时计算。电价0.55元/度，从空压机、油泵、水泵、风机的运行情况知，负载的平均负荷率在70%左右，而削片机砂光机的负荷率则在85%以上，则：节电率按20%计算。其计算过程如下：
　　每月节电：1564＊24＊30＊0.20＊=225216（kw.h）
　　每月提取电费：225216＊0.55＊0.7=86708.16（元）=8.6万元
　　每年提取电费：8.6＊11=94.6（万元）
　　仅仅六个月即可收回全部投资。而电子产品的寿命一般在十年以上，用户的短期投资，可长期受益。
　　该项目在产品寿命期内的受益：十年可节省电费：946万元十年的维护费用： 94.6万元 （约占每年节省电费的10%）投资的成本：51.4万元所以产品寿命期的纯利：946-94.6-51.4=800万元。
　　五、特点：
　　 采用交流变频器对风机、油泵、空压机等进行节能改造具有结构简单、改造方便、节能效果明显、投资回收期短的特点。 使用变频器后，电机可软起软停、减少设备机械冲击、延长设备使用寿命、降低设备的维修费用。 变频调速技术先进、成熟，tigao了设备的技术含量tigao电网的功率因数，减少或避免供电部门惩罚性电费，同时可减轻企业电网的供电压力，间接tigao企业电网的供电能力。电动机的起动为软起动，避免冲击电流，使用电设备机械冲击大大减小

一、概述

    在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。在没有使用调速的系统中，水泵一年四季在工频状态下全速运行，只好采用节流或回流的方式来调节liuliang，产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于它是在工频下全速运行，因此造成了能量的大大浪费。
    由于四季的变化，阴晴雨雪及白天与黑夜时，外界温度不同，使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。也就是说，中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。据统计，67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2，而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2，满负荷运行时间每年不超过10-20小时。
    实践证明，在中央空调的循环系统(冷却泵和冷冻泵)中接入变频系统，利用变频技术改变电机转速来调节liuliang和压力的变化用来取代阀门控制liuliang，能取得明显的节能效果。

    二、节能原理

    由流体传输设备水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的liuliang（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于liuliang与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低水泵、风机的转速就，水泵、风机的功率可以下降得更多。例如:将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=(45/50)3=0.729，即P45=0.729P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=(40/50)3=0.512，即P40=0.512P50（P为电机轴功率）。

    
    由以上内容可以看出，用变频器进行liuliang（风量）控制时，可节约大量电能。中央空调系统在设计时是按现场大冷量需求量来考虑的，其冷却泵，冷冻泵按单台设备的大工况来考虑的，在实际使用中有90%多的时间，冷却泵、冷冻泵都工作在非满载状态下。而用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失，而且由于对空调的调节是阶段性的，造成整个空调系统工作在波动状态；而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题，还可实现自动控制，并可通过变频节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节，使系统工作状态稳定，并延长机组及网管的使用寿命。
    因此，随热负荷而改变水量的变liuliang空调水系统显示了巨大的优越性，因而得到越来越广泛的应用，采用SPWM变频器调节泵的转速，可以方便地调节水的liuliang，根据负荷变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统，使泵的转速随负荷变化，这样就可以实现节能，其节能率通常都在20%以上。改造的节电率与用户的使用情况密切相关，一般情况下，春、秋两季运行节电率较高，可达40%以上，夏季由于用户本身需要的电能就大，可节省的空间有限，一般在20%左右。

    三、节能方案

    1、整体说明
    贵司中央空调系统目前有六套机组，每套机组有1台90KW冷却泵，1台75KW冷冻泵。我们可对冷却系统和冷冻系统进行节能改造。
    中央空调实际运行时，冷却系统和冷冻系统的进、出水温差（△T）约为2oC，根据：
    冷冻水、冷却水带走的热量（r）_= liuliang(Q)×温差（△T）
    我们可以适当tigao温差（△T），降低liuliang(Q)，也即降低转速，即可达到节能的目的。
    中央空调系统变频改造的原理示意图如下：

    2、冷冻水系统
    对于冷冻水系统，由于低温冷冻水温度取决于蒸发器的运行参数（贵司冷冻水出水温度为12℃），只需控制高温冷冻水（回水）的温度，即可控制温差，现采用温度传感器、PID调节器和变频器组成闭环控制系统，冷冻水回水温度控制在T1（例如17℃），使冷冻水泵的转速相应于热负载的变化而变化。
     3、冷却水系统
    对于冷却水系统，取冷凝器两侧冷却水的温度作为控制参数，采用温度传感器、PID温差调节器和变频器及冷却水泵组成闭环控制系统，冷却水温差控制在△T2（例如：5℃），使冷却水泵的转速相应于热负载的变化而变化，而冷却水的温差保持在设定值不变，使系统在满足主机工况不变条件下，冷却水泵系统节能大。
    4、控制方式
    本方案在保留原工频系统的基础上加装，与原工频系统之间仅设置连锁以确保系统工作安全。

    四、系统报价

    1、 器件选型
    从性价比的角度出发，主要器件变频器和温度传感器选用进口部件国内组装的产品。低压电器部份选用法国施耐德系列产品。
    变频器选用英威腾INVT-G9系列产品，因水泵负载不重，按1：1的比例配置即可。温度传感器选用秦仪公司生产的管道式温度变送器。
    另外根据贵司要求提供用进口变频器取代国产变频器进行改造的报价。

    2、 系统综合报价
    贵司目前的中央空调系统变频改造工程费用如下：（含控制柜体，工/变频转换电路，温度传感器，PID等及安装调试费用，不含变频器本身价格，该项单列）
    序号 变频改造设备 配套电机功率 数量(台) 单价(元/台) 小计(元)
    1     冷冻泵        75KW 1 
    2    冷却泵        90KW 1 
    合计 　 　              2 
    英威腾公司变频器相应型号报价
    Invt-P9-075T4 75KW
    Invt-P9-090T4 90KW
    工程总造价： 
    3、 付款方式
    签订合同后预付30％定金，余款70％在安装调试完3天内付清。

   五、中央空调系统经变频改造后的性能
 
    （1）采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到大限度的节能。
    （2）由于降速运行和软启运，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，tigao了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，tigao了系统的可靠性。
    （3）系统具有各种保护措施，使系统的运转率和安全可靠性大大tigao。
    （4）变频调速闭环控制系统与原工频控制系统互为互锁，不影响原系统的运行，且在变频调速闭环控制系统检修或故障时，原工频控制系统照样可以正常运行。

 引言

近几年随着我国经济建设的快速发展，在能源供应上很多地区都出现电力资源紧缺的状况，因此许多电厂纷纷进行新建或扩建改造。深圳西部电厂原有4台（#1—#4）300MW 机组，为tigao发电能力又续建#5、#6机组（2×300MW）。西部电厂原有两列化学水处理系统，续建工程的化学水处理系统扩建一列100~140m3/h化学除盐系统，其余设备与已有化学水处理系统共用。原有化学水处理系统使用传统的模拟屏方式进行监控，自动化水平不高并且效率很低。续建2台机组后，废除原有化学水处理系统的控制系统，将原有化学水处理系统和扩建的一列化学水处理系统统一采用一套冗余PLC控制系统进行集中控制。

2 化学水处理系统工艺流程

2.1.化学水处理系统流程
原有化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。通过对现有系统运行状况的现场调查和对水质分析报告分析，自来水中的悬浮物含量较高，严重地污染了活性炭和离子交换树脂。因此，续建工程增加3台高效纤维过滤器对自来水进行深度过滤处理。
续建化学水处理系统流程为：自来水→蓄水池→升压泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器→阳离子交换器→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵。
2.2. 续建工程与原有系统的连接及运行方式
原有120t/h出力的一级除盐+混床设备2列，续建工程仅再扩建1列出力为120t/h的同样设备。除盐水泵、再生水泵、压缩空气系统、酸碱再生系统和废液处理系统与原有系统共用。
3台高效过滤器采用并联运行方式，正常工况2台运行，1台备用。高效过滤器不仅对续建工程所需的自来水进行预处理，而且对原有系统的自来水也进行预处理。
2台活性炭过滤器和一级除盐设备构成一个系列，采用串联运行方式，正常工况2列运行，一列备用。其中每系列的2台活性炭过滤器，当水质好时1台运行（去除游离余氯），1台备用；当进水水质恶化时2台同时运行（去除有机物）。
混床采用并联，正常工况2台运行，1台备用。
3套一级除盐单元与3台混床之间设有切换阀门，受已有系统的限制，仅#1一级除盐设备和#1混床与#2一级除盐设备和#2混床可以同时交叉运行，#1一级除盐设备和#1混床与#3一级除盐设备和#3混床可以同时交叉运行。机组启动时，上述3列设备同时投入运行，满足大的补给水量。

3 系统配置

系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成功能强大的监测与控制系统，计算机上安装Inbbblutiong公司的FIX7.0工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统和强大的工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制。
PLC选用德维森公司PPC11冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由通讯处理器和PPC11系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用高性能的工业以太网总线传输网络，实现信息的可靠、安全、稳定的传输。
上位计算机系统安装与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属，工业以太网已达到高传输安全性和可靠性要求，现已广泛用于程序维护、向MIS和MES系统传递工厂数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率（目前达到100M）、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样（双绞线、光纤、同轴电缆）、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。
通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。
4 控制功能
水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的可靠用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。

一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。当混合离子交换器出水导
电率和二氧化硅超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。高效过滤器和活性碳过滤器由PLC实现自动控制，也可采用键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。当其进出口压差超过规定值，或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入反洗程序。以上操作以前都由操作人员执行，执行新系统后上述操作都可以不需要操作人员干预。
中间水箱水位由PLC实现自动控制（通过调节阳床入口调节阀），使一级除盐系统投运时中间水箱水位稳定在正常位置。中间水泵启停与中间水位联锁，低液位启泵、高液位停泵，保证中间水泵的安全使用。
阀门、泵等的控制状态显示，自动／手动／就地操作和选择联锁。系统所有liuliang、压力可在操作界面上实时监视，原水liuliang、阴床出口liuliang、混床出口liuliang显示积算并作历史纪录，可分别查看一级除盐、混床再生制水量。
系统控制每列除盐装置的投运、停止和再生程序、自动加酸加碱程序、自动/半自动启动另一列除盐装置程序等。对于顺控设置必要的分步操作、成组操作或单独操作等，并有跳步、中断或旁路等操作功能。系统投运以及活性炭清洗、一级除盐再生和混床再生可由系统自动完成或操作员步延、步进手动干预，在操作站界面上显示各步骤设定时间和剩余时间以及步进、步延指示等。
5 结束语
深圳西部电厂化学水处理系统全部改造完成后于2003年7月正式投运，经过改造后自动化控制水平明显tigao，制水量由原先的平均每小时120m3tisheng到平均每小时140—160m3，完全保证了6台发电机组的用水需要。由于控制水平的tigao，制水过程中产生的废水量明显减少，起到了一定环保节能效果。系统高度的可靠性和直观简易的操作性使得控制中心值班室由原来的2人值班该为1人值班，大大节约了人力成本。该系统建成后运行可靠，生产效率明显tigao，因此受到用户的好评，并经常成为其它电厂同行参观效仿的对象。