西门子6ES7321-7BH01-0AB0型号介绍

西门子6ES7321-7BH01-0AB0型号介绍

.电动机起动的现状
三相鼠笼型异步电动机因其具有结构简单、运行可靠、维修方便、惯性小、价格便宜等诸多优点，在农田排灌中作为电能转化为机械能的主要动力设备而被广泛采用。但由于其起动电流大，对电网的影响和对工作机械（如水泵、拍门等）的冲击力都很大，因而在起动过程中必须采取一些技术措施对起动电流和冲击力（起动电磁转矩）加以合理而有效的控制，实现比较稳定的起动，从而改善系统设备工况，有效延长系统寿命，减少故障率的发生。
异步电动机的起动问题，一直为业内人士所关注。异步电动机的起动方式从原理上讲只有两种：直接起动和降压起动。直接起动，就是将处于静止状态的电动机直接加上额定电压，使电动机在额定电压作用下直接完成起动过程。直接起动转矩大，起动时间短，起动控制方式简单，设备投资少，因此在中小型电动机的起动上得到广泛的采用。但直接起动方式也受到许多限制，主要表现在下列三个方面：
（1）起动电流可大到电动机额定电流的4～7倍，部分国产电动机的起动电流实际测量甚**达8～12倍。如果直接起动较大的电动机，过大的起动电流将造成电网电压显著下降，影响同一电网其它电气设备和电子设备的正常运行，严重时将使部分设备因电压过低而退出运行，甚至使电力线路继电保护装置过流保护动作而跳闸，使线路供电中断。
（2）直接起动会使被拖动的工作机械受到机械性冲击，对于水泵性负载来说，过高的起动转矩对叶片、轴承、拍门等造成软性损伤（机械变形、疲劳性老化）及硬性损伤（裂纹、断裂等）是较为常见的，甚至会因水流对管道的冲击力（及反作用力）过大而产生严重的水锤效应损坏设备。
（3）直接起动要求供电变压器容量较大，而对农田排灌泵站供电的变压器容量往往达不到直接起动对电网容量的要求。
在不允许直接起动的情况下，就要采用降压起动的起动方式，即降低电动机端电压进行起动。降压起动一般有星／三角起动，定子电路中串接电阻、电抗器起动，自耦变压器降压起动及本文推荐的软起动等方法。
星形／三角形起动器是降压起动器中结构较简单、成本较低的一种，然而它的性能受到限制，主要表现在：
（1）无法控制电流和转矩下降程度，这些值是固定的，为额定值的1／3。
（2）当起动器从星形接法切换到三角形接法时，通常会出现较大的电流和转矩变动。这将引起机械和电气应力，导致经常性故障的发生。
自耦变压器式起动器比星形／三角形起动器提供了更多的控制手段，可以通过变压器抽头改变I段起动电压（典型为65％和80％两挡起动分接头）。然而它的电压是分级升高的，所以其性能受如下限制：
（1）电压的阶跃性变化（分级转换时产生）引起较大的电流和转矩变动，同星形／三角形起动器性能限制“2”一样会导致机械、电气经常性故障的发生。
（2）有限的输出电压种类（起动电压分接头数量有限），限制了理想起动电流的选择。因为自耦变压器式起动器控制是使用较额定电压低的电压级别进行降压起动，它控制的电机参数为电压而非电流，所以当电网电压波动及负载变化（如排灌站水位落差变化）时，起动电流曲线将显著偏离设计理想曲线，从而恶化起动性能，设备在较差的工况下将大大缩短使用寿命，增加维护成本。
电阻式起动器也能提供比星形／三角形起动器更好的起动控制。然而它同样有一些性能、使用上的限制，包括：
（1）起动特性很难优化。原因是制造起动器时电阻值是确定的，在使用中很难改变，虽然可以通过转换分接头来进行分级起动，但当级数较多时，势必增加控制系统的复杂性，而制造成本、故障率也将随之大幅度提高，所以一般电阻式起动器均在2～5级间。这样，加在电动机定子绕组上的电压、电流等主要电量参数在分级起动时仍有很大的波动。
    （2）频繁起动场合下的起动特性不好。原因是在起动过程中电阻值会随着电阻的温度变化，在停止到再起动过程中需经长时间冷却过程。
（3）负载较大或起动时间较长的场合下的运行特性变坏，原因是电阻值随着电阻器温度的变化而变化。
（4）在负载大小经常变化的应用场合（如排灌站水位落差变化较大），电阻式起动器不能提供理想的起动效果。
综上所述，传统的降压起动设备均有诸多性能限制和使用限制，越来越难以适应不断发展的电动机复杂使用场合的起动需要。 
2.软起动技术的工作原理
软起动技术是在晶闸管斩波技术的基础上发展起来的，利用晶闸管斩波技术进行工频电压调节的原理如图1所示。
    在50Hz正弦波每个半周内固定时间（过零延时t1）给晶闸管VT1门极以一个触发脉冲，则根据晶闸管特性，在触发脉冲结束后，晶闸管将在半周内剩余时间维持导通（见图1（b）中阴影部分），直至电压再次过零，这样只要调节VT1触发脉冲出现的时间，则输出电压u0将会在0～100％输入电压（ui）内得到调节。如果将晶闸管斩波调压技术应用于三相电源，再加入现代电子技术如单片机控制技术等即可制成软起动器，从而在大型三相鼠笼式交流异步电动机的起动上得以应用。
软起动电动机时的电压、电流特性曲线见图2。从电压特性曲线u＝f（t）可以看出，从起动开始软起动器给交流异步电动机一个初始电压Ust（Ust一般在10％～60％Ue间自由调整）并在用户设定的起动时间Tst（Tst一般在1～60s范围内自由设定）内将负载电压均匀上升到电动机额定电压Ue。由于软起动器自身特有的限流功能，起动电流在起动期间始终不超过起动限制电流ILIM（ILIM一般在2～5Ie内自由设定）。
    为了比较起动外特性，在此给出了应用中较常见的传统起动方式———自耦变压器降压起动时的电压、电流特性曲线（见图3）。从图3可以看出，两级起动的两个阶段均产生很大的起动冲击电流，对电网形成冲击，而两个较大的级落电压0→Ust与Ust→Ue又会发生非常大的转矩突变，产生机械冲击。而电动机软起动时无论在电流曲线还是电压曲线上看，均已将电冲击及机械性冲击减小到较低的程度。 
3.软起动技术的应用
用软起动器组成软起动控制系统可以采取两种型式：（1）在线式控制软起动系统和旁路切换式软起动系统（见图4、图5）。图中K0、K1～Kn为空气断路器；RQ、RQ1～RQn为软起动器；KM11～KMn1、KM12～KMn2为交流接触器；M1～Mn为电动机。
    在线式控制软起动系统采取“一带一”方式，即每一台负载电动机的起动由相应的软起动器来完成，选用长期工作制的软起动器，可以对电动机实现起动—运行—停止的全过程控制，并且主接线及控制系统均很简捷。
旁路切换式软起动系统是多台电动机共用同一台软起动器。当一台电动机起动完成后，旁路接触器吸合将电动机转为电网供电脱开软起动器直接运行，这样软起动器在完成一台电动机的起动后可以再控制另一台电动机的起动。旁路切换式软起动系统在控制电动机台数较多时可以大大降低系统成本，而且软起动器均工作在短时工作制，可以大大降低软起动器的故障率，一不足的是增加了主接线及整个系统的复杂性。
随着科技水平的发展，对电动机的控制机理和技术指标要求越来越高，传统的降压起动设备已无法满足各行业的需要。近年来，随着软起动设备逐步国产化，将使软起动技术的应用成为今后大型鼠笼型异步电动机起动方式的主流，并将较终取代传统的起动方式，在排灌站水泵控制上得到全面的推广。

KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到较大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的较高温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路完全对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。

      KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。通过主驱动电动机的输出轴以及胶带输送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，使得闸瓦打开，实现了制动闸的动态可控运行，**了胶带输送机的正常运转。

 3.3液位变送器和液位开关 

    液位变送器采用高精度、高可靠性美国麦克产品，型号为MPM426W液位开关 采用中国台湾凡宜LTB产品，当水位达到设定值时，给可编程一个动作信号。 

    3.4 触摸屏 

    作为一种新型的人机界面，从一出现就受到关注，它的简单易用，强大的功能及优异的稳定性使它非常适合用于工业环境。用户可以自由地组合文字，按钮，图形，数字等来处理或监控管理随时可能变化的信息。随着工业设备的飞速发展，以往的操作界面需由熟练的操作员才能操作，无法提率。但使用人机界面，能明确指示并告知操作员机器设备目前的状况，使操作变得简单生动。使用触摸屏，还可以使机器配线标准化、简单化，同时也能减少PLC控制所需的I/O点数，降低生产成本，也相对提高整套设备的附加价值。本系统选用三菱公司的GOT930触摸屏，它和三菱PLC有很好的通用性，能在线监视并修改程序，不必很麻烦的重复插拔接口。

4 本装置系统实现的主要功能 

    4.1具有三种运行方式:自动、手动和退出，采用操作把手手动切换。 

    4.2在“自动”运动方式下，根据液位开关（或液位变送器）提供的液位信号启动和停止潜水泵；在“手动”运行方式下，可以直接通过手动操作把手起动/停止潜水泵。在“退出”运行方式下，自动和手动操作均不起作用。 

    4.3自动定时切换各潜水泵间的主用/备用状态，也可以人为进行切换各泵间的主用/备用状态。 

    4.4采用发光二极管指示装置的运行状态和系统故障。 

    4.5采用液晶显示屏来进行参数显示（如：水位等）和修改参数（如：水泵启动和停止水位整定值、水泵切换时间参数、）以及显示详细的故障信息。 

    4.6具有故障报警功能，报警信息包括：电源故障、水泵故障、变送器故障、水位过高、水位过低、PLC故障等。 

    4.7具有自检功能和较强的容错能力。 

    4.8控制电源采用交直流两路输入的UPS电源。 

    4.9具有通信联网功能，将报警信号和模拟量信号等传送到远方计算机监控系统。

1 引言 

    近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。可编程逻辑控制器（PLC）作为一个从八十年代发展起来的新兴的工业控制器，是自动控制、计算机和通讯技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。PLC以其体积小、功能齐全，价格低廉，可靠性高等方面具有*特的优点，在各个领域获得了广泛应用。 

    洪门水电厂是一个投产30多年老电厂，原有的自动化设备无法满足安全生产的需要。溢洪道是水电厂较重要的水工建筑物之一，因此对于该建筑物日常运行维护特别重要，消力池排水廊道自动抽水系统的更新改造正是为了满足这要求。考虑到水工建筑物自然环境因素，根据可靠性**，选用性价比较高的产品的原则，我们重点对AB、GE、三菱、OMRON（欧姆龙）、MODICON（）、SIEMENS（西门子）等公司的PLC系列产品进行了综合的比较、选择，最后选用了三菱公司的产品，这是因为三菱公司产品除具有上述优点外，还具有维护方便及操作简单直观易掌握的特点。PLC采用三菱 FX2N-48MR+2A/D+2D/A,主要负责水位的数据采集，控制潜水泵的启动/停止等。同时选用了一台三菱5.7寸触摸屏，主要负责参数显示和修改参数以及显示详细的故障信息等。 

2 系统结构

    洪门水电厂溢洪道消力池排水廊道排水系统主要由三部分组成。①一级堰廊道自动排水系统；②二级堰廊道自动排水系统；③人机对话系统。其中主控制系统安装在二级堰廊道它由水位变送器、液位开关、可编程控制器、接触器、控制开关等构成。除具有现地控制功能外，还具有通过远方的液晶触摸显示器完成水位检测、实时显示、传感器整定、实时控制、保护等功能。一级堰廊道只安装了水位变送器和接触器等水泵起动设备。液晶触摸屏也就是人机对话系统安装在溢洪道维护人员的办公地点，离主控中心有100米左右。 

3 各部分工作元器件特性
 
    3.1 PLC 

    PLC（FX2N-48MR）是整个控制系统的核心控制部件，其丰富齐备的控制运算指令、优越的性能、现场编程调试的方便已使其成为深受现场技术人员欢迎的控制设备。主要性能指标为：24点输入/24点继电器输出，内置8000步RAM可使用存储盒，运算速度为1.52цs～数100цs/步（应用指令）；其输出接点的较大负载为80VA或100KW，输出接点的寿命为20VA/300万次，35VA/100万次，80VA/20万次。 

    3.2 2A/D及2D/A 

    FX2N-2A/D转换模块用于接收水位变送器输出的4～20 mA电流信号，并将其变为PLC程序可用的十进制数。（即将模拟量转换成数值量）FX2N-2D/A转换模块用于将PLC运算得到的控制量数值转换为-10V～+10V电压信号，通过RS485或RS422接口连接将电流模拟量信号输入到远方监控系统

 控制部分均采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。

1 系统概述

立式粉末喷涂生产线，该生产线控制部份主要由：输送系统、前处理、水份烘干炉、喷粉系统、固化炉几部份组成。控制部分均采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。

系统图如下：



2 设计原则

1） 系统具有经济性及性

系统我们建议用一套PLC来统一控制，这样既能节约成本，同时有利于统一管理。同时，系统的PLC我们推荐用在海内外名气比较大的AB 公司PLC，在世界各地很多企业中都有成功的应用经验以及长期的稳定运行记录。

2） 系统具有易维护性及可扩展性

所选用产品符合国际标准，可采用通用的工具进行维护。本系统不仅可以满足当前的工程需求，而且可以方便的实现日后的系统扩充。以后系统需要扩充其他控制功能，仅需增加I/O模块。

3） 系统具有简单性

本系统采用AB公司功能性强、经济型的中型可编程逻辑控制器SLC 500。该逻辑控制器具有便捷的内置通讯接口，易扩展的输入输出模块，简单方便的bbbbbbs平台编程软件，用户易学易懂。

3 系统分析

1） 输送系统：

上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。

4 部1.1kw电机，带冷却风扇。要求电机能够实现变频控制，并且能够反馈回PLC。在触摸屏能够实现监控，能够实现速度的调整