6ES7211-0BA23-0XB0安装调试

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1　概　况
龚嘴水力发电总厂位于四川省境内的大渡河上,由龚嘴和铜街子两个电站构成梯级水力发电,其中龚嘴电站装机容量7×100 MW,铜街子电站装机4×150 MW,总装机容量1 300 MW。龚嘴水电站分为地上地下厂房,地上厂房为坝后式明厂房,装机容量4×100 MW,地下厂房为洞内式厂房,装机容量3×100 MW;铜街子电站位于龚嘴电站下游约33 km,也为坝后式明厂房。龚嘴电站排水系统分为机组检修排水系统、厂房渗漏排水系统、坝体渗漏排水系统和地下厂房厂区渗漏排水系统,共有6个集水井、19台排水泵电机;铜街子电站排水系统分为机组检修排水系统、厂房渗漏排水系统、坝基渗漏排水系统和坝体渗漏排水系统,共有4个集水井、13台排水泵电机。
2　问题的提出
传统的电机起动方式一般采用全压、星形-三角形或降压起动,目前国内大电机采用的交流电动机降压起动器主要为自耦变压器、电阻器等几种形式。龚站坝体集水井有2台225 kW电机和2台75 kW电机,铜站坝体集水井有3台132 kW电机,铜站检修集水井有3台225 kW电机,它们的起动方式为降压起动,降压装置为自耦变压器。在运行中经常出现接触器触头或自耦变压器烧坏等现象。特别是龚站坝体集水井2台225 kW电机,由于它的动力电源有两路,一路电源来自厂用400 V系统,另一路电源来自大坝400 V系统(备用电源)。当使用备用电源时,大坝400 V系统负荷容易接近大坝400 V变压器额定负荷,所以电机起动时,其冲击电流较大引起电压变化,在电压变化时起动出现大压降和高电流峰值,转动力矩大,延长了起动时间,产生严重的恶性循环,容易造成接触器触头过流发热而受损或使自耦变压器过热而烧坏等不良现象,严重影响了电厂的安全生产,而且自耦变设备笨重复杂,维护费用较大、检修工作量大。因此,我厂对电站集水井排水水泵电机起动方式进行了改造,使用一种新的电机起动方式即电机软起动。
3　软起动器的应用
根据电厂实际情况和运行特点,经过长时间调研和选型,最后选用了施耐德电气公司生产的Aitstart46型软起动器,该型号软起动器为系列产品,额定电流12 A至1 200 A,可控制电源电压在208～500 V之间,额定功率在2.2～800 kW的电机。
3.1　Aitstart46软起动器的工作原理
软起动器的工作原理是可控硅接在电动机的三相供电线路上,利用可控硅的电子开关特性,通过微电脑控制其触发角的大小来改变可控硅的开通程度,由此改变电动机输入电压的大小,以达到控制电机的起动特性。当电机起动过程完成后,控制器便控制真空接触器吸合,短掉所有可控硅,使电机直接投网运行,从而避免不必要的能源损耗。
3.2　Aitstart46软起动器的控制模式
限流软起动控制模式:软起动时输出电压从零迅速增加,直至输出电流达到设定的电流限幅值I,然后保输出电流在不大于该值的情况下,电压逐渐上升,电机逐渐加速至额定转速运行。在该控制模式下,电机以设定的电流为限幅值起动,电流的限值可在电机额定电流2～5倍范围内调整。软起动器起动特性见图1:
Aitstart46由控制模块、电源组件和本机组成。控制模块中的微处理器可用于电机在起动和停止期间控制转矩,而不需要测速机。见图2。
3.3　功能与特点
电机运行时,Aitstart46软起动器可对其状态进行监视及控制,能监测电机的旋转方向,防止相位颠倒。当电机过热、过载、过压、欠压、缺相时,它可以自动对其采取及时保护,其过流值和过载值可调。Aitstart46软起动器还具有欠载保护,可减少水泵排水时造成的故障。Aittart46软起动器还具有远程控制功能。
软起动器具有以下特点:
①控制电动机平滑起动,减小起动电流冲击,避免冲击电网。
②起始电压可调,保证电机起动的较小起动转矩,避免电机过热和能源浪费。
③起动电流可根据负载情况调整,减小起动损耗,以较小的电生较佳的转矩。
④起动时间可调,Aittart46软起动器起动时间可以在0～999 s之间调整,在该时间范围内,电机转速逐渐上升,避免转速冲击。软停车快慢可调。
⑤减少机械应力,保护生产设备,延长其寿命。
⑥性能可靠,使用操作简单方便,显示直观。Aittart46软起动器带有显示模块,该显示器可用于软起动器参数调整,在运行时能显示电机运行电流,故障时能显示故障名称,便于运行人员处理。
⑦适应水电厂特殊环境要求,适应其它恶劣环境,重载起动要求。
3.4　运行方式
在集水井排水系统中,我厂对控制系统进行了改造,由原来继电器控制单元改为PLC控制,软起动器的起停由PLC来控制,即PLC提供一对触发接点(常开接点),一对停止接点(常闭接点)来完成软起动器的起停,但软起动器本身自成一体,能够独立操作,即PLC故障时并不影响软起动器的运行。
软起动器的接线见图3:软起动器有6个电源接线端子,A1、B1、C1为三相电源输入端,A2、B2、C2为输出端。RNN和PL是软起动器的运行控制端子。
4　结束语
我厂**台软起动器在龚嘴电站坝体集水井排水泵电机上改造成功。在该软起动器投运成功的基础上,我们在全厂推广使用软起动器,先后在铜站检修、坝基集水井水泵电机、龚站上、下厂检修集水井水泵和铜站大坝溢洪门油泵电机起动中成功使用软起动器。软起动控制器投运后运行情况良好,运行中装置稳定、安全,电机起动平稳,有效地保护了电机,延长了电机使用寿命,为我厂的安全生产、经济运行提供了**,也满足了水电站“无人值班、少人值守”的技术要求。
实践证明,软起动器具有安装简单、操作方便、保护功能齐全、运行可靠、维护方便等优点,且价格适中,是值得推广应用的一种新型无触点起动设备。

   拉丝机变频控制系统目前用的较多的是双变频系统，其中一台作为主拉，另一台作收线控制；小（细）拉机目前还有单变频控制系统。

        1 系统配置：主拉为37kW，收线采用11kW。 

        2 工艺要求： 

        1）较高收线速度1200m/min；

        拉和收线变频器的较大运行频率可以通过工艺要求的较高收线速度计算出来，主拉传动轮直径为280mm，收卷筒的初始直径为280mm，较终直径为560mm。初始卷绕时卷筒直径较小，转速要求较高：1200m/min，N0 =1363r/min，从而可以推导出收线变频器的较高输出频率为45.4Hz。由此可以设定收线变频器的较大频率为50Hz，以保其较高收线速度≥1200m/min。主拉变频器的较大频率根据传动比计算出为75Hz（收线的卷筒直径取中间值420mm）；上限频率为45.4Hz(保证较大为1200m/min)，调试基本上设定50Hz。

        2）加工品种：2.8mm → 1.2mm，2.5mm → 1.0mm，2.0mm → 0.8mm。

        3）运行全过程中张力摆杆稳定。

        3 控制原理

        主拉变频器实际上只作一个简单的调速，作为收线速度基准。收线变频器根据张力摆杆反馈的信号进行PID微调控制运行频率，保其收线速度恒定，从某种意义上讲也保了起收线的张力恒定。

        4 调试说明及无感矢量的优点;

        在调试时，首先将主拉和收卷变频器的开环矢量方式调试正常。根据工艺要求的较大线速度计算出收卷变频器所需要的较大运行频率，然后根据实际的传动比对应好主拉的较大频率，保前后级的线速度差不是很大。从而根据摆杆电位器反馈值做PID调节控制收卷变频器时，可以很好的控制前后级的线速度同步。另外，主拉变频器的加减速时间尽可能的长（一般在40～60s），可以平稳的进行加减速，利用无感矢量变频器无论是空盘,满盘,还是低速及中速,高速保拉丝机工作是启动平滑,运行平稳,张力恒定实现无感矢量变频器自动拉丝的速度和直径的大小完全替代传统的PLC及PID控制模式

 先进的电梯远程监控系统可以远程在线随时掌握电梯的运行情况, 检测电梯故障, 因而可大大提高电梯发生故障时的修复速度。将新型控制系统应用于电梯控制及远程监控, 不仅是现代楼宇大型化和高层化的发展要求, 而且是目前楼宇智能化发展的迫切需要。

      1　 PCC - 可编程计算机控制器概述
      PCC ( Programmable Computer Controller ) 是奥地利贝加莱公司推出的可编程计算机控制器, 它除了具有PLC 的所有功能外, 还具有通用计算机的强大的数据处理能力、高运算速度和大存储容量。PCC 的明显特点在于其类似大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件运行平台。如图1 所示, PCC 应用了系统总线与I/O 总线分离的总线技术, 存储器、处理器、远程主站、网络模块等运行在系统总线上； I/O 总线上的模块主要用于机器或系统接口, 如数字量和模拟量I/O 模块、定位模块、智能I/O 处理器等。PCC 具有网络通信的能力, 如B&R2003、2005、2010 等都可以进行R IO、以太网、CAN BUS、PROF IBUS、N ET 2000 等网络通信。

      2　电梯远程监控的功能
      电梯远程监控所应具备的功能包括: 故障监测、语音服务、监控服务、远程保养和诊断。各功能所包括的内容为:

      (1) 故障监测内容: 关人故障、安全装置动作、电源异常、控制系统异常、门开闭异常、不能启动故障。

      (2) 语音服务: 与监控中心直接引导语音、乘客被困在轿厢时轿厢内自动播放安抚语音。


      (3) 监控服务: 24 小时全天候联网监控、受困乘客与监控中心直按、监控中心与轿厢乘客主动通话、故障情报分析、维修人员工作反馈。

      (4) 远程故障诊断内容: 各楼层门开关工作状态、各楼层门安全开关动作状态、各楼层召唤按钮动作状况、轿厢各按钮动作状态、轿厢安全触板动作状态、轿厢门安全开关动作状态、极限开关动作状态、平层误差状况、**载开关状态。

图1　 PCC 系统总线与I/O 总线分离的结构框图

      3　PCC 控制电梯的远程监控系统体系构成
      远程监控是利用计算机网络集中监控, 既能掌握用户电梯的运行工作状态, 又能在用户电梯发生故障时及时处理和排除故障。远程监控系统由现场信号采集/发送子系统、信号传输子系统、监视中心子系统三大环节组成。信号的采集直接来自电梯控制中心, 各个电梯(现场) 与监视中心之间的联系通过公用电话网进行传送。其主要功能有: 电梯紧急故障时应答远程电梯轿厢内受困人员的询问; 查询紧急状态电梯的有关信息；非定期的特定要求电梯的数据查询请求； 根据初步的故障分析, 统一调度管理安排技术人员赴现场维修服务等。

      PCC 控制电梯的远程监控体系结构如图2 和图3 所示, 各台电梯的PCC 从站完成对电梯运行控制和运行状态的数据采集, PCC 主站通过现场总线PRO FIBUS 与各控制从站进行通信。并将采集到的电梯运行数据发送到本地终端计算机。远程终端计算机通过Internet 网络与本地终端计算机相连, 执行对各电梯(现场)的远程监控。

      图2 为PCC控制电梯的远程监控系统, 系统中PCC 主站与下位机PCC 从站之间采用RIO (远程扩展) 方式进行通信, PCC 主站通过各PCC 从站完成对各电梯的运行控制及其运行数据采集任务；PCC 主站与上位机本地终端计算机之间采用PROFIBUS 方式进行通信, PCC 主站将采集到的电梯运行数据信息传输到本地终端计算机； 本地终端计算机与远程终端计算机之间通过公用电话网络进行通信, 远程监控中心得到电梯运行数据信息后, 通过监控中心的故障诊断*系统对数据信息进行处理, 并根据诊断将相应的紧急处理控制指令通过公用电话网络发送到本地终端计算机, 由PCC 主站将控制指令传送到对应的PCC 从站, 完成对电梯运行故障的紧急处理。

图2　 PCC 控制电梯的远程监控系统组成结构图

      图3 为PCC 从站电梯的主控制系统, 其控制功能有: 采集轿厢外上/下呼梯信号、轿厢内选层信号、轿厢位置信号和电梯门状态信号, 通过对这些信号的综合分析处理和判断, 决定轿厢的运动方式后, 将控制指令发送给VVVF 变频器、主回路接触器、轿厢开关门电路、运行状态显示电路和抱闸电路, 完成较优服务。

图3　 PCC 从站电梯主控系统图

      4　PCC 控制电梯远程监控系统对故障信号的采集
      微机控制电梯的故障信号是通过信号来采集受监控电梯设备的运行信号、层楼信号、安全回路信号, 在整个远程监控系统中每台电梯需要设置一套信号采集器, 与本地终端计算机进行串行通信。PCC 控制电梯的故障信号可以通过系统的各控制从站PCC 来采集, 不需要增加信号采集器。

      电梯的远程监控系统要完成远程监控的任务, 需要采集以下信号: 快车信号、慢车信号、上行信号、下行信号、轿厢位置信号、开门信号、关门信号、开门限位信号、关门限位信号、门锁信号、检修信号、司机(或自动)信号、重复开门信号、重复关门信号、直驶信号、**载信号、门区信号、上行减速信号、下行减速信号、上行强迫减速信号、下行强迫减速信号、上行方向限位信号、下行方向限位信号、轿**安全窗开关信号、轿**急停开关信号、安全钳开关信号、轿厢限速器开关、热保护继电器信号、各层楼层门锁开关信号、轿门锁开关信号。 

      为了确保采集的信号不影响电梯控制系统的正常工作, 信号采集一般采用并联引出法, 即各控制从站的PCC 除了执行对本台电梯的运行控制外, 还负责采集本台电梯的运行信号、层楼信号、安全回路信号。因为电梯控制系统的输入和输出都是数字量信号, 所以其信号采集不需要**的A/D 转换信号采集装置, 而是可以通过PCC 远程扩展主站模块和各个PCC 远程扩展从站的通信, 由PCC 主站通过软件控制程序读取各个PCC 从站I/O 模块的状态来完成故障信号的数据采集。

      5　结论
      将PCC - 可编程计算机控制器这一自动化产品的新锐应用于电梯控制, PCC 从站和主站和本地用户终端计算机之间通过CAN 总线技术进行数据通信, 利用互联网通信技术将远程控制计算机和本地用户终端连接从而实现对PCC 控制电梯的远程监控, 在线掌握电梯的运行情况, 实时在线检测电梯运行故障, 确保电梯安全运行, 是现代楼宇智能化的发展要求。