西门子6ES7223-1BM22-0XA8常备现货

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1 概述:
       随着我国热电事业的发展，锅炉给煤系统的调速问题越来越受到各热电厂的重视，目前应用得比较多的调速系统是滑差调速，它的控制方式比较典型可靠，但其存在着调速精度差、范围窄、线性不好、能耗高等缺点，而变频调速系统的特点正好克服了传统调速系统的不足，具有效率高、无转差损耗、调速范围宽、特性硬、精度高、起制动方便灵活、能耗小的特点，既具有交流感应电机的长处，又具有直流电机的调速性能，有非常显著的节能效果。
        鉴于以上比较，同舟能源有限公司3台75T/H的双炉排链条炉的给煤、炉排的调速选用了变频系统，同时通过与DCS的智能接口，实现锅炉燃烧系统的自动控制。

2 工艺要求及系统总体结构
         南通新兴热电有限公司锅炉的燃烧过程调节系统，要求在不同的负荷条件下，保持主汽压力的恒定，通过调节进入炉膛的燃料量及空气量，使锅炉的蒸汽产量与汽轮机的耗汽量及供热量相平衡 。而进入炉膛的燃烧量的调节则是通过改变给煤机的转速来实现的。为此选用了变频器，由变频器来调整给煤电机三相交流电的电流和频率，以实现给煤机转速的控制。同时炉排速度的调整及运行状况与给煤关系较大，故它的速度调整也选用了变频器。由于每台炉有甲、乙侧2台炉排及2台给煤电机，这样每台炉共采用了4台变频器。为了节省控制盘盘面空间，减少端子布线，选用了一种集中操作控制的操作显示器。通过它来同时控制4只变频器的运行，从而控制给煤及炉排电机的运转速度，tigao控制的jingque度，以及控制的及时性和准确性，保证锅炉安全经济地运行。同时，该操作显示器还可与本公司DCS系统相连接，接受DCS的4－20MA信号共同完成燃烧系统的自动调节。另外，本系统还引入了一套小型可编程控制器，以保证系统中的某一电机发生故障时，连锁其他设备，使之停止或处于某一状态。

3 系统的实现
3.1 系统的配置
3.1.1 变频器
        它是本系统的核心部分，选用了SANKEN通用型变频器SAMCO－IF系列，它适用于感应电动机的调速驱动，其内部配备了高性能的32位微处理器，故此装置功能齐全，操作方便。
3.1.2 操作显示器
        该设备选用HCS－51系列单片机作为核心器件，组成了一个智能型操作显示器。其内部主要元器件选型如下：选用ATM89C51作为CPU，节省了外部程序存储元件；选用TCL2543多路A/D转换芯片 ，利用其A/D转换时间短的特性，保证了控制的实时性。选用8253定时器辅以简单的外围电路，使用脉宽调制方式，实现多路D/A输出。整个手操器硬件结构紧凑，操作方便，功能强大，扩展性能好 。
3.1.3 可编程控制器(PLC)
本装置选用了超小型NB2富士电机可编程控制器。它的大优点是体积小、价格低、功能强、能任意扩展。
3.2 系统的功能
3.2.1 变频器
        IF系列变频器共有151项功能选择，每项又有多种选择，以供不同的用户选用，因此，要用好变频器，并充分发挥它的功效，首先就必须对它的功能有所了解，针对具体的应用场合及运行情况 ，合理进行选择，尤其对一些特殊的功能设定，要找出一个较合适的设置参数，使本系统中各设备间的相互匹配达到佳状态，必须通过多次的调整。如CD083原设定为10，试运行后发现信号抖动非常大，电机转速变化频繁，经反复修正后，CD083设置为210，此时运行情况较好，既保证了信号的稳定性，又确保了数据采集的实时性。
2 3.2.2 操作显示器
对于可同时下挂4台变频器的操作显示器，它具有以下功能：
(1)控制方式
①给煤机：可实现自动/手动、同操/单操控制。
自动控制：接受DCS的自动调节信号，控制给煤转速。
手动控制：一旦控制系统扰动量较大或出现故障时，运行人员则通过操作器面板上的键盘来控制给煤转速。
同操：正常情况下，锅炉甲、乙侧两台给煤机的转速在原有转速的基础上按各给煤机的转速比同时增加或同时减少。
单操：甲、乙侧给煤机的转速根据锅炉两侧的燃烧情况分别操作。
       手动控制时可以单操也可以同操。当负荷不变，运行人员在调整燃烧状况时，往往需将系统切至手动，单操方式下调整相应给煤机的转速，使锅炉运行工况达到佳。而当负荷变化时，通过逐台调整各给煤机的转速来响应负荷的变化是不理想的，这时将控制方式切到同操，使甲、乙侧给煤机在原有转速的基础上同时加速或同时减速，以充分tigao锅炉的运行质量。当燃烧状况稳定后，将系统投入自动方式。
②炉排：炉排的操作不介入燃烧自动控制，只有手动控制方式。由操作人员根据锅炉运行情况在操作面板上设定，以保证锅炉的完全经济燃烧。同时它也有同操/单操功能，控制方式与给煤的同操/单操控制相同。
(2)显示
①采用数码方式显示各被控对象的转速。
②采用指示灯方式指示各被控对象的操作方式。
③用指示灯指示变频器的运行状况(过载、故障等)。
(3)调节信号
调节信号为4～20mA。
(4)设有制动装置
在事故情况下及紧急停炉时，通过操作显示器面板上的开关可迅速停止给煤或炉排电机。
3.2.3 可编程控制器(PLC)
        南通新兴热电有限公司锅炉燃烧系统的连锁保护回路逻辑关系较为复杂，利用PLC接受电气及本系统来的开关量输入信号，经逻辑运算后输出一开关量信号去控制相应电机的启停。这样，不仅节省了大量继电器，节省了内部连线及空间，也大大tigao了系统的可靠性。具体的运行逻辑控制要求有：
(1)送风机故障：连锁停二次风机、给煤机。
(2)甲或乙侧任一台二次风机跳闸：连锁停相应侧给煤机。
(3)甲或乙侧任一台炉排电机跳闸：连锁停相应侧给煤机。
(4)甲或乙侧任一台主给煤机跳闸：连锁停相应侧给煤机。
(5)甲和乙侧给煤机停：连锁停二次风机、送风机、引风机。

1、引言

        毛纺工艺较复杂，各工序所用的设备品种、规格较多，主要的毛纺机械分为精梳毛纺机械和粗梳毛纺机械两大类，精梳毛纺机械有洗毛机、和毛机、梳毛机、精梳机、针梳机、粗纱机、细纱机等。粗梳毛纺机械有和毛机、粗纺梳毛机、环锭细纱机、立锭细纱机等，其中洗毛机、和毛机目前使用的电控系统较简单、单电动机传动、不变速和简单变频调速，而梳毛机、精梳机、粗纱机、细纱机、立锭细纱机等近年来自动化技术水平发展较快，普通推广应用了变频调速、计算机、可编程控制技术等，并取得了较好效果，本文主要介绍变频器在精纺梳毛机、毛粗纱机和毛细纱机上的应用例。

2、半精纺梳毛机

        半精纺梳毛机用于化纤仿毛半精纺制条，满足纤维的精细梳理要求，主要设备组成为：自动喂毛机→开毛辊→后饧林→后道夫→除草装置→主饧林→前道夫→自动换筒圈条器。

主要技术特征为：

·工作幅宽（m）:2或2.5；
·出条速度（m/min）:高35-40；
·电子称重精度（g）:1；
·大称重量（kg）:1。

2.1 传动及变频器的选型

         自动喂毛机的钭帘、平帘为单独交流异步电动机传动、变频调速，开毛锟、后饧林、后道夫、除草装置、主饧林等为一台主电动机通过边轴加减速器统一传动，即采用机械速比来保证各单元之间的工艺速比、主电机为交流异步电动机采用变频调速。前道夫、圈条器为单独交流电动机传动、变频调速。

         该机在整个加工过程中，负载基本不变，属恒转矩负载，对调速精度有较高要求，需保持前、后各单元机所要求的速度比不变，因而应选用无速度传感器矢量控制变频器，并配置有RS-485通信口，以便于与PLC通信。

        PLC可编程控制器可选用S7-226CPU,24输入、16输出共40个数字量I/O点，2个RS485通信口，6个独立的30kHz高速计数器，满足本系统需要。

2.2 控制系统

该机为可编程控制器PLC控制，变频调速、触摸屏操作显示如图1所示。

图1 半精纺梳毛控制系统原理框

         PLC的一个通信口（如PORT1）以自由口方式与变频器的PS485通信口进行串行通信连接、PLC的另一个通信口（如PORTO）以PP1协议与触摸屏通信，完成工艺参数的设定、修改、数据显示。

PLC的功能主要有：

（1）与触摸屏通信，完成工艺参数的设定、修改、查询和数据统计显示故障诊断；
（2）与变频器通信，完成控制斜帘、平帘变频器（含电动机）的起动、运行速度和停止；
（3）控制喂毛帘、剥毛辊、毛斗电动机的起、停等逻辑控制；
（4）计算功能：自动喂毛机的自调匀整系将每斗所称的毛的实际重量与工艺设定的重量通过触摸屏送至PLC进行比较，根据重量偏差值经计算后调整喂毛时间即延长或缩短喂毛时间，以保证单位时间内喂入的毛料基本相等，起到了自调匀整的作用。
（5）控制自动换筒动作，当满筒信号（编码器脉冲计达设定值时）送至PLC,PLC控制换筒电磁阀动作，带动气动换筒机构将满筒推出，并拨进空筒，完成自动换筒。

         触摸屏的主要功能是工艺参数的设定、修改、查询和显示，全机的操作和故障诊断显示等设定修改和查询的工艺参数主要有：

·称重—每次喂入量；
·定重—梳毛机出机毛条每米的重量；
·满筒长度—每筒出条毛条长度；
·日期和时间；
·道夫与平帘之间的速比；
·左右称重量不对称大值。

        显示的工艺参数主要有：称重、定重、出条速度、毛条长度、各班产量、近20称喂入不匀率，当前时间和日期以及各频器输出电压、电流和频率等。

自诊断功能主要有：

       诊断左、右皮重超重、喂入不足、喂入超时、左右称重量不对称超限、推毛超时未到位、推毛复位超时不到位、电动机过热（热继电器动作）、平帘、斜帘变频器故障等。

3、毛纺粗纱机

适用于纯毛，人造纤维和合成纤维的纯纺或混纺。该机为悬锭毛纺粗纱机。

其主要技术特征有：

·牵伸倍数4～20；
·捻度范围10～40捻/米；
·高纺纱转速1200r/min。

3.1 电气传动和变步器的选型

主电机10kW交流异步电机传动，变频调速；

卷绕电机5kW交流异步电机传动，变频调速；

龙筋升降电机0.55kW交流异步电机传动，变频调速；

该机主传动电动机的负载属恒转矩负载，即在各种不同运转速度下，所需转矩不变（或基本不变）。恒转矩负载的功率为：

P=ML·n/9550 （1）

可见，恒转矩负载的功率P与转速n成正比。

式（1）中，转矩M1为折算到电动机轴上的转矩，其单位是N·M，转速的单位r/min，功率P的单位是kW。

卷绕电动机负载的属恒功率负载，即在各种不同运转速度下，所需功率不变（或基本不变），其机械特性（转矩与转速的关系曲线）呈双曲线，恒功率负载的阻转矩为：

ML=9550P/n （2）

即恒功率负载的阻转矩ML与转速n成反比。负载的恒功率特性实际上是在一定的速度范围内，因为当速度很低时，受机械强度等的限制，阻转矩ML不可能无限增大，因而实际上，在很低的速度下，恒功率负载将转变为恒转矩负载。

龙筋升降电动机的负载类似起重机负载，龙筋运动为升降往复变化，负载经重往复变化，该类负载电动机应配置直接转矩控制变频器或采用伺服电动机驱动。但因龙筋升降电动机功率小，负载轻，选用矢量控制变频器，采用变频调速也可。

主传动变频器宜选用矢量控制变频器，而卷绕变频器宜选用直接转矩控制变频器。

3.2 控制系统

采用PLC控制，完成粗纱的卷绕成形及牵伸、加捻的同步运行，选用高精度的张力传感器在线检测粗纱张力。该信号送至PLC经数据处理和运算后控制变频器输出频率，调节卷绕电动机的转速以保证粗纱张力稳定，如图2所示，通过旋转编码器检测捻度齿轮的参数和龙筋升降动程变化量，数据经PLC数据处理和运算后控制龙筋的升降。

图2 粗纱张力控制原理框图

采用触摸屏设定纺纱品种，粗纱质量、捻度、锭翼转速以及纺纱定长等参数，通过PLC自动控制卷绕张力的大小以保证少断头的锭翼转速等的匹配关系，显示机器的运行状态，提示故障方式和故障位置，实现人机对话，控制系统如图3所示。

图3 毛纺粗纱机控制系统原理框图

图3中，变频器分别为主电动机、卷绕电动机和龙筋升降电动机调速变频器，线圈为接触器线圈。

4、毛细纱机

适用于纤维平均长度为60～100mm的羊毛、毛型化纤的纯纺或混纺

主要技术特征：

锭数（锭）504、492、480、456等；
锭速（r/min）：10000-17000。

4.1 电气传动和变频器选型

全机主传采用15kW（对456锭）交流异步电动机传动，变频调速。钢领板升降电机380v，180w，吸风电动机2.2kW、3kW各1台。

毛细纱机主传动为恒转矩负载，对调速精度要求较高，宜选用无速度传感器矢量控制变频器为宜。

4.2 控制系统

F2520型毛细纱机采用可编程控制器PLC通过变频器控制电动机调速，使全机速度按预先设定的纺纱曲线运行。系统主要由PLC、触摸屏、变频器、定位控制模块和伺服系统等组成。框图如图4所示。

图4 毛细纱机控制原理框图

本机采用电子凸轮取代传统的机械式凸轮，使钢领板的升降更为平稳。电子凸轮由定位模块（如西门子EM253模块）和伺服电机及其驱动器等组成。

5、结束语

        毛纺机械种类较多，工艺性强，近年来自动技术化水平有了较大tigao，然而，与其它纺织机械（如化纤机械、棉纺机械等）相比，应用变频调速，计算机技术还不够普及、水平还不够高。另外，还有不少毛纺机械至今仍未采用变频调速等高新技术。也就是说毛纺机械的技术改造工作量还较大，需要同行共同为毛纺机械技术水平的tisheng尽力。

 我们日常生产和生活所使用的电源大家都街道是固定频率（50Hz）的交流电。变频技术，就是通过技术手段，来改变用电设备这个固定的供电频率，从而达到控制设备输出功率的目的。变频技术随着微电子学、电力电子、计算机和自动控制理论等的发展，进入了一个崭新的时代，成熟的技术使变频技术的应用进入了一个又一个新的高潮。它是通过变频调速改变轴输出功率，达到减少输入功率节省电能的目的。是感应式异步电动机节能的重要技术手段之一。对于异步电动机通过调速达到节能目的方法很多，如：调压调速,又称为滑差调速；变极对数调速和品闸管串极调速等等，根据不同的负载性质，有针对性的选择。在各种调速节能中，利用变频调速，是异步电动机调速效果好、成熟、有发展前途的节能技术。

在tigao性能的同时，功能上也有较大的扩展，很多专用变频设备附带简易PLC功能，再加上产品价格的降低，为变频器的应用打开了广阔的市场。

  机电设备配合设计原则：电机的大功率必须满足负载下的机械功率和转矩，对于不同的负载，大值并非时时刻刻都发生、负载的变化是非线性的，而电机的输出功率却是恒定的，这就意味着在非大负载时电机输出了相当一部分多余功率，电能也就白白浪费掉了。水泵类就是较典型例子。

水泵类liuliang的控制在过去很少采用转速控制方式，基本上都是由鼠笼型异步电动机拖动，进行恒速运转，当需要改变liuliang时，事实上都采用调节节流阀。这种控制虽然简单易行，能满足liuliang要求，但对电机来讲，从节省能源的角度来看是非常不经济的。生产中很容易检测出来。

    这类设备一般都是长时间运行，甚至一般不停机。在实际检测中发现，除在极短时间liuliang大值外，近90％时间运行在中等或较低负荷状态，总用电量至少有40％以上被浪费掉。这样就造成大量有能源流失，也给企业造成一定的损失。采用变频调速控制，对水泵类机械进行转速控制来调节liuliang的方法，对节约能源，tigao经济效益具有非常重要意义。下面我们以实例来说明

以某酒店750TRT中央空调冷水机组水系统90KW冷冻泵和55KW冷却泵为例：主机制冷是根据温度的变化来工作，是非线性负荷，而水泵电机基本上是线性恒功率输出。1台55KW冷却水泵靠调整阀门来改变liuliang，虽然能满足主机运行要求，但对于电机来讲节电的意思不大，阀门的全开和全闭，电流在107A—97A之间变化，平均节电不足7％。通过改造采用温度控制为主，压力控制为铺进行闭环变频控制水泵电机，水泵电机平均节电率都在30％以上；90KW冷冻水泵电机靠调节阀门电流在163—148A之间变化，平均节电不足6％，经闭环控制变频调速改造后，节电率平均也在30％以上。

为什么会有这么大节电空间呢？上海工控节能专家给出了答案：因为中央空调系统设计时的大容量是以人流、气温、空间散热三项极限指标为依据来计算的（即人流大、气温高、空间散热差），平时出现这种情况的概率极低，从经验上讲不到10%，空调系统大部分运行时间都在中、低负荷状态，空调主机的负荷曲线是非线性的，而水系统的水泵负荷是线性恒功率的，以满足主机的大负荷为标准。这样在主机非大负荷时水泵就必然存在着电能浪费空间。通过变频调速控制使水泵电机的负载曲线符合或接近空调主机的负载曲线。