福州西门子中国授权代理商通讯电缆供应商

福州西门子中国授权代理商通讯电缆供应商

变电站电力监控系统能提供必要的实时运行信息，尤其是开关和保护行为的信息，使值班人员和系统调度人员把握控制、事故处理的主动性，同时可以提高电网的运行管理水平，减少变电、配电损失，提高供电质量。
一． 系统的具体监控对象：
变电站微机监控系统的主要技术要求有如下几个方面：模拟量有高压室和主控室内的温度，湿度和门禁。变压器0.4kV侧电流，0.4kV母线电压、分段电流，有功功率和无功功率，0.4kV各支路出线电流，变压器温度。备用柴油机发电机组电压，电流，有功功率，无功功率，油压，油温，水温，蓄电池电压等.开关量有灯光开关，断路器开关，高压进出线开关，主变分接头开关，主变低压侧总开关，分段开关，0.4kV各支路出线开关，柴油发电机回路开关等。
二． 阿尔泰解决方案：
2.1 硬件实现
2.1.1 工控机
本方案选用研华的工控机，工控机可以处理各个模块上传的数据，运行自动控制和方便维护数据库中I/O点的数据，实现各种（遥测、遥信、遥控）数据的上传下达。
工控机除具有数据采集、数据集中和多种通讯规约等功能外，还有特的配网自动化功能软件。满足配网自动化所需的馈线故障定位、故障隔离等要求。
工控机采用工控标准设计，性高，抗干扰性强，性能远远过由工作站或其他台式计算机、工作站构成的系统，保证了整个系统的正常、稳定、长期运行。支持多通讯口，每个通讯口都可以支持多种不同的规约。
2.1.2 变电站各室内的温度，湿度和门禁
变电站撤人后，万一变电站发生火警，往往因为不能及时发现而延误了事故的处理，造成事故进一步扩大。此外，变电站有盗贼闯入时，也缺乏有效的防御手段。为此，可在高压室和主控室等地点装设一批温，湿度传感器，并在围墙四周安装电磁感应式震动电缆报警器。当探头感测到高温或有人闯入时，就会向后台发出告警信息，同时连动切换摄像机画面，并记录下当时现场的情况。
用DAM3058F采集温湿度传感器信号。可采集8路传感器信号。
用DAM3011采集电磁感应式震动电缆报警器传来的电压信号，可采集8路报警器信号。
2.1.3 变压器
变压器0.4kV侧电流，0.4kV母线电压、分段电流，有功功率和无功功率，0.4kV各支路出线电流，监控变压器的运行情况，当出现异常情况时能做出及时反应。选用的变压器自身应带控制保护装置，具有完善的温度检测和风机控制功能，利用变压器本身提供的铂电阻与模拟量节点连接，获得变压器线圈温度，若检测的温度过设定门，风机仍未启动，则强制启动风机。其控制器中数据通过RS485接口，也可传送至监控，执行对变压器状态的监控。
用DAM3501采集变压器侧电流，母线电压，分段电流，有功功率和无功功率。
用DAM3039F采集线圈温度，用DAM3018启动和关闭风机。
2.1.4 电动机和备用柴油机发电机组保护：
以电动机的电流、电压、温度测量为基础，为电动机提供的保护。具有短路、启动时、转子堵转、不平衡、接地故障、负荷丢失、欠压过压、温度保护等。通过检测启动前的母线电压、检测跳闸回路是否正常、使系统的性得到进一步加强。
备用柴油机发电机组电压，电流，有功功率，无功功率，油压，油温，水温，蓄电池电压等. 监控变压器的运行情况，当出现异常情况时能做出及时反应。
用DAM3501采集电动机的电流、电压和柴油机发电机组电压，电流，有功功率，无功功率。
用DAM3058F采集温湿度传感器信号。
2.1.5 开关量监控
（1）为使工业电视监控系统在晚上仍能发挥作用，变电站的灯光应具有定时开关或远方控制的功能。 （2）断路器：接通或断行中的或发生故障的电路 。(3) 主变分接头开关，主变低压侧总开关，分段开关，0.4kV各支路出线开关，柴油发电机回路开关，RS-485串行通讯方式。可通过通讯实现远程控制分／合闸，远程读取测量值，远程读取开关量状态。
用DAM3027D来监测和控制开关量。

系统示意图
数据通信功能
内部的线路监控仪与主机之间的通信采用 RS 485 通信总线，通信距离可达 1 200 m，波特率可以设定为 300、600、1 200、2 400、9 600、14 400或19 200。
2.1 软件实现

1)运行监视.要求有变电站电气主接线图与相关的模拟量、开关量信息的动态显示.
2)事故记录与报警.本文所讨论的工程实例要求当变压器 0.4kV侧的电压、电流出现欠电压与过电流且过一定时计算机报警，并将故障数据记录下来.
3)报表打印.
4)备用柴油发电机组定期启动的提示与记录.
5)预留远程监控接口，要求系统便于扩展升级.

一、引言

    在工业生产和产品加工制造业中，风机、泵类设备应用范围广泛；其电能消耗和诸如阀门、挡板相关设备的节流损失以及维护、维修费用占到生产成本的7%～25%，是一笔不小的生产费用开支。随着经济改革的不断深入，市场竞争的不断加剧；节能降耗业已成为降低生产成本、提高产品质量的重要手段之一。而八十年代初发展起来的变频调速技术，正是顺应了工业生产自动化发展的要求，开创了一个全新的智能电机时代。一改普通电动机只能以定速方式运行的陈旧模式，使得电动机及其拖动负载在无须任何改动的情况下即可以按照生产工艺要求调整转速输出，从而降低电机功耗达到系统运行的目的。八十年代末，该技术引入我国并得到推广。现已在电力、冶金、石油、化工、造纸、食品、纺织等多种行业的电机传动设备中得到实际应用。目前，变频调速技术已经成为现代电力传动技术的一个主要发展方向。的调速性能、显著的节电效果，改善现有设备的运行工况，提高系统的性和设备利用率，延长设备使用寿命等优点随着应用领域的不断扩大而得到充分的体现。

    二、综述

    通常在工业生产、产品加工制造业机设备主要用于锅炉燃烧系统、烘干系统、冷却系统、通风系统等场合，根据生产需要对炉膛压力、风速、风量、温度等指标进行控制和调节以适应工艺要求和运行工况。而常用的控制手段则是调节风门、挡板开度的大小来调整受控对象。这样，不论生产的需求大小，风机都要全速运转，而运行工况的变化则使得能量以风门、挡板的节流损失消耗掉了。在生产过程中，不仅控制精度受到限制，而且还造成大量的能源浪费和设备损耗。从而导致生产成本增加，设备使用寿命缩短，设备维护、维修费用高居不下。泵类设备在生产领域同样有着广阔的应用空间，提水泵站、水池储罐给排系统、工业水（油）循环系统、热交换系统均使用离心泵、轴流泵、齿轮泵、柱塞泵等设备。而且，根据不同的生产需求往往采用调整阀、回流阀、截止阀等节流设备进行流量、压力、水位等信号的控制。这样，不仅造成大量的能源浪费，管路、阀门等密封性能的破坏；还加速了泵腔、阀体的磨损和汽蚀，严重时损坏设备、影响生产、危及产品质量。风机、泵类设备多数采用异步电动机直接驱动的方式运行，存在启动电流大、机械冲击、电气保护特性差等缺点。不仅影响设备使用寿命，而且当负载出现机械故障时不能瞬间动作保护设备，时常出现泵损坏同时电机也被烧毁的现象。近年来，出于节能的迫切需要和对产品质量不断提高的要求，加之采用变频调速器（简称变频器）易操作、免维护、控制精度高，并可以实现高功能化等特点；因而采用变频器驱动的方案开始逐步取代风门、挡板、阀门的控制方案。变频调速技术的基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系：n=60f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁对数）；通过改变电动机工作电源频率达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

    三、节能分析

    通过流体力学的基本定律可知：风机、泵类设备均属平方转矩负载，其转速n与流量Q，压力H以及轴功率P具有如下关系：Q∝n，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。以一台水泵为例，它的出口压头为H0（出口压头即泵入口和管路出口的静压力差），额定转速为n0,阀门全开时的管阻特性为r0,额定工况下与之对应的压力为H1,出口流量为Q1。流量-转速-压力关系曲线如下图所示。在现场控制中，通常采用水泵定速运行出口阀门控制流量。当流量从Q1减小50%至Q2时，阀门开度减小使管网阻力特性由r0变为r1，系统工作点沿方向I由原来的A点移至B点；受其节流作用压力H1变为H2。水泵轴功率实际值（kW）可由公式：P=Q·H／（ηc·ηb）×10-3得出。其中，P、Q、H、ηc、ηb分别表示功率、流量、压力、水泵效率、传动装置效率，直接传动为1。设总效率（ηc·ηb）为1，则水泵由A点移至B点工作时，电机节省的功耗为AQ1OH1和BQ2OH2的面积差。如果采用调速手段改变水泵的转速n，当流量从Q1减小50%至Q2时，那么管网阻力特性为同一曲线r0，系统工作点将沿方向II由原来的A点移至C点，水泵的运行也趋合理。在阀门全开，只有管网阻力的情况下，系统满足现场的流量要求，能耗势必降低。此时，电机节省的功耗为AQ1OH1和CQ2OH3的面积差。比较采用阀门开度调节和水泵转速控制，显然使用水泵转速控制为有效合理，具有显著的节能效果。另外，从图中还可以看出：阀门调节时将使系统压力H升高，这将对管路和阀门的密封性能形成威胁和破坏；而转速调节时，系统压力H将随泵转速n的降低而降低，因此不会对系统产生不良影响。从上面的比较不难得出：当现场对水泵流量的需求从**降至50%时，采用转速调节将比原来的阀门调节节省BCH3H2所对应的功率大小，节能率在75%以上。

    与此相类似的，如果采用变频调速技术改变泵类、风机类设备转速来控制现场压力、温度、水位等其它过程控制参量，同样可以依据系统控制特性绘制出关系曲线得出上述的比较。亦即，采用变频调速技术改变电机转速的方法，要比采用阀门、挡板调节为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。

    四、节能计算

    对于风机、泵类设备采用变频调速后的节能效果，通常采用以下两种方式进行计算：

    1、根据已知风机、泵类在不同控制方式下的流量－负载关系曲线和现场运行的负荷变化情况进行计算。

    以一台IS150-125-400型离心泵为例，额定流200.16m3/h，扬程50m；配备Y225M-4型电动机，额定功率45kW。泵在阀门调节和转速调节时的流量－负载曲线如下图示。根据运行要求，水泵连续24小时运行，其中每天11小时运行在负荷，

    13小时运行在50%负荷；全年运行时间在300天。则每年的节电量为：

    W1=45×11（**－69%）×300=46035kW·h

    W2=45×13×（95%－20%）×300=131625kW·h

    W=W1＋W2=46035＋131625=177660kW·h

    每度电按0.5元计算，则每年可节约电费8.883万元。

    2、根据风机、泵类平方转矩负载关系式：P/P0=（n/n0）3计算，式中为P0额定转速n0时的功率；P为转速n时的功率。以一台工业锅炉使用的22kW鼓风机为例。运行工况仍以24小时连续运行，其中每天11小时运行在负荷（频率按46Hz计算,挡板调节时电机功耗按98%计算），13小时运行在50%负荷（频率按20Hz计算，挡板调节时电机功耗按70%计算）；全年运行时间在300天为计算依据。则变频调速时每年的节电量为：

    W1=22×11×[1－（46/50）3>×300=16067kW·h

    W2=22×13×[1－（20/50）3>×300=80309kW·h

    Wb=W1＋W2=16067＋80309=96376kW·h

    挡板开度时的节电量为：

    W1=22×（1－98%）×11×300=1452kW·h

    W2=22×（1－70%）×11×300=21780kW·h

    Wd=W1＋W2=1452＋21780=23232kW·h

    相比较节电量为：W=Wb－Wd=96376－23232=73144kW·h

    每度电按0.5元计算，则采用变频调速每年可节约电费3.657万元。某工厂离心式水泵参数为：离心泵型号6SA-8，额定流量53.5L/s，扬程50m；所配电机Y200L2-2型37kW。对水泵进行阀门节流控制和电机调速控制情况下的实测数据记录如下：

    流量L/s时间（h）

    消耗电网输出的电能（kW·h）

    阀门节流调节

    电机变频调速

    47233.2×2=66.428.39×2=56.8

    40830×8=24021.16×8=169.3

    30427×4=10813.88×4=55.5

    201023.9×10=2399.67×10=96.7

    合计24653.4378.3

    相比之下，在内变频调速可比阀门节流控制节省275.1kW·h的电量，节电率达42.1%。

    五、结束语

    风机、泵类等设备采用变频调速技术实现节能运行是我国节能的一项推广技术，受到国家的普遍重视，《人民共和国节约能源法》39条就把它列为通用技术加以推广。实践证明，变频器用于风机、泵类设备驱动控制场合了显著的节电效果，是一种理想的调速控制方式。既提高了设备效率，又满足了生产工艺要求，并且因此而大大减少了设备维护、维修费用，还降低了停产周期。直接和间接经济效益十分明显，设备一次性投资通常可以在9个月到16个月的生产中全部收回

现代塑料注塑成型机是一个集机、电、液于一体的典型系统，由于这种设备具有成型复杂制品、后加工量少、加工的塑料种类多等特点，自问世以来发展为，目前全世界80％以上的工程塑料制品均采用注塑成型机进行加工。

    传统的注塑机一般采用简单的开环控制，即按照预先设定值进行控制。在设备制造过程中，预先设定好参数值，例如锁模力、循环时间、温度等，由机器在生产过程中加以保持。例如模具温度可以通过控制加热流体的温度加以保持，塑化温度可以通过控制外加热装置的功率保持。这种控制方式结构简单，然而抗干扰能力差，控制温度也比较低。

    目前，多的注塑机采用的是闭环控制，即按照在线测量值与设定值的偏差进行控制。闭环控制系统采用了负反馈回路，抗干扰能力强，当速度、压力、模腔温度、模腔压力、熔体温度和油压等在生产过程中因干扰出现偏差，机器则通过控制系统对干扰进行自动修正。这一控制方法抗干扰能力强，控制精度高。的控制方法是应用计算机进行控制，即构筑闭环实时计算机控制系统。

    中国注塑机行业至今还没有一家企业拥有自己的注塑机控制系统,都是直接从三方购买注塑机控制系统安装在自己的注塑机上。这一策略直接限制了中国注塑机的技术含量，即使注塑机企业有自己的注塑过程控制工艺，也很难在三方的控制系统上实现，因为三方控制系统不可能开放其所有的控制窗口供企业技术人员来设置和改变。而国外主要的注塑机企业（例如HUSKY、BATTENFELD、DEMAG、ENGEL、ARBURG、NETSTAL、DR.BOY等）都拥有自己的注塑机控制系统（PLC&HMI）。

    除了有利于提高注塑机的性能和保护知识产权、增强竞争优势外外，还能大大提高企业的能力，尤其是在机械上。要在机械结构等方面获得，有一个自主、灵活性强、开放性好的控制系统来进行配合。

    我们拥有很丰富的注塑机控制系统的开发经验,从底层的速度、位置、压力、吨位、温度等控制回路的设计到上面的人机界面设计，我们都可以帮客户带来技术革新。我们的团队有在HUSKY的控制开发组（ControlDevelopmentGroup)工作了十多年的研发人员，HUSKY的POLARIS控制平台的许多功能都是我们引入的。我们对注塑机控制系统的设计与改进有深厚的理论基础和丰富的实际研发经验。从控制系统的概念设计、功能设计、系统构架设计、算法设计、程序与数据结构设计、代码设计、功能测试、系统升级、特殊功能添加、生产系统设计、售后服务、远程诊断、机器调试等等我们都可以提供帮助与服务。

    注塑机控制系统的性能主要取决与过程控制的算法，这是整个控制系统的部分。

    ---速度控制环的设计

    ---位置控制环的设计（开环或闭环）

    ---锁模吨位控制环的设计

    ---温度控制环的设计（若是液压系统，油温控制也为关键）

    ---压力控制环的设计

    ---速度控制与压力控制的有效平稳切换

    ---关模压力保护控制的设计

    ---多段平滑控制曲线产生器的设计

    ---控制输出线性化设计 其他系统优化设计

    通过以上的设计使注塑机生产周期缩短，运行稳定，效率得到提高。

    一个的注塑机控制系统，它还应具有如下特点，

    A.高质量的产品(Superiorpartquality)

    I.通过调节系统控制参数和SPC分析来保证控制过程的一致性、抗干扰性，从而优化产品的质量。

    II.开放性的软件结构，可以方便改控制算法来提高产品质量

    B.快速的生产周期（FastCycleTime）

    I.快速的PLC程序执行周期；

    II.的PC和快速的I/O；

    III.各控制部件的快速通讯能力；

    IV.自校正和自适应的控制方法；

    V.的各种速度、压力、温度等的控制算法和节能的控制策略。

    C.友好的用户设计与界面

    I.广泛使用有意义的逼标以便直观操作；

    II.少按钮操作步数来达到快的信息；

    III.单一按钮操作；

    IV.用户可编程功能；

    V.明了的报警功能和在线帮助；

    VI.详细的操作事件记录；

    人际界面（HMI）是一个控制系统面向客户的部分，其好坏直接影响客户对整个控制系统的评价。HMI就是控制系统的衣裳。作为一个好的HMI，应具有以下特点，

    ---灵活的导航设计

    ---用户级别管理

    ---自由的语言切换

    ---自由的单位切换

    ---灵活的操作按钮设计

    ---报警/事件显示与存储

    ---历史数据的记录与管理

    ---报表的产生与打印

    ---SPC功能

    ---实时过程数据的曲线显示

    ---生产周期的分解分析

    ---控制参数的上载/下载/拷贝

    ---操作者个人数据的记忆存储

    ---在线帮助

    我们愿意为中国各注塑机企业提供注塑机控制系统开发与改进的咨询服务，

    A.改进其注塑机的控制算法，提高工作效率；  B.控制系统PLC和HMI的“面向对象”的软件结构和程序开发；

    C.人性化、用户友好、操作简单、界面直观的HMI设计与咨询；

    D.基于DRAGON的DHMI的人机界面开发；

    scs具有电动门、远方操作执行器的软手操及联锁、成组控制；电磁阀、电磁铁、气动球阀的软手操及联锁控制；重要辅机的联锁保护、联锁启停等功能；主要辅机的顺序控制启停功能。同样它也存在很多重要的4-20ma过程量，我们也对这些采集终端进行防雷保护，防雷器选用德国obo的fld24工业控制防雷器。

    scs防雷见工程图spd-6

    e.ecs（电气控制系统）防雷

    ecs主要断路器的软手操功能，包括预合、合闸、预分、分闸、禁操等；高压厂用电动机和低压电动机的顺序控制启停；自动同期、同期闭锁、微机自动准同期开关、调速、自动并网、自动励磁、自动解列、自动灭磁等功能；厂用电源切换；模拟显示电气系统的各项参数与设备分合状态、电气潮流图；发电机定子、转子、母线绝缘检查；报警记录继电保护装置动作情况及各断路器动作顺序；通过与装置配合，完成自动准同期（aass）、自动电压调整装置（air）、厂用电源备自投（bzt）等功能;实现电力系统“五防”（防止误拉、误合断路器、带负荷拉合隔离开关、带电挂接地线/合接地闸、带接地线/接地闸送电、误入带电间隔），减少误操作概率;升压站网控控制，利用macs多域结构，整合继电保护等自动装置，实现发电机变压器组高、低压厂用电系统、厂用电动机、输电线路、母线保护等设备的控制、监视、保护功能一体化，同时又保证了各功能间的立性和性;继电保护管理功能根据事先输入的参数、由操作员输入相应的参数后系统自动生成电气系统阻抗图，显示当前继电保护装置安值、动作统计、准确率计算。ecs系统是dcs系统中比较重要的一个子系统，它有许多相当重要的数据参数，因此我们对它进行防雷保护，防雷器选用德国obo的fld24工业控制防雷器。

    ecs防雷见工程图spd-7

    f.deh（数字式电液调节系统）防雷

    启动工况－远方挂闸、自动升速、自动同期、自动并网，并网后自动带初负荷、自动升至目标负荷、参与协调控制及agc；正常运行工况－转速控制、参与一次调频、功率控制、阀位控制、主汽压力控制；特殊运行工况－主汽压力低限制、真空低限制、负荷限制、runback快速减负荷控制、机跟炉压控方式、甩负荷快关调门速限制；阀门管理－高压调节单阀控制、顺序阀控制以及相互切换，中压调节单阀控制；试验－速试验、注油试验、高压遮断模块在线活动试验、阀门活动试验、阀门严密性试验；保护功能－三个测速模块三取二速保护等；过程参数实时显示与控制参数在线设定；功能－汽轮机热应力计算、自动启停.

    根据实际要求，我们将对一些重要的过程量进行防雷保护，防雷器选用德国obo的fld24工业控制防雷器。

    3.5室内布线方式讨论

    机房的室内布线，要注意以下几点

    ◇通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。

    ◇不论是何种金属线缆，已经过spd保护后的电缆与未经过保护的线缆不应平行布放，如受条件限制只能平行布放，则也要对已经过spd保护后的电缆采取屏蔽保护，并且屏蔽层至少要两端接地。◇通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。

    由于机房所处大楼是钢筋混凝土的建筑物，当安装有接闪器时，由于接闪器可能利用建筑物主筋柱作为引下线，除了上述几点外，还要注意2点：

    ◇通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠物立柱或横梁，避免沿建筑物立柱或横梁布线较长的距离。

    ◇通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。