西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0详细使用

西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0详细使用

1 概述
随着交流变频控制技术的不断发展，交流传动系统得到了广泛应用，并逐步取代直流传动系统。特别是在120t转炉倾动装置传动系统中，该级别转炉的倾动装置，国内外一直采用直流电动机传动控制系统。济钢120t转炉倾动装置**采用交流变频传动系统并取得成功。为120t及以上级别转炉倾动传动交流化提供了宝贵经验。为提高炼钢自动化水平,降低生产维护成本奠定了基础。
2  转炉倾动工艺设备概况
2.1 工艺设备结构
济钢120t转炉炉壳为全焊接式固定炉底结构，转炉托圈为焊接箱形结构,其内通循环水冷却，转炉炉壳与托圈的连接,采用三点支承方式，此结构既能有效地在360?范围内支承炉壳又可适应炉壳的热膨胀。倾动装置采用全悬挂扭力杆平衡型式。由以下几部分组成:驱动电动机、一次减速机、二次减速机、扭力杆平衡装置和润滑装置等。扭力杆平衡装置是平衡转炉倾动时引起悬挂减速机（二次减速机）壳体旋转的旋转力矩平衡装置，通过扭力杆扭转来吸收扭矩并将扭矩转化为垂直的拉力和压力，通过扭力杆轴的固定轴承座和浮动轴承座传递到基础上,由于拉力和压力使扭力杆形成相反的扭矩,从而导致产生了吸收倾动力矩的效果。
转炉倾动采用全正力矩方式,即转炉倾动到任一角度时都保证是正力矩，确保转炉在360?回转过程中都是正力矩,事故断电时,转炉能够以自身重力自动返回垂直位置,从而排除翻炉泼钢事故的发生。转炉倾动驱动系统主要工艺设备参数:
转炉容量：125t 较大：135t 
较大倾动力矩：300T.m
转炉折算到电动机轴上的较大转动惯量：675kg.m2
机械齿轮速比：523
额定转矩：1700N.m
较大力矩倍数：Mcr/Me = 2.9
倾动速度： 0.13-1.3 r/min
倾动角度： 0-360?
加速时间：4S
变频电动机：4台 132KW  YZP355S-8  AC380V  735r/min
电动机冷却方式：强迫风冷
倾动电动机附编码器： 1024P/R DC24V
倾动位置接近开关：4个
倾动装置制动器：YTD-2000/60
制动器电动机：4台0.55KW  AC380V
转炉托圈耳轴端部编码器: 3600P/R  DC24V
2.2工艺控制要求
120t转炉倾动机械设备采用4台交流变频电动机驱动，4台电动机采用4点啮合全悬挂形式，通过扭力杆装置进行力矩平衡。
转炉倾动控制系统的基本要求为:
（1）4台电动机同步启动、制动及同步运行,根据要求转炉可以在0.13～1.3r/min之间进行倾动速度调节,转炉可以做±360°旋转。转炉倾动时4台电动机负载应相同。
（2）当一台电动机发生故障,而转炉正处于吹炼状态,则剩余3台电动机降速运行维持该炉钢炼完,此时转炉速度控制在0.14～0.8r/min。
（3）当转炉正在出钢、出渣时,交流电源系统发生停电故障,此时利用UPS电源将4台制动器打开,转炉依靠自重复位, 转炉处于安全位置。
（4）当转炉出现塌炉等事故时,倾动机械的机电设备能短时过载,转炉以0.13r/min速度旋转,倾动转炉倒出炉内装盛物,然后进行事故处理。
（5）转炉为全正力矩设计,即在整个工作倾动角度内由0°～士180°方向倾动均为正力矩。
（6）电力系统应能记忆炼上一炉钢时,转炉转动0～180°的电动机参数,如电压、电流转矩等,本炉次转炉冶炼时,应将电动机当前参数与上一炉钢转炉转动时的电动机参数进行对比,如果误差**过10%则报警,操作工人应立即检查设备是否故障。
（7）为防止电动机突然启动对设备的冲击,转炉开始倾动时电动机转速应从零开始逐渐加速,从零到正常速度的加速时间是4S。
（8）由于制动器制动力矩较大,为了防止制动时对设备的冲击,转炉制动时应先通过能耗制动将电动机减速,当转炉倾动速度接近零时,制动器失电制动,制动时间为4S。
（9）在现场操作台和CRT上设置故障报,显示转炉稀油润滑系统是否正常,稀油站的故障信号包括油位低、油压低及油温高,三种故障信号合成一个"给油异常"信号,当此信号灯亮时,操作工人应立即检查及排除稀油站故障。
（10）转炉在零位时如果电动机的驱动力矩大于700Nm,则报警,操作工人应及时检查制动器是否出现故障。
（11）如果电动机较大驱动力矩大于1800Nm10秒以上则报警,此时表示电动机**负荷工作,检查机械系统,有故障立即排除。
（12）转炉正常操作时,电动机驱动力矩不得大于2290Nm。
（13）转炉倾动时必需选择3台以上电动机工作才能操作,如果选择2台及以下时则报警。
转炉冶炼工艺过程转动角度及速度控制范围要求见表1 

3.3 电气传动控制系统方案
根据以上的分析计算及工艺控制要求, 济钢120t转炉倾动装置电气传动控制系统选用4套罗克韦尔公司的直接转矩控制变频装置（型号：1336E-BP300-L8E-GM6；功率：224kW）,倾动主回路采用4台电动机一对一的结构，即4套变频装置控制4台电动机，以便提高系统的可靠性和灵活性。
该系统带编码器速度反馈；通过设备网（DeviceNet）与PLC通讯；具有两倍的过载能力，1分钟的条件；采用能耗制动方式；具有低频力矩补偿功能，电动机励磁预置功能和力矩电流平衡等功能，控制电源采用UPS供电,能够满足倾动设备的力矩控制要求。
见图2：倾动装置控制系统结构图

本方案在施耐德Quantum PLC中采用DeviceNet Scanner模块140SAC-QDNET-010,配置A-B公司DeviceNet网络通讯组态软件9357-DNETL3,9355-WABENE,成功解决了Quantum PLC与A-B公司DeviceNet之间通讯。实现了转炉倾动系统网络自动控制。

当前水安全和水资源问题已经成为社会和经济发展中的重要因素。建立兼顾防灾和水资源优化管理的保障系统，是现代水利和水利工程管理的需要。安全问题特别是因洪水等自然灾害所引发的突发事故，其危害巨大，因此研究水情安全监控、预测系统，通过对水情及堤坝安全的动态监控、预报、及时发现事故尤其是突发事故先兆，迅速做出反应，实时给予决策支持并实施自动控制，为工程和相关地区提供安全保障;为管理部门提供多层次信息管理和决策支持手段，在兼顾防灾水资源优化调度基础上实现水资源可持续利用，充分发挥水利工程的效益。

水情自动测报系统是采用现代科技对水文信息进行实时遥测、传送和处理的专门技术，是有效解决江河流域及水库洪水预报、防洪调度及水资源合理利用的先进手段。提高了水情测报速度和洪水预报精度，改变了以往仅靠人工测量水情数据的落后状况，扩大了水情测报范围，对江河流域及水库安全度汛和电厂经济运行以及水资源合理利用等方面都能发挥重大作用。

系统组成：

水情自动测报监测系统主要由中心控制站、手机、现场传感器（雨量计、水位计等）、厦门瑞申自动化公司提供的数据、传输、控制于一体的RS6011G GPRS RTU、水情监测软件组成。

1、中心控制站：

a、中心控制站服务器采用固定IP地址，当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适用监控点数在200个左右的）。

b、中心监控站服务器采用IP地址（可以申请花生壳软件采用域名的方式），当监控点数量增加，中心不用扩容即可满足需求（适合监控点数在几十个左右的）。

中心控制站实时通过GPRS网络接收各遥测站上报的水文数据，对数据进行、存贮、显示、打印等处理，向所有遥测站发送控制命令，包括控制每天发送次数、校时等，按设定的时段间隔，计算出各雨量站的时段雨量值，统计上报数据的次数及工作状态，检索数据。遥测站的主要任务是自动实时采集、存贮雨量及水位数据，按设定的时间及时间间隔通过GPRS网络向中心控制站传送水文数据。

2、监控点 RS6011G+SIM卡

瑞申RS6011G GPRS RTU产品介绍

（1）、GPRS传输特点

基于水情分布点多面广，其远程采集大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对水调部门的正常工作造成了干扰，并且此种方式对通讯部门程控交换机正常、稳定的运行也有一定的影响。为保证传输质量，若采用专线方式，投资成本太高;采用GPRS无线数字网的通讯方式，很好地解决了远程水情信息的瓶颈问题。

GPRS是通用分组无线业务（General Packet Radio Service）的英文简称，是在现有GSM系统上发展起来的一种承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS抛弃了传统的独占电路交换模式，采用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，有效地利用了信道资源，带宽较高可达171.2Kb/s。目前中国移动的GPRS覆盖范围在中心城市几乎达到了**，在边远地区也达到了80%以上，实际应用带宽大约在20-40Kb/s，特别适合远程监测行业的通信需求，完全取代过去传统的有线、MODEM、X.25、数传电台、短信等通信方式。

GPRS无线具备如下特点：

a、可靠性高：

与SMS短信息方式相比，GPRS DTU采用面向连接的TCP协议通信，避免了数据包丢失的现象，保数据可靠传输。中心可以与多个监测点同时进行，互不干扰。GPRS网络本身具备完善的频分复用机制，并具备较强的抗干扰性能，完全避免了传统数传电台的多机频段“碰撞”现象。

b、实时性强：

GPRS具有实时在线的特性，时延小，并支持多点同时传输，因此GPRS监测数据中心可以多个监测点之间快速，实时地进行双向通信，很好地满足系统对数据采集和传输实时性的要求。目前GPRS实际速率在30Kbps左右，完**满足系统速率（≥10Kbps）的需求。

c、监控范围广：

GPRS网络已经实现全国范围内覆盖，并且扩容无限制，接入无限制，能满足山区、乡镇和跨地区的接入需求。比较很多无线数据网络（集群，双向，CDPD，CDMA）而言，其网络覆盖是较好的。

d、系统建设：

由于采用GPRS公网平台，*建设网络，只需安装设备就即可，建设;也免去了网络维护费用。

e、系统运营：

采用GPRS公网通信，全国范围内均按统一费率计费，省去昂贵的漫游费用, GPRS网络可按数据实际通信流量计费，（1分-3分/1K字节），也可以按包月不限流量收费，从而实现了系统的通信。

f、可对各监测点仪器设备进行远程控制：

通过GPRS双向系统还可实现对仪器设备进行反向控制，如：时间校正、状态报告、开关等控制功能，并可进行系统远程在线升级。

g、系统的传输容量，扩容性能好：

能满足突发性的需要，而GPRS技术能很好地满足传输突发性数据的需要;由于系统采用成熟的TCP/IP通信架构，具备良好的扩展性能，一个监测中心可轻松支持几千个现场采集点的通信接入。

h、GPRS传输功耗小，适合野外供电环境：

虽然与远在千里的数据中心进行双向通信，GPRS数传设备在工作时却只需与附近的移动基站通信即可,其整体功耗与一台普通GSM手机相当, 平均功耗仅为200毫瓦左右，比传统数传电台小得多。因此GPRS传输方式非常适合在野外使用太阳能供电或蓄电池供电的场合下使用。

移动SIM卡正常资费：10元包20M/月 20元包50M/月 若60秒传输一次的话每个月数据量不会**过5M。

（2）、基本原理:

通过RS—485总线将数字传感器（也可采用模拟输出传感器）与瑞申无线智能测控终端连为一体，构成现场监控单元。瑞申无线测控终端内置：CPU模块、数据存储模块、控制模块、GPRS/CDMA数据通信模块。可现场接入多路模拟量、开关量、继电器信号等数据，然后直接通过GPRS无线模块将现场数据与远程控制中心连接，将采集数据实时发送到远程数据库服务器，并存储到数据库中。 通过该系统，即使在远离观测现场的异地，也能方便地对水情要素如水位、雨量、流量等环境数据的采集读取，真正实现了远程监测和数据共享的功能。除数据远程采集、实时监控外，系统还可实现远程手机报警，并通过用户手机远程控制现场设备。

（3）、功能特点：

◎ 采集传输控制一体化，提高了系统可靠性，降低了成本;

◎ 采用**低功耗高性能的嵌入式处理器，数据采样精度小于2‰;

◎ 内嵌，不死机，掉线自动恢复;

◎ 配备多种接口资源：包括模拟信号、开关量采集、脉冲信号输入、继电器控制输出等;

◎ 继电器可设置报警联动;

◎ 支持一路RS232/RS485（只支持MODBUS协议）方式的用户数据接口，可接入电子式传感器、PLC等各种设备;

◎ 短信或GPRS实时在线传输方式;

◎ GPRS 远程在线设置和短信息远程设置功能;

◎ 支持终端远程进入休眠模式，并可用多种方式唤醒;

◎ 监控中心及远程控制现场设备;

◎ 可向用户设定的手机发送短信报警信息;

◎ 模拟量分时段报警;

◎ 用户可以编程的量程转换和报警上下限设定;

◎ 内设工业时钟，精确记时;

◎ 自动定时上报和事件触发上报功能;

◎ 内置大容量FLASH存储器，数据自动记录，支持历史数据检索;

◎ 板载工业级GSM/GPRS通信模块，方便用户选择GSM/GPRS组网方式;

◎ 提供用户设置软件，开放式接口，方便与组太软件及其他软件连接; 

系统功能特点

1、功能

◎具备水位、雨量自动采集功能，能自动采集到水位计1cm的水位变化值和1mm的降雨量，水位采样间隔可编程设置，并具有数字滤波功能;

◎定期采集渗漏量、坝体位移、浸润线等坝体性态信息;

◎具备定时自报功能，按预先设置的定时时间间隔（可任意设置），向中心站发送当前的水位、雨量数据，同时包括测站站号、时间、电池电压、报文类型等参数;

◎在规定的时段内水位变幅以及降雨量**过设定值时，具备短信、软件报警功能。

◎数据库查询（分类、统计、表格生成）

◎设备结构简单、维护方便、具有很好的防湿、防雷击、抗暴风等能力，能在恶劣的天气环境下和无人值守情况下正常运行。

2、特点

◎雨量、水位观测全面实现自动观测，长期自记和固态存储，为资料整编计算机化创造了条件，减轻职工劳动强度，提高了资料整编质量。从根本上解决长期以来水情拍报与资料整编成果不一致的问题。

◎测验设施设备改造、完善后，提高了测验质量，收集的测验数据量多且更加精确、可靠、为水利工程建设和水资源优化配置、水环境保护提供更加可靠的资料;为地方经济建设服务。

◎报汛手段更加科学、可靠，水情信息量有较大增加，传输时间明显缩短，抗干扰能力提高，信息差错率大幅降低。

◎采用先进的报汛通信手段后，实时水情信息将有明显增加，流域面上的实时雨水情更加准确及时，并得到快速处理，实现作业预报计算机化。变了手工作业预报的落后状态，使作业时间缩短，预报精度提高;预见期增长能为各级防汛指挥部门提供更加及时、准确、全面、直观的雨水情信息和预报结果，争取抗洪抢险时间，减少人民生命财产损失，将取得较大的社会和经济效益。

结束语：

整套系统具有可靠性高，读识方便，数据实时性好等优点。建成后的水情水位自动测报系统可为堤坝防洪调度决策提供及时、准确的科学依据。今后，随着建设的不断进展和水情测报系统的完善，水情测报系统将较大地增强水利部门对各水库水情的监测能力，为**的决策提供科学依据，为防洪度汛、兴利除害发挥出更大的作用。