6ES7321-1CH20-0AA0功能参数

6ES7321-1CH20-0AA0功能参数

一般规定城市管网的水压只**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。变频调速恒压供水设备以其节能、、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、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，**产品质量等方面有着非常重要的意义。

一、变频恒压供水系统的构成及原理

变频恒压供水控制系统通过测到的管网压力，经变频器的内置PID调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率限信号（一般可作为管网压力限信号）可适时通知PLC进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。

系统工作原理间图如下所示。设整个系统由四台水泵，一台变频器，一台PLC和一个压力变送器及若干辅助部件构成。各部分功能如下：安装于供水管道上的压力变送器将管网压力转换成1—5伏的电信号；变频调速器用于调节水泵转速以调节流量；PLC用于逻辑切换。

此外，上述系统还配备了外围辅助电路，以自动控制系统出现故障时可通过人工调节方式维持系统运行，**连续生产。

二、设备选型说明

变频恒压供水系统主要由变频控制柜、压力传感器、水泵等组成。变频控制柜由断路器、变频器、接触器、中间继电器、PLC等组成。

1. 供水系统选用原则

(1)蓄水池容量应大于每小时大供水量。
(2)水泵扬程应大于实际供水高度。
(3)水泵流量总和应大于实际大供水量。
(4)变频控制柜选型：

用户可根据供水量和供水高度确定水泵型号及台数，然后对控制柜进行选型。

2. 变频器

根据工艺要求，建议配用ABB ACS600系列变频器。ACS 600系列变频器是ABB公司采用直接转矩控制（DTC）技术，结合诸多的生产制造工艺推出的变频器。它具有很宽的功率范围，优良的速度控制和转矩控制特性,完整的保护功能以及灵活的编程能力，较高的性和较小的体积。

主要技术数据：

·功率范围：2.2-3000kW
·电源电压：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；
·电源频率：48-63Hz
·控制连接：2个可编程的模拟输入（AI）；1个可编程的模拟输出（AO）；5个可编程的数字输入（DI）；2个可编程的数字输出（DO）。
·连续负载能力：150% In，每10分钟允许1分钟
·串行通讯能力：标准的RS—485接口可使变频器方便地与计算机连接。
·保护特性：过流保护、I2t、过压保护、欠压保护、过热保护、短路保护、接地保护、欠压缓冲、电机欠/过载保护、堵转保护、串行通讯故障保护、AI信号丢失保护等。

外型结构紧凑，安装方便。产品经过多种电气规范认证，符合GE、UL及质量认证体系ISO9001和ISO4001等。

ABB变频器特的直接转矩控制（DTC）功能是目前的电机控制方式，它可以对所有交流电机的变量进行直接控制，速度反馈就可以实现电机速度和转矩的控制。

ACS600变频器内置PID、PFC、预磁通等八种应用宏，只需选择需要的应用宏，相应的所有参数都自动设置，输入输出端子也将自动配置，这些预设的应用宏配置大大节约了调试时间，减少出错。

3. 可编程序控制器

PLC建议采用西门子S7-200型。SIMATIC S7-200 可编程序控制器是模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；大范围的各种功能模块可以非常好的满足和适应自动控制任务，各种单的模块之泛组合以用于扩展；简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可以自由扩展；大范围的集成功能使得它的功能非常强劲。

多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以根据实际应用选择合适的模块。当任务规模扩大，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。

所无法比拟的环保优势。我国的气开发利用虽起步较晚，但在目前和今后相当长的时间内，将得到大力发展，这就为河北省利用气资源提供了一个历史契机。河北省气利用一期工程即陕京线北京—石家庄支线，是关系到河北省工业生产、人民生活、减少大气污染、改善和提高环境质量的大事，涉及各行各业与千家万户，关系国计民生。建设该工程的主要目的就是：调整河北省的能源结构，提高城镇居民生活质量，减少大气污染、改善和提高环境质量。

二、概述
河北省气利用一期工程是河北省工程，省长一号工程。该工程设计年输气能力15×108m3年。始于陕京输气管道二站村阀室，终点为石家庄末站，沿线共经过15个县、市、区，全长201.7km。主管线管径φ508，设计压力6.3MPa。沿线共设4座工艺站场，7座截断阀室。

自动控制采用集中监控及数据采集系统（SA系统），调度控制设在石家庄末站，由调度对沿线各站场的生产运行进行数据采集、监测和控制，各站设PLC站控系统。合理的工艺水平、的交接计量、调压技术和自控水平，使本工程达到了九十年代末世界水平。

三、输气站场工艺简介
本工程沿线共设置4座工艺站场，分别为：涿州站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站。每座站场在设计时均考虑投产初期气量较小的情况，并设有反输流程，在条件允许的情况下，气从石家庄输至涿州，向沿线各城市供气。

涿州站站内分为两个部分，一部分包括气进站截断放空、气分离、气计量（上游），该部分由北京集输公司管理；另一部分包括气总计量（下游）以及向涿州市分输部分的调压、计量等。在涿州站还设有气体在线分析。

涿州站照片

保定分输站主要包括清管器收发装置2套、气体进站分离以及向保定市分输部分的调压计量。定州分输站主要包括气截断放空和向定州分输部分的分离、调压计量等。
石家庄末站承担者向石家庄市供气的任务，主要包括气分离、调压计量，并预留二气源的进口，向邢台、邯郸供气预留接口；同时，还设有调度控制，对全线生产运行情况进行控制和调度。石家庄末站设有综合楼和宿舍楼，在投产初期负责公司人员的就餐及部分人员的住宿。

石家庄末站照片

四、 自控系统
4.1 概述
本工程自动控制设计内容包括涿州站、保定分输站、定州分输站、石家庄末站站控系统和石家庄调度控制等。
涿州站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站的站控系统负责采集站场工艺过程参数和运行状态等，如温度、压力、流量及供配电系统等参数，对阀门的开、关和故障状态、火灾报警、可燃气体检测等进行监测。石家庄调度控制是管线的管理和调度，负责对管道沿线的涿州站、保定分输站、定州分输站和石家庄末站的运行实行统一调度管理，监视站场重要的运行参数和状态，设定值和各项操作命令能够从调度准确地下达到有关站场。站场控制系统和调度组成了SA系统。

SA系统框图

4.2 自控水平
调度控制、中间各站场站控系统、现场仪表组成一个三级监测、控制管理的系统模式。
级：为就地仪表、手动和站场系统监控(站场仪表)。
二级：实现站控系统值班控制室内的集中监视控制（站控系统）。
三级：石家庄设调度控制集中远程监视控制（监控及数据采集系统即SA系统）。

4.3 控制方案
本工程仪表及自动化系统的设计、选型以技术、经济实用为原则，自控系统采用监控及数据采集系统（SA系统）。在石家庄末站设调度控制，站、末站及各分输站均设站控系统监控全站。经过仔细的考察和比选，采用了罗克韦尔自动化ControlLogix
系列PLC构成集中监视、分散控制方案。ControlLogix 系列PLC是罗克韦尔自动化公司新推出的、功能强大的可编程逻辑控制器。它有以下特点：
模块化：ControlLogix系统的模块化的I/O、内存及通讯接口为用户提供了一种即可组态又便于扩展的系统。用户可以根据需要灵活配置所需的I/O数量，内存容量以及通讯网络。以后当用户需要进一步扩展系统时，可随时添加I/O，内存及通讯接口。大I/O点数为128000。
带电插拔：ControlLogix允许用户带电插拔系统中的任何模块，而不会对模块造成损坏。这样用户就可以在继续维持系统运行的同时换故障模块。
高分辩率I/O：16位，可选带自诊断功能模块，I/O故障报告。
高速传送：ControlLogix
所采用的PRODUCER/CONSUMER技术使得数据可以在网络之间，网络的链路之间以及通过背板的模块之间实现有效的高速传送。
高强度工业硬件平台：ControlLogix采用特殊设计的高强度工业硬件平台，从而可耐受振动，高温以及各种工业环境下的电器干扰。
分布式处理：通过Ethernet，ControlNet和DeviceNet网络将处理器连接起来，可以实现分布式处理。
IEC-1131-complaint操作系统：该操作系统提供了真正具有级的多任务环境，从而允许用户通过单排定软件组件来满足自己的应用要求。这就大大提高了处理器的效率而且降低了成本，因为它可以减少用户整个控制系统的处理器数量。

4.4 系统组成及特点
本系统中冗余的ControlLogix 站控制系统由以下几个部分组成：
两个四槽框架：1756-A4；
两个处理器模块：1756-L55M13；
两个ControlNet模块：1756-CNB/D；
两个冗余模块：1757-SRM；
冗余模块连接电缆：1757-SRC1；
两个I/O框架：包括ControlNet模块，ENET模块，串口通讯模块1756-MVI，相应的I/O模块。用于连接声波流量计、涡轮流量计、电动球阀和其它现场仪表设备。主要信号包括4~20mADC、开关信号、RS485接口信号等。

这个冗余系统的主要特点有：
控制系统高性的优化；
不需要用户编程；
**在级任务逻辑控制下的输出的无扰动切换；
切换只需100ms；
支持Logix5555处理器及CNB（D系列以上）模块；
切换相对通过各种网络与冗余框架相连的其它设备来讲透明；
从主控制器到从控制器的程序装载过程透明；
对主控制器在线进行的设置/命令/编辑自动传递给从控制器；
用户可对切换进行“取消”或“恢复”操作。
ControlLogix 冗余系统与I/O框架用ControlNet连接，与上位机及调度通过以太网连接。

4.5 系统功能
站控制系统主要功能：
数据采集、数据处理；
站场设备控制；
现场设备远程控制；
站场正常关闭控制和紧急停车控制；
各系统数据通讯；
各系统时钟同步；
操作员权限控制：操作员身份确认，行为记录；
报警管理：显示所有存在的报警和所有返回到正常状态下没有经过确认的报警情况，显示报警时间；
趋势曲线管理：包括时实和历史趋势曲线；
监视控制画面：准确形象显示现场工艺流程，支持快捷键操作；
报表生成：定时打印生产报表、历史报表等。
上位软件使用了开放的面向工业应用的集成开发软件Citect。SA系统主通信手段为DDN，同时采用PSTN作为备用通道。调度控制的计算机硬件系统由服务器、操作员工作站、工程师工作站、经理终端及报警、报表打印机等组成。为提高系统的性，服务器和局域网（LAN）采用冗余配置，操作员工作站、工程师工作站等均作为局域网上的一个节点，共享的资源。这样设计不仅技术、操作简单，且经过工业生产实践考验具有很高性。软件的配置采用模块化，以便于版本修改和升级。

调度控制具备了以下多种功能：
全线工艺流程画面显示；
数据实时采集、显示和存储历史数据；
实时数据和历史数据搜索查阅；
流量计算数据表显示；
流量分析及计算；
贸易结算管理；
生产报表的生成和打印（日报、周报、月报等）；
报警、事件记录和打印、事故报警预报及追忆；
事故的远程站场紧急停车控制；
系统配置及总貌图显示；
生产运营和调度管理；
与陕—京线调度通信。

五、结束语
该工程于2001年6月18日开工，12月19日投产，何少存副省长及省各有关部门的参加了开工和投产仪式。该工程当年设计、当年施工、当年投产，创造了多项新业绩。建成投产后，可以调整河北省的能源结构，改善生态环境，提高城镇居民生活质量，同时带动和促进河北省国民经济的快速和健康发展，具有**的经济效益、社会效益和环境效益，对推动河北省的气事业的发展具有重大意义。罗克韦尔自动化ControlLogix 系列PLC在该工程中，经两年考验，具有运行稳定、性高、程序修改灵活、操作方便等特点，为管线控制系统长周期运行起了非常重要的作用。