西门子6ES7322-1FH00-0AA0详细说明

西门子6ES7322-1FH00-0AA0详细说明

位于胶东半岛的王台镇是**的纺织梳理机械制造基地，也是梳棉机生产制造的较大基地，在这人口只有几万的小镇上几乎云集了上百家的纺织机械生产厂家。这其中，青岛星火集团因其建厂时间早、产品质量可靠，销量大而被誉为“**企业”，所生产的梳棉机销往全国各地。其生产的梳棉机主要有四个机型：A186F、A186H、FA219和FA239，这些机型随着使用的产品档次不同，也划分成不同的档次。前两种是比较低端的，按纽加电机控制；后两种是技术含量较高的，也是销量较好的两种机型，目前在FA219上使用万盛达的SMD变频器，在FA239上使用万盛达的HITECH人机和变频器。 

一．梳棉机及功能简介：

1．梳棉机主要是介于开清棉联合机和并条机之间，主要用途就是用来加工棉纤维和化学纤维，将上道工序开青棉联合机送来的棉（化纤）层进行开松分梳除杂。使所有呈卷曲、块状的棉团成为基本伸直的单纤维状态，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集束成一定规格的棉条，储存于条筒内，供并条工序使用。

2．梳棉机主要特点：
（1）获**的三罗拉剥棉机构，主传动机构，单机滤尘箱；
（2）采用万盛达SMD变频器实现道夫锡林无级调速；
（3）给棉罗拉采用SMD变频电机传动，实现无级调速；
（4）多处皮带传动，运转平稳，噪音底。
（5）新型的**后三固定盖板；
（6）刺辊下装有一套分梳板；
（7）新型优质的金属齿条；
（8）设有数控显示义，无触点传感器，显示出条速度，班产量等工艺参数，及断条，返花故障和多处安全自停装置；
（9）机上四点连续吸，系统间歇吸

3．梳棉机的技术规格：
（1）适应范围：纤维长度22～76毫米纯棉、化纤及其混纺
（2）棉条定量（克/米）：3.5～6.5
（3）适应棉卷规格（毫米）:较大直径550,宽度980
（4）适应清梳联输出棉层定较（克/米）:450～1000
（5）产量（公斤/小时）:较高50输出速度（米/分）87.3～155.2
（6）输出速度（米/分）87.3～166.2
（7）总牵伸倍数:67.5～128.5
（8）刺辊工作转速（转/分）:930 800
（9）道夫工作转速（转/分）7～64
（10）锡林工作转速（转/分）:360 330 428
（11）盖板根数（工作盖板/盖板总数）：41/106
（12）盖板速度（毫米/分）：
纺棉：140.8 184.1 240.7 341.9
164.3 214.8 280.9 398.9
纺化纤:90.8 129.1 168.8 220.6 313.4
（13）附加梳理部件：刺辊分梳板1块
后固定盖板3根
前固定盖板3根
（14）适用棉条筒（毫米）直径：600 高度：900 1100
（15）吸尘：
机上连续吸风机排风口处：
排风量2400米3/小时 静压-49～98帕
机上机下间歇吸吸口处：
吸风量3000米3/小时 静压-2000帕
（16）总装机功率：5.72千瓦
（17）占地面积（长×宽）：3523×2096毫米
（18）机器净重（公斤）：约4500

二：产品明晰

万盛达HITECH触摸屏：PWS6600S-S 一台
万盛达LENZE SMD变频器： ESMD152L4TXA 一台
ESMD751L4TXA 一台

三：结构分析

目前在梳棉机上已经在使用万盛达HITECH人机和LENZE SMD变频器，HITECH触摸屏主要是控制和显示出条电机和道夫电机这两个电机速度，以及各个班组的产量。清晰的画面和**高的稳定性**出客户的想象！出条速度电机和道夫速度电机由万盛达SMD变频器控制，**小灵巧的外型既为客户增加了美感，也节约了安装空间。使用梳棉机的现场情况一般比较潮湿和闷热，尤其在夏季，对变频器散热要求比较高，之前客户使用的变频器经常报过热警报，客户不得不多加电扇才能使设备正常工作。自使用HITECH触摸屏和LENZE SMD变频器以来，情况大有好转，即使在电控箱上风扇坏掉的情况下，变频器工作一切正常，也充分说明伦茨变频器的散热效果比普通变频器要好很多，从而使客户的设备质量更好，**度更高。

四．总结

1．利用万盛达的高品质产品提升自己设备的档次

万盛达HITECH人机和伦茨SMD变频器在大陆销售十余载，良好的品质和过硬的技术支持让客户的设备提升一个档次，无论是色彩亮度还是背灯寿命等硬件都让在和对手的竞争中处于技术良好地位！

HITECH人机： 质量可靠，技术良好，突显档次。

LENZEN SMD变频器：体积小；可靠性高；世界**品牌；界面简单，调试方便；散热效果*。

2．充分利用万盛达的服务网络，给客户提供及时周到的服务

梳棉机是产量非常大的一个纺机机型，其客户分布全国各地，甚至在县城或者村庄，而万盛达在全国有十三家办事处以及分布广泛的经销体系，良好的售后服务体系，可以给客户提供强有力的技术支持。

一、概述

随着交流变频调速技术在各行业的应用发展迅速，变频调速在频率范围、动态响应、低频转矩、功率因数、工作效率等方面是以往的交流调速方式无法比拟的，并且在节约能源、提高经济效益等方面发挥了巨大作用。

转炉炼钢具有显著的的周期性和连续性特点，生产一炉钢需要30-45min，其中供氧（吹炼）过程为15-20min，一半以上为非吹炼时间，此时风机没有必要高速运行，如将其切换至低速节能状态，可节省大量能源，同时减少设备损耗，对提高设备利用率也十分有益。目前国内转炉一次除尘多采用液力耦合器，但由于存在转差损耗等，节能效果不理想，且设备故障率较高。交流变频技术是电气传动技术发展的必然趋势，它不仅调速曲线平滑，调速范围广，效益高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果好，对风机、泵类设备而言是较佳的节能手段，平均节能效果可以达到30%以上。但是在大功率电机上尚未得到推广。究其原因，主要有二：一是大功率电动机供电电压高（3～10 kV），而目前变频器开关器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的难题;二是高压大容量变频调速装置技术含量高、维护难度大、造**，而负载多数情况下都是直接关系生产、生活的重要设备，大多数用户对它的性能和可靠性心存疑虑，不敢大胆采用。

我厂通过对多家单位实际应用效果的多方考察，选用了西门子Simovert MV中压变频器。

二、系统结构及特点

西门子SIMOVERT MV中压变频频器拥有以下显著特点:

（1）、SIMOVERT MV系列变频器采用传统的交—直—交变频器结构，整流部分采用12脉冲二极管整流器，逆变部分采用三电平PWM逆变器。该系列变频器采用传统的电压型变频器结构，通过采用耐压较高的HV—IGBT模块，使得串联器件数减少为12个，随着元件数量的减少，成本降低，方案变得简洁，有助于提高可靠性。良好的输入输出波形;满足IEEE-519标准，效，使用简单，便于维护，采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备较强的过载能力。

（2）、SIMOVERT MV系列变频器的逆变部分采用传统的三电平方式，所以不可避免地会产生比较大的谐波分量，这是三电平逆变方式所固有的。因此SIMOVERT MV系列变频器的输出侧需要配置输出滤波器，以获得具有低谐波分量的基本正弦电流特性以及较佳的转矩特性，同时电机的损耗可以降到较低。另外HV—IGBT优点是每次通断电的瞬间电流和电压可以完全控制，dV/dt可以调节，从而减轻对电机绝缘的损坏。

（3）、系统提供多种控制模式，包括线性V/F控制，平方V/F控制，可编程多点设定V/F控制，磁通电流控制，无测速矢量控制，闭环矢量控制等。通过速度反馈选板可构成带反馈的矢量控制闭环，从而可大大提高除尘系统的控制精度和稳定性。

（4）、当该变频器工作于限流状态时，不受输出短路的影响，这就避免了当发生电机或电缆短路等故障时，造成变频器功率元件损坏的现象。

（5）、高性能及成熟的全数字化SIMADYN D控制系统可用作开环控制和闭环控制平台，它具有灵活的标准软件，速度较快的全数字化32位信号处理器，便于操控和观测的良好用户界面，本地诊断程序以及通过调制解调器的远程诊断功能。SIMVOERT MV模块化设计不仅使系统结构十分紧凑，而且也增强了系统的维修便利性，因而提高了系统的可利用率:运行的情况下风扇在半小时内完成更换。不必使用特殊工具，只需5min完成IGBT功率模块的更换工作，光纤触发装置UEL采用可插式结构。SIMADYND控制板以及供选用的调制解调器接口卡也都是插入式。模块错误信息的时序记忆功能可迅除整个传动系统的故障，例如:断路器、电网欠电压或过电压、变压器监测、风扇故障、电机监测，IGBT监测、直流环节电压、接地故障监测、辅助电压监测。

（6）、该变频器具有强大的通信功能，在风机除尘工艺系统中，炉前工艺吹炼状态识别可通过PLC方便实现。由于采用了现场总线技术，该变频器与上位PLC系统之间只需通过Profibus通信模块和一根通信电缆实现联结，减少了操作台及控制台之间大量的电缆连接及因此带来的诸多问题。

三、工艺特点

炼钢的工艺过程以及风机特性是我们选择中压变频器的主要原因。

炼钢厂氧气**吹转炉，在吹炼过程中产生大量的烟气，用风机抽取烟气经一文、二文水过滤除尘。大部分国内厂家采用液力耦合器，降低电能消耗，但效果不佳;如果采用中压变频调速，通过网络通信，及时判断炉前吹炼状态，进而改变风机转速来调节输出风量，这不但方便有效，还可节省大量的电能。

从风机的工作特性来看，调速控制与风门控制调节风量比较，有着更高的节能效果，通过图1风机的特性曲线可以说明其节能原理。图中，曲线1为风机在恒速（n1）下的风压-风量（H-Q）特性，曲线2为管网风阻特性（风门开度全开）。设工作点为A，输出风量Q1为**，此时风机轴功率N1与Q1H1的乘积面积AH1OQ1成正比。

根据工艺要求，风量需从Q1降至Q2，有两种控制方法：一是风门控制，风机转速不变，调节风门（开度减小），即增加管网阻力，使管网阻力特性变为曲线3，系统工作点由A移到B。由图可见，风压反而增加，轴功率N2与面积BH2OQ2成正比，减少不多

另一种是调速控制，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的的比例定律，画出在转速n2下的风压-风量（H-Q）特性，如曲线4，工作点由原来的A点移到C点。可见在相同风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3与面积CH3OQ2成正比，显著减少，节省的功率损耗ΔN与Q2ΔH的乘积面积成正比，节能效果是十分明显的。

由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压与转速的平方成正比，轴功率与转速的三次方成正比。当风量减少，风机转速下降时，其功率低很多。例如，风量下降到80%，转速也下降到80%，轴功率将下降到额定功率的51%。如果风量下降到50%，功率将下降到额定功率的12.5%。考虑到附加控制装置效率的影响，这个节电效果也是很可观的。

四、系统调试过程中的问题

风机在起动过程中，其阻力矩随着转速的上升而迅速上升的。当起动完毕后，阻力矩达（0.6～0.9）Me，而转炉风机起动初期，由于滑动轴承中的油膜尚未形成，呈现的静摩擦阻力矩较动摩擦阻力矩大，并且运行环境中，CO等气体残污粘结，也影响了电动机的起动转矩。由于风机是单吸双支撑结构，启动时轴向力较大，在短时间内风机很难快速启动，有时过流30%可持续10s以上，因此时常造成变频器过负荷保护性停机。针对这一状况，我们做了以下调整：

（1）、增加启动时间，减少启动负荷。启机一般都在转炉吹炼之前，此时管路内的空气为冷态（冷态空气密度比热态空气密度要大），达到相同出口风量时，势必会多做功，系统负荷加重。为减少风量，我们将机前调节阀开度打到允许范围内的较小程度，约10°，转炉二文喉口调节阀设定为12°。整个启动过程机入口风量可控制在20000m3/h以内。

（2）、由于风机启动时工况比较特殊，在此期间会发生短时电流**过额定电流1.3倍左右（额定电流：175A，峰值电流：210A）。经过我们多方查证，认为这是变频器允许的。变频器对短时过电流的保持时间可做调节，较大值为30s，我们经过反复实验，12s完全满足了我们的需要。

（3）、由于我厂的高压电网时常产生波动 ，使得变频器经常出现35KV过电压故障，需进行内部复位，后来将变频器输入电压范围由原来的±5%改为±10%后故障。

（4）、由于PLC系统选用的是AB公司生产的产品，而变频器选用的是西门子厂家生产的产品。在投产初期，经常出现通信连接不上等问题，这就使得变频器必须直接从操作台上取风机的高/低速开关量信号，实现对风机的高/低速转换控制。由于这样操作工相当于手动控制，而且还必须由炉前操作工通知当前转炉的生产状态才能进行相应的手动高/低速转换动作，给生产带来了很大的不便。针对这一问题，我们购买了一块第三方SST-PFB-CLX模块，通过对该模块的配置，建立了以SST-PFB-CLX模块为主站，变频器为从站的通信模式，这样相应的就在原来的控制程序中添加了通信程序，PLC将采集到的信号进行内部处理后向变频器发出运转指令，变频器经过处理实现风机的高/低速调程，从而完成了西门子变频器与A-B PLC之间的通信，实现风机随转炉兑铁和出钢完毕的高低速自动转换。整个过程*人工干预，不仅降低了操作工的劳动强度，同时也为后来的转炉煤气自动回收提供了条件。

从投产后的应用效果来看，变频器限制了起动电流，减少起动时的峰值功率损耗;改善电网功率因数，变频器使系统功率因数保持在0.95以上;电动机启停时机械的冲击，延长了风机使用寿命，减少维护量;系统压力降低，缓解管道的压力和密封等条件，延长使用寿命;电机和风机运转速度下降，润滑条件、传动装置的故障率都得以下降。

五、效益分析：

吹炼时，风机运行速度为1000r/min，电机电流平均值I1=100A。

非吹炼时，风机运行速度为600r/min，电机电流平均值I2=40A。

风机每年运行时间按330天计算。

连续生产时，每炉吹炼周期35min，其中17min为吹炼时间，18min为等待时间。一台转炉每天平均生产40炉钢，则

每天吹炼时间t1： 40×（17÷60）=11.3小时

每天非吹炼时间t2：24-11.3=12.7小时

风机高速时（吹炼状态）电机消耗平均功率：

P1=√3×Ue×I1× CosΦ=√3×4000×100×0.86=596KW

风机低速时（非吹炼状态）电机消耗平均功率：

P2=√3×Ue×I2×CosΦ=√3×2400×40×0.86=143KW

全天用电量计算：

W1=P1×t1+P2×t2=596×11.3+143×12.7=8551 KWh

不采用变频器，用电量与风机始终高速运行相差无几，为

W1=P1×（t1+t2）=596×24= 14304 KWh

一台风机一年节省的电能（每度电0.4元）：

330×（14304-8551）×0.4=75.9万元

从上面的计算可以看出，采用变频器实现转炉风机调速，节能效果和经济效益十分可观。

六、结束语

转炉一次除尘系统投入变频器后实现了风机的高低速自动转换过程，由于中压变频器的高可靠性使得一次除尘系统故障率降低，明显减少了转炉停吹的次数，与国内同类型钢厂比较，采用变频器进行调速的钢厂较未采用变频器实现调速的钢厂由于风机原因的减产大减少，这在很大程度上说明将变频器应用于转炉风机调速系统具有推广应用价值

  挑战： 开发具有高速、准确、开放式汽车传感器组装线测试器, 可用于获取和分析波形数据, 且可与现有基于PLC(可编程逻辑控制器)的控制系统实现对话。 

   应用方案： 使用NI公司基于计算机技术的可编程自动化控制器平台，打造全线传感器组装和测试系统解决方案，以满足客户严格的要求。 

   使用的产品： 数据采集，工业通信，LabVIEW, PXI/CompactPCI, 可编程自动化控制器（PAC）
 
  应用领域： 汽车，机器/机械 

介绍： 跟上自动化的需求

    在现今的竞争趋势下，贯穿整个制造领域流程形成了对进一步自动化的巨大需求, 推动这一需求不断增长的正是对更高产出和低耗的效率追求。在为客户实现价值和提升率的过程中，自动化程度无疑是个决定性的关键因素。为此，在目前竞争激烈的汽车市场中，作为一条出路，应当考虑运用性价比更高的基于计算机技术的测试方案来改进传统高耗费的基于PLC的装配线，大幅度提升工作效率，生产出更加理想的产品。 

    NI的系统联盟商ABCO自动化公司作为制造组装和测试自动化的成员，曾应一家汽车传感器制造商的要求开发一套全线组装物料板和测试机械。在整个装配流程中负责制造和测试每一个传感器，对于制造商所要求的无瑕疵标准是否能够达成，起着决定性作用。

    使用NI产品以满足系统各项要求 

    系统要求包括传感器组装量提高到每六秒钟一个部件，并且必须可以和现有的Allen Bradley公司的基于可编程逻辑控制器(PLC)的系统兼容。这个项目是先进技术升级的****。现在，工程师们可以实现传统的PLC系统与更加低耗且数据处理能力**的计算机技术之间的无缝结合。 

    这个项目包括下列大型、*的机器部分，这两部分都使用精度联接标定传送带：
• 一部14站组装和校验线
• 一部10站较终测试线

    在**阶段的14站的组装和校验过程中，系统会略有余量地浇筑部件并传载至传送带系统，在那里部件被组装、校验、外观检查和焊接。借助于多个DENSO机器人，系统将组装的传感器传载至10站式测试线做较终检测，最后负责取回。 

    测试阶段，我们所有的系统选用的是NI可编程自动化控制器(PAC)平台，从而实现速度、准确性和协同工作的能力。通过使用NI PXI-1042机箱和一台NIPXI-8186控制器和数组NIPXI-6070E数据采集模块，我们从一台联接到一个以一定转速运转的音轮的编码器获取波形数据。系统分析了波形数据的周波、峰值和低值和其他决定合格标准的参数。我们将合格的部件送去包装，同时把那些不合格的单列起来，标注和退回处理。 

    NI PAC(可编程自动化控制器)和LabVIEW提升了性能，降低了成本 

    项目成功的一个关键因素是LabVIEW OPC的能力和与PLC的协同工作的能力。客户要求新的系统必须和多种第三方模块以及电源有着协同工作的能力。运用NI LabVIEW DataSocket技术以及Allen Bradley公司的RSLinx OPC服务器，我们将NI可编程自动化控制器(PAC)硬件和传统PLC相集成从而实现了对于全部数据的监控和控制做到天衣无缝。对于这项艰巨的工作而言，NI产品给Allen Bradley公司的硬件产品带来的使用上的便利大大地节省了我们宝贵的编程和集成的工作时间。从而，我们为客户实现了性能提升和成本节约。

    注: NI系统联盟商是一个商业实体，它独立于NI并且与NI没有代理、合伙以及合资关系。 所列出的公司名称和产品均为其公司商标或商号。