西门子6ES7222-1HD22-0XA0技据

西门子6ES7222-1HD22-0XA0技据

  乙醛变电所的微机既是I／O通讯机也负责监控的显示。它直接通过自带的RS232接口加上232／485转换器与乙醛变电所内的PLC直接通讯，通过读取PIC内寄存器的值来监控低压开关的状态。

    2#总降内有1台微机，作为化工厂电力系统总监控机。它通过网络读取各变电所I／O通讯机的变量信息，在组态画面显示出全厂的电力系统的状态。

    为了能使厂局域网内的用户都能看见化工厂电力系统的状况，在2#总降设置了1台Web服务器。该服务器安置了2块网卡，1块与电力系统监控网相连，l块与厂局域网相连接。该Web服务器将从I／O通讯机上读取的信息转化为Web页面，在厂局域网内的用户都可以通过http：//10.109.48.234访问到该服务器上，了解各变电所的配电状况。

    电力监控系统的软件构成及工作原理

    化工厂电力监控系统使用的软件为南京力导公司在“组态王”基础上开发的“SJ-200”。软件通过与综合保护继电器、PLC等I／O设备进行通讯信息。输入输出的数值存放在I／O设备的寄存器中，寄存器通过其地址进行引用。大多数I／O设备提供与其他设备或计算机进行通讯的通讯端口或数据通道，软件通过这些通讯通道读写I／O设备的寄存器，采集到的数据可用于进一步的监控，不需要读写I／O设备的寄存器。软件提供了一种数据定义方法，定义了I／O变量后，可直接使用变量名用于系统控制、操作显示、趋势分析、数据记录和报警显示。

    运行报警和事件记录是控制软件的功能，当变量的数值或数值的变化异常时，将产生报警，以便操作者采取必要的措施。软件提供强有力的报警和事件系统，并且操作方法简单。软件中的报警和事件主要包括变量报警事件、操作事件、用户登录事件和工作站事件。通过这些报警和事件，用户可以方便地监视和查看系统的报警、操作和各个工作站的运行情况。当报警和事件发生时，软件把这些事于内存中的缓冲区中，报警和事件在缓冲区中是以先出的队列形式存储，所以只有近的报警和事件在内存中。当缓冲区达到一定数目或记录定时时间到时，系统自动将报警和事件信息写到报警存储文件、打印机或数据库中(请注意：要先定义是否存储到文件、数据库或直接输出到打印机)。报警和事件在报警窗中会按照设置的过滤条件实时显示出来。

    Touchvew是组态王软件的实时运行环境，用于显示画面开发系统中建立的动画图形画面，并负责数据库与I／O服务程序(数据采集组件)的数据交换。它通过实时数据库管理从一组工业控制对象采集到的各种数据，并把数据的变化用动画的方式形象地表示出来，同时完成报警、历史记录、趋势曲线等监视功能，并可生成历史数据文件。

    改造后化工厂电力监控系统的优越性

    原电力监控系统的功能

    原电力软件由微机继电保护设备厂家提供，

    具有基本的设备开关量、模拟量的显示功能，以及一个故障信息报警窗口。该系统为此类微机保护继电器的软件，能够实现对单变电所电力系统的基本监控功能。

  扬子石油化工股份有限公司化工厂(以下简称化工厂)电力系统原来在1#总降和2#总降各有一套软件，它们的功能和信息共享能力都不理想。现在为了满足全厂集中监控，以及向电调转发信息的要求，对原有系统进行了改造。针对电力系统运行和生产运行的需要，自主设计了部分组态画面，对过去许多想知道却无法观察到的数据进行了监控。对各类报警信息，采取分类音响报警，便于值班人员分辨。监控组态软件的投用，给化工厂电力系统的稳定运行及事故分析处理都带来许多有利的因素。

    监控组态的概念

    “组态”的概念是伴随着集散控制系统的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SA、通信及联网、开放数据接口、对I／O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。

    直到现在，每个DCS厂家的组态软件仍是的(即与硬件相关的)，不可相互替代。从2O世纪8O年代末开始，由于

    个人计算机的普及，国内开始有人研究如何利用PC进行工业监控，同时开始出现基于PC总线的A／D、D／A、计数器、DIO等各类I／O板卡。

    目前，多数组态软件都是在bbbbbbs3.1或3.2操作系统下逐渐成熟起来的，国外少数组态软件可以在OS／2或Unix环境下运行。目前绝大多数组态软件都运行在bbbbbbs98／NT环境下。较理想的环境是bbbbbbsNT或bbbbbbs2000操作系统，因为其内核是原来的VMS的变种，性和实时性都好于bbbbbbs98。此篇文章来自中国热点模具网

    组态软件的发展与成长和网络技术的发展与普及密不可分。曾有一段时期，各DCS厂商的底层网络都是的，现在则使用标准协议，这在很大程度上促进了组态软件的应用。总线技术的成熟加促进了组态软件的应用。应该说总线是一种特殊的网络技术，其内容一是工业应用，二是完成从模拟方式到数字方式的转变，使信息和供电同在一根双线电缆上传输，还要满足许多技术指标。

    随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。

    化工厂的监控组态系统主要使用485总线和ModbusRtu通讯协议。

    化工厂电力监控系统的构成

    电力监控系统的硬件构成

    化工厂电力监控系统网络联结图如图1所示。

    化工厂的监控系统采用前台机作为I／O通讯服务器，后台机作为监控报警设备的监控模式。

    1#总降的前台I／O通讯机负责与综合电力保护继电器以485总线进行通讯。所有的设备都使用Modbus通信协议。后台监控机通过LAN网与前台I／O通讯机通信，读取各综保继电器的电压、电流等遥测量，以及开关、保护状态等遥信量。所有的网络连结通过1台交换机集联起来。1#总降的网络通过连在交换机上的光纤收发器与2#总降的网络相连。

    2#总降的前台I／O通讯机接受来自原南瑞数据采集系统转发的信息，以及南京自动化研究所微机继电保护器发出的保护信息

4.能驱动多种电机类型，有自整定功能：

    能驱动3相同步电机、3相异步电机、开关磁阻式电机、3相绕组变压器等。

    5.通讯功能强：

    CAN－OPEN，RS-485，RS-232，PROFIBUS-DP

    6.可接增量式编码器和旋转变压器：

    EM-ENC，增量式编码器

    EM-RES，旋转变压器

    三.同步控制的具体说明

    主从驱动器之间采用系统总线通讯（驱动器内部的CAN），PLC和驱动器之间有现场总线通讯，这样可以方便PLC对驱动器参数的读写工作，另外需要说明的是对于从机我们可以利用驱动器内部的系统总线CAN通过主驱动器来进行与PLC之间的数据交换。

    来说明系统总线的功能：系统总线是基于CAN协议开发的

    1.发给从机启动和停止信号，

    2.从机的速度和相位给定

    3.传送故障信息

    4.复位功能

    5.系统总线上可以多连接64个单元

    6.时间扫描功能

    1.参数的设置：

    基本设置

    1.电机参数按电机值输入，参数370～376，设置完成后通过SETUP对电机进行自整定。

    2.设置小和大频率，参数418和419

    3.设置加减速时间参数420和421

    4.设置模拟量输入通道参数452

    5.设置频率参考制通道参数475，可以设置成固有频率，模拟量给定，循环频率给定，速度传感器给定，电子电位器给定，可以几种叠加给定。给定可以是正，也可以为负

    6.设置百分比参考通道参数475功能和475相似

    7.速度传感器设置参数490，编码器的操作方式

    8.参数491，编码器的分辨率

    主从通讯设置

    Master

    30控制模式210-闭环矢量控制

    9000主机设置为零

    925888通讯协议

    9301-controlledbytime

    9312ms

    94671-S2IND正向启动

    420加速时间5HZ/S

    421减速时间5HZ/S

    7602-on编码器监控

    954速度80-速度传感器1

    ????960相位82-速度传感器1

    Slave

    30控制模式215-带电子齿轮功能的闭环矢量控制

    1.?相位控制有效6－ON

    9001从机可以是1～63

    924888通讯协议

    689操作模式11－带相位控制的电子齿轮

    6851分子

    6861分母

    696比例10％－默认值

    697相位背离限值999

    99degree–默认值

    698相位控制期限值3Hz-默认值

    125电子齿轮参考频率708-RxPDO1Long1

    147位置参考值714-RxPDO1Word2

    148实际相位82-速度传感器1

    498远程编码器4－倍频

    499编码器线数1024

    说明：685是分子，686是分母。它们的值就是电子齿轮比。685和686是可以随意设置的。

    924和925的值一致，其值可以任意设置。从机的速度给定是来自主机的编码器信号，系统总线通过时间控制，实时刷新。扫描周期为1～10ms，如果用到相位同步，请将它设置为2ms。用户需要用的所有参数均可以在触摸屏上进行修改，方便操作

  ACT401系列变频器应用当今的电机磁场定向控制理论、采用的功率模块以及德国的变频器制造工艺，是德国制的新一代变频器。无论是简单的变频控制，还是复杂、的伺服应用，ACT401系列变频器都能提供合适的解决方案。它可以驱动同步电机和异步电机，也可以控制、的伺服电机。ACT401系列变频器额定容量范围为0.55～132kW，电压采用了宽电压设计，额定400V输入电压的变频器在-20%～+30%电源情况下均可正常工作。全系列产品均已CE、UL认证，并符合欧盟（EU）要求的EMC规范。

    ACT401系列变频器应用当今的电机磁场定向控制理论、采用的功率模块以及德国的变频器制造工艺，是德国制的新一代变频器。无论是简单的变频控制，还是复杂、的伺服应用，ACT401系列变频器都能提供合适的解决方案。它可以驱动同步电机和异步电机，也可以控制、的伺服电机。ACT401系列变

    频器额定容量范围为0.55～132kW，电压采用了宽电压设计，额定400V输入电压的变频器在-20%～+30%电源情况下均可正常工作。全系列产品均已CE、UL认证，并符合欧盟（EU）要求的EMC规范。

    

    下面针对纺织机械中的粗纱机来谈一谈ACT401的多台同步控制功能：

    在粗纱机系统中，变频器主要控制四个部分：1）锭翼2）锭子3）龙筋4）牵伸,结构如下图：

    一.ACTIVE驱动器主要技术简介：

    1.额定电压为400V

    2.过载能力为150%

    3.可调范围为0～1000HZ

    4.允许电压波动范围为320V～460V

    5.闭环矢量控制

    6.载波频率为2～16KHZ

    7.电子齿轮功能

    8.systembus卡，RS-485卡。

    9.主从模式

    10.器件自保护、过压、欠压、过载、外部报警、通讯报警等多种保护功能。

    二.ACTIVE驱动器的性能特点：

    1.技术：

    该产品是德国进口，采用磁场定向控制包含两个电流环，一个为控制磁通电流值Isd，一个为控制转矩电流值Isq，由于这两个值全立的，故系统实现退耦，等效于他励直流电机。

    2.结构简单，体积小：

    产品的器件均采用模块化设计，体积小、安装方便

    3.：

    比同类欧洲产品价格实惠。

为**张力的恒定，需根据加速度及设备当时的转动惯量计算动态补偿力矩。

    2.2.3急停控制

    由于PLC是通过PROFIBUS-DP网来实现对变频器控制的，而该网是一种用带屏蔽双绞线作为传输媒体将各个分布站点串联起来的工业现场局域网，一旦通信线路发生损坏，可能会造成全线失控。为**在意外情况下设备能停车，“急停”控制信号除了通过PROFIBUS-DP网发送到变频器外，还有由PLC的逻辑输出口直接联到变频器逻辑输入口的急停控制专线，实现急停、控制双保险。

    3、变频器参数设定

    在变频器启动运行前，需要对变频器进行必要的参数设定。通常只需对基本板（主板）的参数进行设定，对于安装有工艺板的变频器（如开卷机）还需设定工艺板的有关参数。变频器主板共有各种参数近千个，另外工艺板的参数还有约300个左右。这些参数大多在出厂前做了工厂设定，一般情况下只需对很小部分参数进行重新设定即可。设定参数可以在装置的参数设定器（PMU）上进行，也可以在手操器（OPI）或计算机（带SIMOVIS软件）上进行。需要设定的参数大致可分为以下几个方面：

    （1）硬件配置参数设定变频器硬件配置参数，说明在变频器插槽中配有CB1通信板，在开卷机和卷纸机变频器中还需说明在插槽中配置了工艺板T300。如果在变频器输出侧装有正弦波滤波器或dV/dt滤波器，也进行硬件配置参数设定。

    （2）电机参数设定变频器所带电机的基本参数，如电机的种类、额定电压、电流、频率、转速和对数等。

    （3）工艺参数设定电机控制方式为闭环转速控制并设定测速传感器有关参数。设定电机在系统中运行时的额定频率、频率及反向频率，转速上升、下降斜率及系统额定力矩等。变频器控制软件根据以上设定的电机和工艺参数及辨识到的电机数据整定调节器参数，**电机在工艺要求的运行范围内稳定工作。对开卷机、卷纸机，还需设定工艺板的有关参数，如动态、静态转动惯量指标参数、卷径变化范围等，以保在加减速时能准确地进行动态力矩补偿。

    （4）设定给定通道变频器的给定通道可以有多种选择，如模拟量输入通道、逻辑量输入通道以及串行通信口通道等。我们在这次设计中除设定“急停”控制信号的通道为常规逻辑量输入口外，所有给定通道均设定为CB1板上的PROFIBUS-DP通信口。变频器通过CB1板接受由PLC发出的控制命令与给定数据。

    4、结束语

    在本次设计中横切线采用了一系列西门子新近推出的技术和装置，产生很大的综合效益：主回路采用公共可逆整流装置及直流母线形式，比以前带能耗制动器省电15%以上；控制回路通过使用PROFIBUS-DP网，用一根双绞线替代了常规控制系统中繁多的模拟量、逻辑量控制信号线，给安装、调试和维护工作带来很大方便，不锈钢由于其硬度和韧性都很强，剪切非常困难，传动系统控制性能的优劣对的寿命、剪切质量和产品产量影响很大。调试和生产运行表明，整个系统具有控制精度高、运行稳定、操作简便、维护方便等特点，可以满足生产高质量、不锈钢产品的要求。

   1.3控制软件功能

    SIMOVERTVC变频器的矢量控制方式可以地测定和控制电机电流的力矩分量和励磁分量，其控制性能可与直流传动相，具有调节参数自动优化，自动故障显示与报警，可以灵活设定和改过程数据通道等特点。

    2、传动系统的设计与配置

    2.1主回路配置

    全数字交流变频调速系统主回路由进线电抗器，可逆整流器，自耦变压器，逆变器，输出电抗器和三相异步交流电动机组成。进线电抗器既可避免电网谐波对调速系统的影响，也可减少整流装置产生的高次谐波对电网的影响。系统共用1套可逆整流装置及公共直流母线，取消了能耗制动单元。在正常工作时开卷机的逆变器处于整流工作状态，即能量由电动机回馈到直流母线上，而其他逆变器则均处于逆变工作状态，将直流母线上的电能输送到对应的电机中。这样通过直流母线实现了逆变器之间以及逆变器和整流器之间的能量交换；将处于整流状态的逆变器发出的电能通过直流母线输送到其他处于逆变状态的逆变器中，若逆变器逆变所需的总能量大于逆变器整流发出来的总能量时，可通过整流器从电网电能；反之，利用可逆整流器将电能回馈给电网。这样将原本需通过能耗制动器消耗的电能用于驱动其他电机或回馈到电网，大幅度地节省了电能。自耦变压器将可逆整流器逆变产生的电流经过电压提升，回馈给电网。逆变器为交流变频调速系统的装置，在本次设计中全部选用矢量控制型逆变器。每套逆变器装置均用脉冲编码器测量电机转速，构成闭环速度控制系统。每台逆变器与电机之间均配有输出电抗器，以防止逆变器输出电压的dV/dt太大对交流电机产生不良影响。

    2.2控制回路配置

    2.2.1PROFIBUS-DP网通信

    在本次设计中，传动装置的上位控制器选用西门子S7-400系列PLC。PLC主要通过PROFIBUS-DP网实现对传动装置的控制和监测。传动系统的可逆整流器和逆变器均配有CB1通信板。在PROFIBUS-DP网上，整流器和逆变器作为从站通过CB1板实现与主站PLC之间快速、准确的数据传递。PLC与装置之间通信的数据结构为PPO（参数过程数据体）形式。PPO分5种类型，以PP01-PP05表示。我们根据实际情况选用PP04，即PLC依次可以向每台装置发送6个过程数据字，再从装置接受6个过程数据字。通过过程数据字，PLC将各装置的起、停命令等逻辑控制量和速度给定、力矩给定及开卷机的张力给定、初始卷径设定等数字控制量作为过程数据传给调速装置，而整流器和逆变器通过CB1板将直流母线的电压、电流等，电机的实际转速、力矩、输出电压、电流以及调速装置的状态字等过程数据传送到PLC。

    2.2.2工艺板

    为了实现带钢和纸卷的恒张力卷绕控制，在开卷机（开卷控制）、卷纸机（卷取控制）逆变器的插槽中配置工艺板T300及MS320卷绕控制模块。MS320是含有多种恒张力控制程序的软件包，我们采用其中的间接闭环张力控制程序。该程序的特点是机械设备不需额外增加张力检测装置，只需通过测量卷径，闭环控制电机的输出力矩，实现恒张力控制。但在速度发生变化时，

 不锈钢横切线主要由开卷机、卷纸机、张力辊、圆盘剪、卷边机、矫直机、挤干辊、飞剪和真空垛板机等单机设备组成。其中矫直机、飞剪和真空垛板机从国外引进。所有调速电机均采用交流变频电机，变频传动电机总功率506kW。调速装置除飞剪为美国UNICO公司的产品外，其他均采用西门子公司SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70系列全数字矢量型交流变频调速装置。本文着重介绍SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70（SIMOVERTVC）全数字矢量型交流变频调速装置在横切机组中的应用。

    1、SIMOVERTVC功能及特点

    1.1技术指标和硬件特点

    SIMOVERTMASTERDRIVES6SE70根据控制方式的不同，共分3种系列：V/F频率控制型、矢量控制型和伺服控制型。主回路部分为交直交电压型，功率单元采用IGBT组件，大输出功率达1500kW。该系列变频器具有功率因数高、输出纹波小、性能、系统稳定性好等特点。调速装置主板上配有较丰富的数字、模拟量输入/输出接口及两路串行数据通信口。除主板外，控制器中还留有两个插槽供附加工艺板或通信板使用。西门子6SE70还可以将变频器的整流、逆变两部分以立装置形式提供，即整流器和逆变器。这样可以选用1套大容量整流器通过直流母线给多套逆变器供电。

    1.2通信能力

    SIMOVERTVC具有较强的通信能力。它拥有3种途径与外部通信。

    主板上有两个串行通信口，用于与手操器、计算机（带SIMOVIS软件）或上位机通信。使用USS协议，通信总线可带31个从站，通信速率可达38.4Kb/s。

    通过配备附加板SCB1、SCB2可以进行传动装置之间点对点联接通信或与上位机之间通信。使用USS协议，通信总线可带31个从站，通信速率可达38.4Kb/s。

    对于高水平自动化系统，通过配备附加通信板CB1使传动装置通过PROFIBUS-DP网与上位机通信。PROFIBUS-DP网是一种功能很强的工业现场局域网，符合ENSO170标准。通常用双芯带屏蔽电缆，也可以用光纤通信。如用双芯带屏蔽电缆，在200m距离内通信速率可达1.5Mb/s，多可带127个从站。

 PLC梯形图编程语言是从继电器接点控制线路图上发展起来的一种编程语言，两者的结构非常类似，但其程序执行过程存在本质的区别。因此，同样作为继电器接点控制系统与梯形图的基本组成3要素——触点、线圈、连线，两者有着本质的不同。
    1．触点的性质与特点
    梯形图中所使用的输入、输出、内部继电器等编程元件的“常开”、“常闭”触点，其本质是PLC内部某一存储器的数据“位”状态。程序中的“常开”触点是直接使用该位的状态进行逻辑运算处理；“常闭”触点是使用该位的“逻辑非”状态进行处理。它与继电器控制电路的区别在于：
    ①梯形图中的触点可以在程序中无限次使用，它不像物理继电器那样，受到实际安装触点数量的限制。
    ②在任何时刻，梯形图中的“常开”、“常闭”触点的状态是的，不可能出现两者同时为“l”的情况，“常开”、“常闭”触点存在严格的“非”关系。
    2．线圈的性质与特点
    梯形图编程所使用的内部继电器、输出等编程元件，虽然采用了与继电器控制线路同样的“线圈”这一名称，但它们并非实际存在的物理继电器。程序对以上线圈的输出控制，只是将PLC内部某一存储器的数据“位”的状态进行赋值而已。数据“位”置“1”对应于线圈的“得电”；数据“位”置“0”对应于“断电”。因此，它与继电器控制电路的区别在于：
    ①如果需要，梯形图中的“输出线圈”可以在程序中进行多次赋值，即在梯形图中可以使用所谓的“重复线圈”。
    ②PLC程序的执行，严格按照梯形图“从上至下”、“从左至右”的时序执行，在同一PLC程序执行循环内，不能改变已经执行完成的指令输出状态（已经执行完成的指令输出状态，只能在下一循环中予以改变）。有效利用PLC的这一程序执行特点，可以设计出许多区别于继电器控制线路的特殊逻辑，如“边沿”处理信号等。
    3．连线的性质与特点
    梯形图中的“连线”仅代表指令在PLC中的处理顺序关系（“从上至下”、“从左至右”），它不像继电器控制线路那样存在实际电流，因此，在梯形图中的每一输出线圈应有各自立的逻辑控制“电路”（即明确的逻辑控制关系），不同输出线圈间不能采用继电器控制线路中经常使用的“电桥型连接”方式，试图通过后面的执行条件，改变已经执行完成的指令输出。