6ES7231-0HC22-0XA8现货供应

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一、回顾
   
    一般规定城市管网的水压只保证6层以下楼房的用水，其余上部各层均须 “提升”水压才能满足用水要求。以前大多采用传统的水塔、高位水箱，或气压罐式增压设备，但它们都必须由水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，其结果增大了水泵的轴功率和能量损耗。

    自从通用变频器问世以来，变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速技术在各个领域得到了广泛的应用。变频调速恒压供水设备以其节能、安全、高品质的供水质量等优点，使我国供水行业的技术装备水平从90年代初开始经历了一次飞跃。恒压供水调速系统实现水泵电机无级调速，依据用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量的变化自动调节系统的运行参数，在用水量发生变化时保持水压恒定以满足用水要求，是当今较先进、合理的节能型供水系统。在实际应用中得到了很大的发展。随着电力电子技术的飞速发展，变频器的功能也越来越强。充分利用变频器内置的各种功能，对合理设计变频调速恒压供水设备，降，保证产品质量等方面有着非常重要的意义。

    新型供水方式与过去的水塔或高位水箱以及气压供水方式相比，不论是设备的投资，运行的经济性，还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有无法比拟的优势，而且具有显著的节能效果。恒压供水调速系统的这些优越性，引起国内几乎所有供水设备厂家的高度重视，并不断投入开发、生产这一产品。

    目前该产品正向着高可靠性、全数字化微机控制，多品种系列化的方向发展。追求高度智能化，系列标准化是未来供水设备适应城镇建设成片开发`智能楼宇、网络供水调度和整体规划要求的必然趋势。

    在短短的几年内，调速恒压供水系统经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵调速恒压系统逐渐为多泵系统所代替。虽然单泵产品系统设计简易可靠，但由于单泵电机深度调速造成水泵、电机运行效率低，而多泵型产品投资更为节省，运行效率高，被实际证明是较优的系统设计，很快发展成为主导产品。

    二、变频控制恒压供水控制方式

    众所周知，水泵消耗功率与转速的三次方成正比。即N=KN3 N：为水泵消耗功率；n：为水泵运行时的转速；K为比例系数。而水泵设计是按工频运行时设计的，但供水时除高峰外，大部分时间流量较小，由于命名用了变频技术及微机技术有微机控制，因此可以使水泵运行的转速随流量的变化而变化，较终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%-40%。

    目前国内各厂家生产的供水设备电控柜，除采用落后继电接触器控制方式外，大致有以下四类：

    逻辑电子电路控制方式：

    这类控制电路难以实现水泵机组全部软启动、全流量变频调节。往往采用一台泵固定于变频状态，其余泵均为工频状态的方式。因此控制精度较低、水泵切换时水压波动大、调试较麻烦、工频泵起动有冲击、抗干扰能力较弱。但成本较低。

    单片微机电路控制方式：
  
    这类控制电路优于逻辑电路，但在应付不同管网、不同供水情况时调试较麻烦，追加功能时往往要对电路进行修改，不灵活也不方便。电路的可靠性和抗干扰能力都不是很高。

  带PID回路调节器和/或可编程序控制器（PLC）的控制方式：
   
    该方式变频器的作有是为电机提供可变频率的电源，实现电机的无级调速，从而使管网水压连续变化。传感器的任务是检测管网水压。压力设定单元为系统提供满足用户需要的水压期望值。压力设定信号和压力反馈信号在输入可编程控制器后，经可编程控制器内部PID控制程序的计算，输出给变频器一个转速控制信号。还有一种办法是将压力设定信号和压力反馈信号送入PID回路调节器，由PID回路调节器在调节器内部进行运算后，输入给变频器一个转速调节信号。

    由于变频器的转速控制信号是由可编程控制器或PID回路调节器给出的，所以对可编程控制器来计时，既要有模拟量输入接口，又要有模拟量输出接口。由于带模拟量输入/输出接口的可编程控制器价格很高，这无形中就增加了供水设备的成本。若采用带有模拟量输入/数字量输出的可编程控制器，则要在可编程控制器的数字量输出口另接一块PWM调制板，将可编程控制器输出的数字量信号转变为控制器的成本没有降低，还增加了连线和附加设备，降低了整套设备的可靠性。如果采用一个开关量输入/输出的可编程控制器和一个PID回路调节器，其成本也和带模拟量输入/输出的可编程控制器差不多。所以，在变频调速恒压给水控制设备中，PID控制信号的产生和输出就成为降低给水设备成本的一个关键环节。

    新型变频调速供水设备：
   
    针对传统的变频调供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品，如华为的TD2100；施耐德公司的Altivar58泵切换卡；SANKEN的SAMCO-I系列；ABB公司的ACS600、ACS400系列产品；富士公司的G11S/P11S系列产品；等等。这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都综合进变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。由于PID运算在变频器内部，这就省去了对可编程控制器存贮容内部，这就省去了对可编程控制器存贮容量的要求和对PID算法的编程，而且PID参数的在线调试非常容易，这不仅降低了生产成本，而且大大提高了生产效率。由于变频器内部自带的PID调节器采用了优化算法，所以使水压的调节十分平滑，稳定。同时，为了保证水压反馈信号值的准确、不失值，可对该信号设置滤波时间常数，同时还可对反馈信号进行换算，使系统的调试非常简单、方便。这类变频器的价格仅比通用变频器略微高一点，但功能却强很多，所以采用带有内置PID功能的变频器生产出的恒压供水设备，降低了设备成本，提高了生产效率，节省了安装调试时间。在满足工艺要求的情况下应**采用。

    三、供水**变频器的功能

    供水**变频器=普通变频器+PLC，是集供水控制和供水管理一体化的系统。内置供水**PID调节器，只需加一只压力传感器，即可方便地组成供水闭环控制系统。传感器反馈的水压信号直接送入变频器自带的PID调节器输入口，而压力设定既可以使用变频器的键盘设定，也可以采用一只电位器以模拟量的形式送入。每日可设定多段压力运行，以适应供水压力的需要。也可设定*日供水压力的需要。也可设定*日供水压力控制。面板可以直接显示压力反馈值（Mpa）。

    系统供水有两种基本运行方式：变频泵固定方式和变泵循环方式。变频泵固定方式较多可以控制7台泵，可选择“先开先关”和“先开后关”（适用泵容量不用场合）2种水泵关闭顺序。变频泵循环方式较多可以控制4台泵，系统以“先开先关”的顺序关泵。

    灵活配置常规泵、消防泵、排污泵、休眼泵，便于实现供水泵房全面自动化。

    工作泵与备用泵不固死，可自动定时轮换。可以有效地防止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象，提高了设备的综合利用率，降低了维护费用。

    工作小时自动累计功能，方便节能分析和设备状况维护。

    夜间供水量急剧减少时，可方便*每日休眼工作的起始/停止时刻，并可设定休眼时的压力给定值。休眼期间，只有休眼水泵工作，变频器只监测管网压力，当压力低于设定压力时，系统自动唤醒。变频泵投入工作，当压力**设定值时，系统再次进入休眠状态，只有休眠水泵运行。这样，能较大限度地节水节电功效。

    具有零星停机功能，在用户不用水的情况下会自动停机。

    故障泵退出功能，水泵出现损坏时，让故障泵自动退出工作。

    有消防信号外部输入接口，当有火警或消防信号到来时，系统能自动世换到消防模式，有多种消防工作模式可选，主要根据消防和生活管网是否共用，以及进水池是否共用等条件来进行选择。另有消防泵自动巡检功能，定时巡检周期可设定。

    利用通讯功能，可实现联网控制。便于楼宇自动化和管理。

    另外还有一些功能，如排污泵控制功能、进水池液位检测及控制、管网**压/欠压保护功能、温差及压差控制、故障自动电话拨号（当供水系统或变频器发生故障时，通过内置的RS232C串行通讯接口，与外接的MODEM设备进行信号连接，自动启动预先设定的电话号码和信息，及时通知设备维护人员进行相应处理，可以方便地实现泵房无人职守运行）。

由此可见，供水**变频器具有强大的功能，能满足供水系统的各种控制方案。若加上小型PLD，就可以满足更复杂的工艺要求。

一 概述

2001年11月，青海水泥股份有限公司日产2000t级现代化新型窑外分解干法水泥生产线技改工程，经过18个月的建设安装正式投入使用。该工程是1999年度国家经贸委立项的国债项目，总投资约1.27亿元，年生产能力50万吨。生产的水泥品种主要有：52.5级硅酸盐水泥、32.5级和42.5级普通硅酸盐水泥、525#中热硅酸盐水泥、425#低热粉煤灰硅酸盐水泥、525#高抗硫硅酸盐水泥、525#中抗硫硅酸盐水泥、425#和525#道路水泥等多个品种。该水泥生产线的投入使用，缓解了青海省高标号和多品种水泥供不应求的市场局面，同时也为黄河上游水电工程开发项目建设、青藏铁路等国家重点工程建设项目的水泥原材料的需求提供了必要保。

该水泥生产线采用美国Fisher-Rosemount公司DeltaV分散控制系统来完成生产过程的自动控制，总控制点数约1546点，其中DI:834点；DO:340点；AI:238点；AO:77点。控制范围包括生料粉磨制备、水泥熟料煅烧、窑尾废气处理。该自动化控制系统由5个现场站、Professional Plus工程师站及3个操作员站通过冗余的工业以太网络构成。

现场站采用M5控制器及相关I/O卡件来完成水泥生产过程各工序的设备现场级控制，并通过冗余的光纤网络与中央控制室进行数据通信。Professional Plus站作为该控制系统的核心，除完成过程历史数据的采集和处理、控制系统诊断、系统软件组态等外，同时作为操作员站，结合水泥生产工艺流程图画面，将现场采集的数据以工艺参数化和图形化形式提供给操作员，并将操作员的操作和控制思想通过相应软件控制模块反映到水泥生产的过程控制中。

二 控制范围

(1)窑头电气室现场站：控制范围包括窑头、篦冷机、窑头收尘器、熟料输送、煤磨、煤磨收尘、窑头及窑尾喂煤。
(2)新生料磨电气室现场站：控制范围包括生料配料、原生料磨、选粉。

(3)原生料磨电气室现场站：控制范围包括生料配料、生料磨、选粉机、均化库、预热器、高压电动机、生料质量控制系统、原生料库。

(4)废气处理及窑灰输送现场站：控制范围包括增湿塔、窑尾电收尘、预热器吹堵。

三 主要功能及特点

(1)动态流程图显示：流程图包括各区域的总画面，区域内的分画面及其设备的操作画面。

(2)趋势图显示：系统能够显示所有模拟量的过程值和设定值的变化趋势。

(3)组操作和显示。

(4)电动机单机操作和显示：在设备组操作方式为手动情况下，可对各组内的各单机设备进行单独启停。

(5)一备一用操作方式：重要且容易损坏的设备都设有备用。

(6)PID调节回路：设有若干个闭环调节回路完成对工艺参数的自动控制。

(7)各种工艺参数的显示。

(8)报警信息显示和音响报警：当系统中任何一台设备发生故障或工艺参数****，都会在该系统中产生报警，以声光方式通知工艺操作员。

(9)报表显示和打印。

四 自动控制回路

为更好地提高生产运转率，减少操作工人劳动强度，本系统采用了计算机控制与参数自动调节回路相结合的方式。整个系统的重要控制参数尽可能地采用自动控制，在生产操作中减少人为误操作，以免影响生产。

(1)生料质量控制系统(QCS)：根据X射线荧光分析仪的检验结果，通过定量给料机自动／手动调节原料配比。

(2)定量给料机自控系统：根据定量给料机给料量的设定值，自动调节定量给料机皮带速度，使实际给料量与设定值保持一致。

(3)板式喂料机自控系统：根据失重仓待检测信号，自动调节板式喂料机链板速度，使仓内物料重量保持稳定。

(4)磨机负荷自控系统：根据定量给料机和固体流量计的检测信号，自动调节磨机负荷并使之恒定。

(5)出磨风温自动调节回路：根据出磨气体温度，自动／手动调节风机进口阀门开度。

(6)生料均化库库底卸料控制回路：根据生料喂料失重仓的设定生料量，自动调节生料均化库库底电动流量控制阀的开度。

(7)窑尾喂料计量的调节回路：根据生料喂量的设定值，自动调节生料喂料失重仓下电动流量控制阀的开度。

(8)窑头负压的控制回路：根据窑头负压值，自动调节窑头废气风机进口阀开度。

(9)篦冷机各室冷却风机风量的控制回路：根据各室冷却风机的进口风量，分别调节冷却风机进口阀开度。

(10)分解炉喂料量的调节回路：根据四级筒出口气体温度，自动调节分解炉喂煤量。

五 操作及控制

(1)本系统共有9幅流程图菜单画面，2幅生料配料菜单画面，6幅电动机启停图，6幅趋势图，4幅参数设置菜单，报警和报表显示画面各1幅。

画面**部区域为下拉菜单显示区，下部为报警显示区，中间为流程图显示区。登录用户名(权限)和操作站编号在画面右上方显示，画面下方报警显示区可显示当前系统较高**级的5个报警。画面切换采用下拉菜单方式，点击画面**部按钮将弹出1个下拉菜单，从中选择需要观察和操作的画面，触摸或点击流程图菜单上的图符将弹出单机操作画面，报警后点击报警条也能够弹出报警设备的单机操作面板。考虑到系统安全性，参数设置菜单画面只有工程师级权限才能够打开。

(2)设备组是根据工艺需要将有联锁和启停顺序关系的一些电动机、阀门等设备组合起来，它们的启动和停车须按一定顺序进行。菜单画面上使用组操作面板来管理设备的控制。

设备组内的设备可有3种控制模式，其中两种是在中央控制室操作员画面上进行操作，即组模式和单机模式。当设备组处于组模式时，按照预先编制的动作，本设备组内每台设备的启停只能在组操作面板上统一进行。当设备处于单机模式时，只能在单机操作面板上操作单台设备动作。设备还有一种现场手动控制模式，当现场就地控制箱或按钮盒上的操作位置选择开关选择到手动位置时，设备不受中央控制室控制，只能在现场启停设备。

(3)趋势线实际操作：系统共有5幅趋势显示图，从下拉菜单中选择点击后进入。趋势图上为不同参数选用了不同颜色以示区别，趋势图上显示的开度(时间范围)用“《”按钮调整，用“>”按钮可选择时间基点。参数****趋势图上可显示相应说明文字。趋势图下方显示系统中发生的各种详细资料，如设定值的改变、电动机的启停等事件都被记录。

(4)报警显示及操作：操作画面下方是系统定义的报警，能显示当前较紧急的5个报警信息，模块名将被显示在屏幕底部的报警显示区中。报警的降序**级为：紧急的、警告、建议、登录以及确认或不确认的状态。不确认报警比确认报警更重要。如果事件报警为同等**级，较近发生的报警比以前的报警更重要。如果报警点**过5个，将显示其中较重要的5个。选择一个报警按钮右边的小按钮，在报警按钮下方将以队列形式显示报警的更多信息。

(5)报表显示和操作：报表显示菜单从**部下拉菜单区点击后进入，报表菜单中列出较重要的工艺参数资料，可在报表菜单中选择打印按钮将报表打印。DCS系统中的历史数据库可记录一年内的所有报表以供查询。

通过近9个月的现场使用，该系统在海拔2400m的高原环境及水泥厂粉尘大、供电系统及工业现场电磁干扰强的恶劣环境中能稳定可靠地运行。整个控制系统表现出硬件质量好和性能可靠、软件响应及时、人机界面友好、控制策略齐备、软件组态便利等优点，是一套非常成熟的工业自动化控制系统。