西门子模块6ES7321-1FF01-0AA0型号介绍

西门子模块6ES7321-1FF01-0AA0型号介绍

   九十年代中期，国际上兴起的现场总线技术是计算机网络通信技术与自动化仪表系统相结合的成果。国际电工（IEC）对现场总线定义为：现场总线是连接工业现场仪表与设置在控制室内控制设备的数字化、串行、双向、多变量、多节点的通信网络。现场总线控制系统（Field Control System,FCS）定义为：由各种现场仪表通过互连与控制室内人机界面所组成的系统；一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统。

     目前，现场总线技术已经用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通信网络中。作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场与控制设备之间的联系外，还连接着更高控制管理层。因此，它不仅是一个基层网络，而且还可构成一种开放式、新型全分布控制系统，即，集智能、传感、控制、计算机、数字通信技术于一身的控制系统。正由于这些特点，以现场总线作为技术支撑的FCS在工业自动化领域有明显的优势，如很高的精确性、设计组态简单、扩展安装方便、易于维护、节省软硬件投资等。它被公认为*五代控制系统，成为当今工业自动化发展的必然趋势。

     考虑上述因素， 对笔架山水厂普通快滤池设计时，选用现场总线作为控制系统支撑技术。基于现场总线的笔架山水厂普通快滤池自动控制系统，应达到如下要求：

⑴ 系统具有较高的可靠性。

⑵ 笔架山水厂普通快滤池设计以全自动化，无人值守为目标。

⑶ 具有自动故障诊断和故障处理功能。

⑷ 具有远程监控功能。

⑸ 系统具有较强的开放性，能与全厂计算机控制系统实时交换信息。

经过对几家（如MODBUS、PROFIBUS、CCbbbb）现场总线的性能和价格认真比较，且考虑到过去使用情况。本系统采用日本三菱PLC的CCbbbb总线网络作为支撑网络。系统内控制装置采用三菱A系列PLC和FX系列PLC 两种，分级控制着现场及车间设备运行。

CC-bbbb网络特图如下：

CC-bbbb具有如下特性：

1） 在**业中较快的通信速度，在需要高速应答时，可支持传感器输入及智能化设备之间进行大量数据传送。在100米距离内通信速率达10MB，1200米距离通信速率也达156KB。

2） 对分散的PC（Progromme Controller）控制连网后进行循环传送，即，在主控PC与本地PC之间进行N：N的 循环传送。实现了控制系统的全分散、全开放、互操作、互换性。

3） 可连智能设备，进行信息传送。

除了字数据的循环传送以外，CC-bbbb系统还能与智能化设备进行数据通 信，这些设备包括显示设备、条形码读写器、测量设备以及个人电脑等。

4） 完善的RAS功能。具有自动在线恢复、待机主控功能、切断从站功能、确认链接状态功能及测试和诊断功能，系统具有高度可靠性。

5） 多厂商的开放网络具有高度的安全性。

6） 采用双绞线组成总线网，节省，提高控制性能。

一、 系统硬件设计

1． 就地控制单元硬件设计

就地控制单元不仅具有自动控制功能， 由于触摸屏的使用，而具有直观画面监视功能，其结构如图二所示。

如图所示，单格滤池由五个阀门组成： DF进水电磁阀、F1出水阀、F2水冲阀、F3气冲阀、F4排水阀。由一台FX2N PLC控制单格滤池的自动过滤和自动反冲洗。滤池就地控制单元即CCbbbb 网络的一个从站，执行三格滤池的控制过程交换。三格滤池通过RS485网络互连，这种RS485网络速率为192KB、距离为50米、数据传送量不大，但也是N`：N网络，可实现主控PC与从站PC之间数据循环传送。通过此网络三格滤格的三台FX2N PLC与触摸屏互连。

滤池就地控制单元功能包括：

① 控制单格滤池的自动过滤和自动反冲洗。自动过滤监测滤池水位，据滤池水位的情况及时调整出水阀的开度，使滤池保持在过滤水位。当运行周期到或强冲或水头损失以达到时，滤池进行自动反冲洗。控制器监测滤池水位到达低水位，开启排水阀，开启气冲阀、气冲5分钟，关闭气冲阀；开启水冲阀、水冲5分钟、关闭水冲阀；关闭排水阀，冲洗结束。

② 控制方式和流程的选择。识别手动、自动（包括全自动及触摸监控）方式。根据实际情况选择气水冲洗和单纯水冲流程。

③ 保护功能。当滤池水位**较高水位时，自动停止进水，开大出水阀。给出报警提示。当滤池水位****高水位时，除上述操作外，自动关闭出水阀。

④ 故障检测和诊断。检测阀门在规定时限内是否到位，进行检错分析，为可靠性控制提供依据。

⑤ 动画监视。以动画形式实时显示滤池各个阀门开关状态、到位情况、故障发生情况等；显示各个滤格状态（包括正常过滤、冲洗、触摸屏状态、手动控制等）；显示风机水泵运行及故障情况；实时显示水位值。

⑥ 实时操作。包括滤格状态（全自动/触摸监控方式）选择；故障复位；在触摸监控方式下对滤池各个阀门进行开关控制。

⑦ 远程操作。在触摸屏上可执行对两台风机及两台反冲泵的直接启/停控制。

2． 主站硬件设计

主站放置于车间的值班室内，由A系列PLC 作为主控制器。其硬件结构图如图三所示。

滤池主站管理CCbbbb网络上八个从站（每个从站监控三个滤池）共对24个滤池的1100点数据进行处理和交换；监控两台风机、两台反冲泵运行；对关键数据进行处理并上送到厂级站 。滤池主站的功能有：

① 动画监视。以动画形式实时显示24格滤池各个阀门开关状态、到位情况、故障发生情况等；显示各个滤格状态（包括正常过滤、冲洗、触摸屏状态、手动控制等）；显示风机水泵运行及故障情况；实时显示水位值及1小时内滤格水位变化趋势。

② 监控两台风机、两台反冲泵运行。对风机变频器进行选择、变频器频率设置。

③ 实时操作。执行对滤池进行强冲；排水阀、气冲阀、水冲阀的统一管理（同一时刻只能打开一个阀门）。

④ 流程的选择。根据实际情况选择气水冲洗和单纯水冲流程。

⑤ 实时数据的显示。以数字和曲线形式实时显示24格滤池的水位及1小时内水位走势；以数字和矩形图形式实时显示24格滤池的运行时间。

⑥ 历史数据查询。触摸屏可存储三千条记录（保持三个月的运行参数不刷新）。记录包括：24个滤池冲洗发生时间结束时间；滤池所处状态（全自动/触摸监控）；24格滤池各个阀门故障发生时间等。

⑦ 故障查询。当滤格阀门故障报警发生时，用户查看具体的故障类型、位置和发生时间。

⑧ 参数设置。可对滤池运行时间、运行水位；滤池水冲时间、气冲时间；阀门开关时限；启动反冲泵台数；风机变频器选择等，通过人机对话方式由技术人员设置，此功能只能通过密码进入。

二、 系统软件设计

1、滤池主站软件设计

滤池主站其结构图如下：

主站软件包括24格滤池排队冲洗、CCbbbb网络管理、两台风机监控、两台反冲泵监控、实时数据监测、故障诊断报警、与厂站通信等。

2、滤池就地控制单元软件设计

滤池就地控制单元包括：单格滤池控制、C网络管理（CCbbbb网络）、R网络管理（RS485网络）、人机界面、实时数据、故障诊断、风机及反冲泵监控等功能。

单格滤池控制执行自动过滤监测滤池水位，根据滤池水位的情况及时调整出水阀的开度，使滤池保持在过滤水位。当运行周期到或强冲或水头损失以达到时，滤池进行自动反冲洗。单格滤池控制软件流程如图六所示。

三、 系统运行

笔架山水厂普通快滤池系统在投入运行五个月来，一直稳定可靠。见图七及图八所示滤池车间改造前后滤池控制柜比较。滤池水质也有所提高，且运行周期比过去延长50%。工人的劳动强度得到大幅降低，激发工人强烈的学习兴趣。系统的自诊断功能充分发挥作用，设备的维护率得到了很大提高。基本上能实现无人值守。

四、 结束语

现场总线技术，这种网络通信技术渗透于自动控制仪表和系统中的结果。在自动控制领域已经得到越来越多的应用，毋庸置疑，该技术具有广大前景。

调速范围在30%～90％之间，转速不稳定；而且，低速800r/min仍然偏高，造成能源浪费，高速运行时，液力耦合器有时丢转，转炉炉口冒烟；
·经过10多年的使用，液力耦合器已严重老化，需经常更换轴承，造成转炉停产，不能满足连续生产的需要。
·电动机的效率低，损耗大，尤其低速运行时，效率较低；
·调节精度低、线性度差，响应慢；
·启动电流仍比较大，影响电网稳定；
·液力耦合器故障时，无法切换至工频旁路运行，必须停机检修；
·漏油严重，对环境污染大，地面被油污蚀严重；

鉴于液力耦合器存在上述众多问题，对其进行改造已成当务之急。

2001年底，二炼钢开始扩容改造。为了提高风机的运行效率，解决使用液力耦合器带来的众多问题，新抚钢决定进行变频改造。

二、变频器改造方案

·要求变频器要有高可靠性，长期运行无故障。
·要求变频器有旁路功能，一旦出现故障，可使电机切换到工频运行。
·调速范围要大，效率要高。
·具有逻辑控制能力，可以自动按照吹氧周期升降速。
·有共振点跳转设置，能使电机避开共振点运行，让风机不喘震。

经过多方调研、比较，最后新抚钢同北京利德华福电气技术有限公司合作，共同制定了1号转炉除尘风机的变频改造方案，改造方案如下：

1、设备配置

KM：变频器供电的高压真空断路器
KG1、KG2、KG3： 真空接触器
BPQ：HARSVERT-A06/080变频器
DJ： 440KW/6KV异步电动机。
KM为原有高压开关，KG1、KG2、KG3。

DJ为原有异步电机，如果将来扩容到630KW/6KV普通三相异步电机，变频器必须具备驱动能力。

风机高速运行时，如果变频器出现严重故障，应将电机自动切换到工频电网运行，当前吹炼周期结束后，自动断开KG3，检修变频器，变频器检修完毕后，通过复位按钮，自动返回原变频调速状态。如果在低速运行，则立即断开KG3，开始检修。这样，在变频器出现严重故障时，系统能够自动转入工频电网中，负载不用停机，满足现场不能停机的要求。

2、电机及风机参数

电机参数： 风机参数：
型 号： JK134-2型号：D700-13-2
额定功率： 440KW 进气容积流量：700m3/min(混合煤气)
额定电压： 6KV 压力增加值： 2600mmH2O
额定频率： 50Hz进气温度： 35℃
额定电流： 50A 主轴转速： 2975rpm
额定功率因数：0.89 轴功率： 370kw
额定效率： 92.5%
额定转速： 2970rpm

3、除尘风机工艺要求

1）吹炼工艺周期

A到B为兑铁加废钢时间。
B到C为风机升速时间，可以调节。
C到D为吹氧时间。
D点风机开始减速。
D到E为倒炉测温取样时间。
E到F为出钢时间。
F到G为溅渣时间。

整个吹炼工艺周期约21分钟，其中高速时间（C到D）12分钟。高速定为45Hz,可以调节；低速定为5Hz,可以调节。

2）变频器和现场接口

在B点，由现场提供一对闭合节点（氮氧转换点），变频器从低速向高速启动。在C点，变频器到达高速后，给现场提供一对闭合节点（高速状态节点），以便现场操作工进行下氧工作。在D点，现场向变频器提供另一对闭合节点（风机减速点），变频器开始降速，降速时间不作具体要求，但在减程中如果需要提速，变频器应能满足提速要求。

风机转速、氮氧切换节点、氧位置节点三者满足如下关系：

现场提供给变频器的两对节点（氮氧转换点、风机减速点）及变频器提供给现场的高速状态节点均为无源节点，具有2A/30VDC或0.8A/230VAC的容量。

3）变频器技术指标

输入电压 三相交流有效值 6.3KV±10％
输入频率 50±5Hz
输出电压 三相正弦波电压0-6KV
输出频率 0-50Hz
频率分辨率 0.01HZ
加速时间 可按工艺要求设定
减速时问 可按工艺要求设定
频率设定方式 高低两级速度，可在0-50Hz范围内调整
故障诊断及检测 自动检测，自动定位
网侧功率因数 0．95（高速时）
过载保护 120％l分种（每10分钟）、150％立即保护
防护等级 IP20
环境温度 0-40℃
环境湿度 ,无凝结
海拔高度 1000米以下

三、设备运行情况

2001年底我公司向北京利德华福电气技术有限公司定购了一台高压变频器，型号为HARSVERT-A06/080，2002年3月14日变频器正式投入使用，我们认为该变频器的生产、安装、调试周期都很短，总共仅有3个多月的时间，为1号转炉按时投产提供了有力的保。

1、 同原来使用液力耦合器比较，北京利德华福电气技术有限公司生产的高压变频器有以下优点：运行稳定，。原来使用液力耦合器大概40天左右就必须更换轴承，每次需停炉半天左右，带来的巨大的经济损失。HARSVERT-A变频器具有免维护的特点，只需定期更换柜门上的通风滤网，不用停机，保证了生产的连续性。
2、节能效果显著，大大降低了吨钢电耗。
3、电动机实现了真正的软启动、软停运，变频器提供给电机的无谐波干扰的正弦波电流，降低了电机的故障次数。同时，变频器设置共振点跳转频率，避免了风机长期在共振点运行，使风机工作平稳，风机轴承磨损减少，延长了电机、风机的使用寿命和维修周期，提高了风机的利用时率。
4、变频器自身保护功能完善，同原来继电保护比较，保护功能更多，更灵敏，大大加强了对电机的保护。在变频器调试期间，变频器自动保护，报电机过流。经检查发现电动机有一相线鼻子发生断裂，电机缺相运行，造成过流。我们及时进行了检修，避免了事故的扩大化。
5、变频器同现场信号无缝接口，满足生产的需要。变频器内置PLC，现场信号接入灵活。转炉为变频器提供一对高速、低速节点，变频器按照节点的状态自动高速、低速往复运行；将以前仪表柜中的转炉的烟气流量、烟气温度信号接入变频器，把仪表柜拆除，大大节约了场地。变频器自带转速测定，原来同电机相连的测速器也被取消，由变频器为现场直接提供电机转速指示，
6、适应电网电压波动能力强，有时电网电压高达6.9KV，变频器仍能正常运行。
7、同液力耦合器比较，在加速期间大大减小了噪声，削弱了噪声污染。由于不用定期拆换轴承，减少了机油对环境的污染，使风机房的现场环境有了较大改善。

四、节能分析

改造之前，1＃2＃3＃转炉的工况均相同，改造后1＃转炉可以同2＃、3＃转炉作对比，较终以吨钢除尘电耗来分析节能数据。

同液力耦合器比较，吨钢除尘电耗平均减少2.76度/吨；
1＃转炉年产钢量今年预计为35万吨，电价为0.44元/度；
年节电总额为：35万吨×2.76×0.44＝425040元，节电率为39.2%。

同时由于HARSVERT-A变频器的可靠性，避免了原来液力耦合器发生故障时，转炉停炉造成高炉甩铁的情况发生，其经济效益、社会效益也是是巨大的。

五、结束语

从几个月的运行情况来看，北京利德华福电气技术有限公司生产的HARSVERT-A06/080高压大功率变频器性能好，可靠性高，节能效果明显，满足连续生产对调速系统的要求，我公司决定在2＃、3#转炉改造中继续使用，目前2＃、3＃转炉配套的变频器已达现场，正在安装调试中。

1. 概述
皮革加工业是一个古老的行业，但一直以来皮革加工都是一个劳动强度大，生产效率低的。皮革加工的一道较麻烦的工序就是挂晾烘干，以往的挂晾烘干设备基本采用继电器、接触器控制，自动化程度都较低，故障，工人操作起来费时费力。

我公司配合浙江某机械有限公司开发成功的GJ4-H40系列挂晾机，是集挂晾、输送、秤重、脱钩等功能于一体的新型全自动挂晾机，只要两人就能完成挂皮收皮的全过程，大大提高了晾皮工效。该设备主要由车间上方的挂架和下方的转鼓等构成，一台挂晾机长达三、四十米，一般可为六台转鼓供料。其采用了全套Schneider电气解决方案。采用的产品包涵盖了逻辑控制器、软启动器、低压电器、人机对话产品等。而Schneider公司的Zelio Logic 逻辑控制器作为整台设备的控制**，居功至伟。在本控制系统中，Zelio Logic 逻辑控制器与限位开关、秤重传感器以及电磁阀、软启动器等执行元件紧密配合，根据限位开关、秤重传感器传来的信号，按照工艺要求，作适当延时后控制电磁阀或软启动器等的准确动作，以保证系统稳定运行。而且Zelio Logic 逻辑控制器带有一体化的显示面板，所以，系统运行时间可在现场任意调整，以适合不同用户，不同季节、不同皮质的不同情况，非常方便。这都要归功于Zelio Logic 逻辑控制器以较经济的配置实现了所有功能，使客户用小系统控制大设备成为可能。

2. 系统描述
GJ4-H40系列挂晾机的电气控制系统主要由一台型号为SR2A201BD的20点Zelio Logic 逻辑控制器，数台型号为ATS01N272Q的37KW软启动器以及限位开关、秤重传感器等一些控制元件组成。

设备启动后，传送链往复运行，手工将挂上挂架后，充分利用车间的空间和余热自然干燥，可根据季节、皮质等通过Zelio Logic 逻辑控制器上的显示面板设定晾晒时间，晾晒时间到，开始为1#转鼓供料，挂钩碰到1#转鼓上方的接近开关后，智能继电器延时零点几秒（具体时间可在现场调试后确定）后控制1#供料阀动作，脱钩落入1#转鼓，挂架继续转动，下一个挂钩又碰到1#转鼓上方的限位开关后，1#供料阀再次动作，脱钩落入1#转鼓，如此，当1#转鼓下的称重传感器测到鼓重到达设定值后，智能继电器使1#供料阀失效，2#供料阀生效，当碰到2#转鼓上方的限位开关后，2#供料阀动作，脱钩落入2#转鼓，挂架继续转动，下一个挂钩又碰到2#转鼓上方的限位开关后，2#供料阀再次动作，又一块脱钩落入2#转鼓，以此类推，直到所有的转鼓全都装满以后就可由手动加药，然后通过软启动器启动转鼓运行了。

3. 总结
因挂晾机工作的时间与皮质、季节、车间温度、设备机械距离等都有关系，所以要求能灵活调整时间，但整机的价格又不高，为了节约成本，选用带显示面板的Zelio Logic 逻辑控制器就成了较佳选择。设备投产后，生产效果非常好，大大提高了生产效率，节约了人力，降低了工人的劳动强度，设备以高产、、设备运行的稳定性及优良的售后服务已得到了用户的认可，在皮革中具有很高的**度。销量一直在国内**中，产品供不应求。我们开发的这套Schneider电气控制系统也同时赢得了欧德申机械公司技术人员和销售人员的广泛**。