6ES7214-2AS23-0XB8规格参数

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1.概述

恒压供水控制系统的基本控制策略是：采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网liuliang变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。

随着电力电子技术的发展，电力电子器件的理论研究和制造工艺水平的不断tigao，电力电子器件在容量、耐压、特性和类型等方面得到了很大的发展。进入90年代电力电子器件向着大容量、高频率、响应快、低损耗的方向发展。作为应用现代电力电子器件与微计算机技术有机结合的交流变频调速装置，随着产品的开发创新和推广应用，使得交流异步电动机调速领域发生一场巨大的技术革命。目前自动恒压供水系统应用的电动机调速装置均采用交流变频技术，而系统的控制装置采用PLC控制器，因PLC不仅可实现泵组、阀门的逻辑控制，并可完成系统的数字PID调节功能，可对系统中的各种运行参数、控制点的实时监控，并完成系统运行工况的CRT画面显示、故障报警及打印报表等功能。自动恒压供水系统具有标准的通讯接口，可与城市供水系统的上位机联网，实现城区供水系统的优化控制，为城市供水系统提供了现代化的调度、管理、监控及经济运行的手段。

2.控制方案

在住宅小区水厂的管网系统中，由于管网是封闭的，泵站供水的liuliang是由用户用水量决定的，泵站供水的压力以满足管网中压力不利点的压力损失ΔP和liuliangQ之间存在着如下关系：

ΔP=KQ2；
式中K—为系数

设PL为压力不利点所需的低压力，则泵站出口总管压力P应按下式关系供水，则可满足用户用水的要求压力值，又有佳的节能效果。

P=PL+ΔP=PL+ KQ2；

因此供水系统的设定压力应该根据liuliang的变化而不断修正设定值，这种恒压供水技术称为变量恒压供水，即供水系统不利点的供水压力为恒值而泵站出口总管压力连续可调。

典型的自动恒压供水系统的结构框图如图1所示；系统具有控制水泵出口总管压力恒定、变liuliang供水功能，系统通过安装在出水总管上的压力传感器、liuliang传感器，实时将压力、liuliang非电量信号转换为电信号，输入至可编程控制器（PLC）的输入模块，信号经CPU运算处理后与设定的信号进行比较运算，得出佳的运行工况参数，由系统的输出模块输出逻辑控制指令和变频器的频率设定值，控制泵站投运水泵的台数及变量泵的运行工况，并实现对每台水泵根据CPU指令实施软启动、软切换及变频运行。系统可根据用户用水量的变化，自动确定泵组的水泵的循环运行，以tigao系统的稳定性及供水的质量。

3.系统功能

该系统选用FR-500日本三菱变频器。该系统中具有功能：

3.1自动切换变频/工频运行功能

变频器提供三种不同的工作方式供用户选择：

方式0：基本工作方式。变频器始终固定驱动一台泵并实时根据其输出频率：控制其他辅助泵启停。即当变频器的输出频率达到大频率时启动一台辅助泵工频运行、当变频器的输出频率达到小频率时则停止后启动的辅助泵。由此控制增减工频运行泵的台数。

方式1：交替方式，变频器通常固定驱动某台泵，并实时根据其输出频率，使辅助泵工频运行，此方式与方式0不同之处在于若前一次泵启动的顺序是泵1→泵2，当变频器输出停止时，下一次启动顺序变为泵2→泵1。

方式2：直接方式。当启信号输入时变频器启动台泵当该泵达到高频率时，变频器将该泵切换到工频运行，变频器启动下一台泵变频运行，相反当泵停止条件成立时，先停止先启动的泵。

3.2 PID的调节功能

由压力传感器反馈的水压信号(4-20MA或-5V)直接送入PLC的A/D口(可以通过手持编程器)，设定给定压力值，PID参数值，并通过PLC计算何以需切换泵的操作完成系统控制，系统参数在实际运行中调整，使系统控制响应趋于完整。

3.3“休眠”功能

系统运行时经常会遇到用户用水量较小或不用水(如夜晚)情况，为了节能，该系统专用设置了可以使水泵暂停工作的“休眠”功能，当变频器频率输出低于其下限时，变频器停止工作，2＃、3＃泵不工作，水泵停止(处于休眠状态)。当水压继续升高时将停止1泵，当水压下降到一定值时将先启动变频器运转2＃泵或3＃泵，当频率到达一定值后将启动1＃泵调节2＃或3＃泵的转速。

“休眠值”变频器输出的下限频率PR507设置。 

“休眠确认时间”用参数PR506设置，当变频器的输出频率低于休眠值的时间如小于休眠时间td时，即td＜tn时变频器继续工作，当td＞tn时变频器将进入休眠状态。

“唤醒值”由供水压力下限启动，当供水压力低于下限值时由PLC发出指令唤醒变频器工作。

经测试“休眠值”为10HZ。 “休眠确认时间”td:20s “唤醒值”70%

3.4通讯功能

该系统具有计算机的通讯功能，PLC变频器均提供有RS232或485接口PLC可选用西门子的S7-200计算机可以与一套或多套系统进行通讯，利用计算机同时可以监测：电流、电压、频率、转速、压力等也可以控制变频器的各类参数。

此外该系统还具有手动/自动操作，故障报警，运行状态，电流，电压、频率状态显示缺水保护等功能。

4.运行特征

以三台水泵的恒压供水系统为例，系统在自动运行方式下，可编程控制器控制变频器软启动1#泵，此时1#泵进入变频运行状态，其转速逐渐升高，当供水量Q<1/3Qmax时（Qmax为三台水泵全部工频运行时的大liuliang），可编程控制器CPU根据根据供水量的变化自动调节1#泵的运行转速，以保证所需的供水压力。当用水量Q在1/3Qmax<Q<2/3Qmax之间时，1#泵已不能满足用户所需的用水量，这时可编程控制器发出指令将1#泵转为工频运行，并软启动2#泵，使2#泵进入变频运行工况，2#泵的运行转速由用户用水量决定，以保证供水系统不利点所需的供水压力。当外需供水量Q为2/3Qmax<Q<Qmax时，可编程控制器发出指令再将2#泵置于工频运行状态，同时软启动3#泵进入变频运行工况，此时3#泵的运行转速由用户的用水量确定，以保证供水系统不利点的供水压力恒定。

当外供水量减少至1/3Qmax<Q<2/3Qmax之间时，3#泵的转速逐渐降至接近于零，此时可编程控制器发出1#泵退出运行指令。在3#泵退出运行后，3#泵的转速逐渐升高，继续处于变频运行工况，其转速仍由外供水量决定。当外供水量继续减少至Q<1/3Qmax时，可编程控制器发出2#泵退出运行指令，此时3#泵仍处于变频运行工况。当外供水量再增至1/3Qmax<Q<2/3Qmax之间时，3#泵转为工频运行状态，可编程控制器发出1#泵软启动指令并使其进入变频运行工况，如此往复循环以实现系统的恒压供水。

5.系统经济效益分析及系统优点

5.1经济效益分析

变量泵的功率N1、供水量Q1与泵转速n 1三者的关系如下式： N1/Q1=（n 1/n）3 Q1/Q= n 1/n 式中Q—额定liuliang，Q1<Q N—额定liuliangQ时的轴功率 n—水泵的额定转速 因额定liuliangQ=时，n=，N=，若n 1=90%n时Q1=90%Q，N1=72.9%N，即可节电27.1%。若n 1=80%n时Q1=80%Q，N1=51.2%N，即可节电48.8%。

5.2系统优点

5.2.1恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。

5.2.2由于变量泵工作在变频工况，在其出口liuliang小于额定liuliang时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。

5.2.3因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。

5.2.4水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。

5.2.5由于变量泵工作在变频工作状态，在其运行过程中其转速是由外供水量决定的，故系统在运行过程中可节约可观的电能，其经济效益是十分明显的。由于其节电效果明显，所以系统具有收回投资快，而长期受益，其产生的社会效益也是非常巨大。

一、前言
河北省能源结构长期以煤炭为主，占总能源消费的89%以上，电力、燃气的消费相对较少，这种能源品种结构的不合理，造成全省城市大气污染严重。因此，必须大力调整能源结构，大量使用天然气等洁净能源，使全省的资源、环境、经济协调发展。天然气具有煤炭、石油所无法比拟的环保优势。我国的天然气开发利用虽起步较晚，但在目前和今后相当长的时间内，将得到大力发展，这就为河北省利用天然气资源提供了一个历史契机。河北省天然气利用一期工程即陕京线北京—石家庄支线，是关系到河北省工业生产、人民生活、减少大气污染、改善和tigao环境质量的大事，涉及各行各业与千家万户，关系国计民生。建设该工程的主要目的就是：调整河北省的能源结构，tigao城镇居民生活质量，减少大气污染、改善和tigao环境质量。
二、概述
河北省天然气利用一期工程是河北省重点工程，省长一号工程。该工程设计年输气能力15×108m3年。始于陕京输气管道二站村阀室，终点为石家庄末站，沿线共经过15个县、市、区，全长201.7km。主管线管径φ508，设计压力6.3MPa。沿线共设4座工艺站场，7座截断阀室。
自动控制采用集中监控及数据采集系统（SCADA系统），调度控制中心设在石家庄末站，由调度中心对沿线各站场的生产运行进行数据采集、监测和控制，各站设PLC站控系统。合理的工艺水平、高精度的交接计量、调压技术和先进自控水平，使本工程达到了九十年代末世界先进水平。
三、输气站场工艺简介
本工程沿线共设置4座工艺站场，分别为：涿州首站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站。每座站场在设计时均考虑投产初期气量较小的情况，并设有反输流程，在条件允许的情况下，天然气从石家庄输至涿州，向沿线各城市供气。
全线总体流程示意图




涿州首站站内分为两个部分，一部分包括天然气进站截断放空、天然气分离、天然气计量（上游），该部分由北京集输公司管理；另一部分包括天然气总计量（下游）以及向涿州市分输部分的调压、计量等。在涿州首站还设有气体在线分析。

保定分输站主要包括清管器收发装置2套、气体进站分离以及向保定市分输部分的调压计量。定州分输站主要包括天然气截断放空和向定州分输部分的分离、调压计量等。
石家庄末站照片

四、 自控系统
4.1 概述
本工程自动控制设计内容包括涿州首站、保定分输站、定州分输站、石家庄末站站控系统和石家庄调度控制中心等。
涿州首站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站的站控系统负责采集站场工艺过程参数和运行状态等，如温度、压力、liuliang及供配电系统等参数，对阀门的开、关和故障状态、火灾报警、可燃气体检测等进行监测。石家庄调度控制中心是管线的管理中心和调度核心，负责对管道沿线的涿州首站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站的运行实行统一调度管理，监视站场重要的运行参数和状态，设定值和各项操作命令能够从调度中心准确地下达到有关站场。站场控制系统和调度中心组成了SCADA系统。
SCADA系统框图



4.2 自控水平
调度控制中心、中间各站场站控系统、现场仪表组成一个三级监测、控制管理的系统模式。
级：为就地仪表、手动和站场系统监控（站场仪表）。
第二级：实现站控系统值班控制室内的集中监视控制（站控系统）。
第三级：石家庄设调度控制中心集中远程监视控制（监控及数据采集系统即SCADA系统）。

4.3 控制方案
本工程仪表及自动化系统的设计、选型以技术先进、经济实用为原则，自控系统采用监控及数据采集系统（SCADA系统）。在石家庄末站设调度控制中心，首站、末站及各分输站均设站控系统监控全站。经过仔细的考察和比选，采用了罗克韦尔自动化ControlLogix 系列PLC构成集中监视、分散控制方案。ControlLogix 系列PLC是罗克韦尔自动化公司新推出的、功能更强大的可编程逻辑控制器。它有以下特点：
模块化：ControlLogix系统的模块化的I/O、内存及通讯接口为用户提供了一种即可组态又便于扩展的系统。用户可以根据需要灵活配置所需的I/O数量，内存容量以及通讯网络。以后当用户需要进一步扩展系统时，可随时添加I/O，内存及通讯接口。大I/O点数为128000。
带电插拔：ControlLogix允许用户带电插拔系统中的任何模块，而不会对模块造成损坏。这样用户就可以在继续维持系统运行的同时更换故障模块。
高分辩率I/O：高16位，可选带自诊断功能模块，I/O故障报告。
高速传送：ControlLogix 所采用的PRODUCER/CONSUMER技术使得数据可以在网络之间，网络的链路之间以及通过背板的模块之间实现有效的高速传送。
高强度工业硬件平台：ControlLogix采用特殊设计的高强度工业硬件平台，从而可耐受振动，高温以及各种工业环境下的电器干扰。
分布式处理：通过Ethernet，ControlNet和DeviceNet网络将处理器连接起来，可以实现分布式处理。
IEC-1131-complaint操作系统：该操作系统提供了真正具有优先级的多任务环境，从而允许用户通过单独排定软件组件来满足自己的应用要求。这就大大tigao了处理器的效率而且降低了成本，因为它可以减少用户整个控制系统的处理器数量。

4.4 系统组成及特点
本系统中冗余的ControlLogix 站控制系统由以下几个部分组成：
两个四槽框架：1756-A4；
两个处理器模块：1756-L55M13；
两个ControlNet模块：1756-CNB/D；
两个冗余模块：1757-SRM；
冗余模块连接电缆：1757-SRC1；
两个I/O框架：包括ControlNet模块，ENET模块，串口通讯模块1756-MVI，相应的I/O模块。用于连接超声波liuliang计、涡轮liuliang计、电动球阀和其它现场仪表设备。主要信号包括4～20mADC、开关信号、RS485接口信号等。
这个冗余系统的主要特点有：
控制系统高可靠性的优化；
完全不需要用户编程；
保证在高优先级任务逻辑控制下的输出的无扰动切换；
切换只需100ms；
支持Logix5555处理器及CNB（D系列以上）模块；
切换相对通过各种网络与冗余框架相连的其它设备来讲完全透明；
从主控制器到从控制器的程序装载过程完全透明；
对主控制器在线进行的设置/命令/编辑自动传递给从控制器；
用户可对切换进行“取消”或“恢复”操作。
ControlLogix 冗余系统与I/O框架用ControlNet连接，与上位机及调度中心通过以太网连接。
4.5 系统功能
站控制系统主要功能：
数据采集、数据处理；
站场设备控制；
现场设备远程控制；
站场正常关闭控制和紧急停车控制；
各系统数据通讯；
各系统时钟同步；
操作员权限控制：操作员身份确认，行为记录；
报警管理：显示所有存在的报警和所有返回到正常状态下没有经过确认的报警情况，显示报警时间；
趋势曲线管理：包括时实和历史趋势曲线；
监视控制画面：准确形象显示现场工艺流程，支持快捷键操作；
报表生成：定时打印生产报表、历史报表等。
上位监控软件使用了开放的面向工业应用的集成开发软件Citect。SCADA系统主通信手段为DDN，同时采用PSTN作为备用通道。调度控制中心的计算机硬件系统由服务器、操作员工作站、工程师工作站、经理终端及报警、报表打印机等组成。为tigao系统的可靠性，服务器和局域网（LAN）采用冗余配置，操作员工作站、工程师工作站等均作为局域网上的一个节点，共享服务器的资源。这样设计不仅技术先进、操作简单，且经过工业生产实践考验具有很高可靠性。软件的配置采用模块化，以便于版本修改和升级。

调度控制中心具备了以下多种功能：
全线工艺流程画面显示；
数据实时采集、显示和存储历史数据；
实时数据和历史数据搜索查阅；
liuliang计算数据表显示；
liuliang分析及计算；
贸易结算管理；
生产报表的生成和打印（日报、周报、月报等）；
报警、事件记录和打印、事故报警预报及追忆；
事故的远程站场紧急停车控制；
系统配置及总貌图显示；
生产运营和调度管理；
与陕—京线调度中心通信。

五、结束语
该工程于2001年6月18日开工，12月19日投产，何少存副省长及省各有关部门的领导参加了开工和投产仪式。该工程当年设计、当年施工、当年投产，创造了多项新业绩。建成投产后，可以调整河北省的能源结构，改善生态环境，tigao城镇居民生活质量，同时带动和促进河北省国民经济的快速和健康发展，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，对推动河北省的天然气事业的发展具有重大意义。罗克韦尔自动化ControlLogix 系列PLC在该工程中，经两年考验，具有运行稳定、可靠性高、程序修改灵活、操作方便等特点，为管线控制系统长周期运行起了非常重要的作用。

剪折弯控制器是结合了国内剪折设备的应用需求而开发出的专用数控系统。该系统以信捷 PLC作为控制器，采用5.7寸彩屏作为人机界面，性能，界面友好，操作方便。

图1：折弯机正面示意图

图2：折弯机侧面示意图

说明：

Ø  对两轴定位控制；对剪板机或折弯机的后挡料进行定位控制；对折弯机死挡块进行定位控制。

Ø  具有单向和双向定位功能，有效消除丝杠间隙。

Ø  具有退让逃料功能，避免后挡料装置与工件的干涉，减少磨损，tigao定位精度。

Ø  开机时可选择自动搜索参考点功能。

Ø  具有断电位置记忆功能，对参数、位置及程序进行现场保护。

Ø  具有多工步编程功能，可以编程达99步，可实现多步自动运行，完成多工步零件一次性加工，tigao生产效率。

Ø  可对多组工艺参数进行保存,更改产品时只需把原工艺配方调出。

画面示例：

（1）运行画面

（2）编程画面

（3）参数画面