西门子6ES7216-2BD23-0XB8品质好货

西门子6ES7216-2BD23-0XB8品质好货

本文介绍了PLC在纸浆模塑生产自动控制系统中的应用，叙述了成型机监控系统的硬件配置和功能设计。利用PID自整定功能实现真空泵恒负压控制。利用易控(INSPEC)实现成型机生产的在线监控，自动统计产量并生成报表。实践表明，该系统的成功解决了目前纸浆模塑生产中负压波动大、耗能大、废品的问题，提高了工作效率，节省了资源，降低了生产成本，具有很好推广。 
关键词：纸浆模塑成型机；易控(INSPEC)；恒定负压；监控系统 

◆引言 

纸浆模塑工艺在我国早应用于纸餐盒、纸托盘的生产，现已越来越广泛的应用于仪器仪表、家用电器等进出口产品的包装中。纸浆模塑制品是一种新型的环保包装材料，具有可重复回收利用、生产过程环保、生产等诸多优点。纸浆模塑制品的生产以废纸或纸浆为原材料，经过调浆碎浆、成型、烘干、整型等工序，成为具有环保、防震、性能的包装产品。 

为了能在低值的纸制制品生产中大的效益，进一步降低生产成本，提高整个纸浆模塑生产线的生产管理水平和质量管理水平，通过对原有生产设备进行改造和效能优化，真正实现了全套生产线各个系统的集中自动控制。本文将针对生产线中重要的成型工序的控制进行叙述。 

◆纸浆模塑成型机生产过程分析 

成型工序由水环真空泵、真空泵供水泵、空气压缩机、空气干燥机、成型机等组成。成型机的作用是利用负压将配制好的纸浆吸附在纸浆模具上，经过压模、脱水处理，利用正压使产品从模具上脱落，然后进入下一工序。在生产过程中，成型机对负压稳定性要求较高，一般需要负压维持在-0.05MPa—-0.06MPa之间。负压越低，成型机的模具吸附的纸浆越少，造成产品的厚度过薄，废品率增加；负压越高，一方面容易造成模具堵塞，影响正常生产，另一方面使得产品的厚度过厚，浪费了纸浆和电能。由于成型机的数量已构成一定的规模，所以采用集中供应负压的方式。所需负压由两组真空泵组产生，一组真空泵组包括一台真空泵供水泵、一台水环式真空泵。原有的控制系统全部采用接触器、继电器等手工操作方式。两组真空泵组立控制，工频运行，不仅控制方式缺乏灵活性，而且负压波动也比较大，废品率较高。每台成型机之间的生产相对立，因生产品种的不同，需要设定不同的工艺参数，由人工记录生产量并进行统计。 

为了保负压供应的稳定，我们利用PLC和变频器对原有设备进行了改造，采用PLC的自整定PID功能，简单方便的实现了真空泵组的自动切换和自动变频控制。同时采用Modbus总线技术与上位机易控(INSPEC)组态软件通信，不仅实现了产品生产的网络化实时监控，而且能够自动进行产量统计、提供报表及打印功能。 

◆成型机监控系统的设计 

成型机监控系统主要包括上位机组态界面、通信协议、PLC控制系统三部分。系统结构图如图1所示。组态软件选用北京九思易自动化软件有限公司开发的易控（INSPEC）。易控(INSPEC)软件能够支持同时与不同的PLC设备的通信。

    关键词：网络化配电载波 配电自动化 通信

   1 引言

配电系统综合自动化是在信息化的基础上，将配电系统在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理图形进行信息集成，构成完整的自动化系统，实现配电网及其设备正常运行及事故状态下的监测、保护、控制及用电和配电管理的自动化，终实现以大幅度提高供电性、改善电能质量为目标的对配电系统的在线的、准实时的闭环控制。

配电系统的测控终端单元（FTU）在实现配电网保护的同时具有强大的测量功能，它是馈线保护与RTU的综合，是具有高信息化程度的馈线保护，FTU实现配电系统的信息，配电网通信实现配电系统的信息汇总。通信是配电自动化的关键，也是配电自动化的[1]。配电运行、管理功能的综合优化的实现建立在配电系统通信的基础上。光纤通信性高，抗干扰能力强，不受环境条件的影响，可作为语言、数据、图象的传输。但成本较高，灵活性差，当线路没有预先铺设的光纤时需要另行铺设，当线路结构变化时光纤通道也需变动。无线通信广泛地被应用于许多，但对于高楼林立的城市配网，这种无线通信的接收信号会受到波传输的影响（绕射能力差），因此往往出现在城市中应用效果不佳的现象。音频有线通信是一种较为经济实用的方式，对通信的布设及各通信端的连接无特殊要求，与光纤相比造价低，易于实施，但容易受环境的影响，尤其是与高压线路同杆共架时高压对通信线的干扰较大[2]。配电载波通信集功率通道和通信通道、能量流与信息流于一体，不受配网结构变化的影响，尤其是基于网络的配电载波支持自由拓扑，具有大的灵活性，基本不需维护，施工方便快捷，成本较低，通信速率较高，非常适合于中国城网改造的具体情况，是很有前途的配电自动化通信方式。配电系统线路多分支，多变压器及柱上开关可能出现的断点以及线路故障使得配网载波面临许多新问题。其中主要的问题是DLC的性。针对这一问题，华北电力大学四方研究所进行了较深入的研究，经过试验研究与理论分析，目前这些问题基本上得到了澄清和解决，认为网络化的配电载波（NDLC）是可以满足配电自动化的要求的。

 2 电力线载波技术的发展

电力线载波通信（Power Line Carrier）是电力系统通信的一种主要方式，它始于二十世纪三十年代，至今仍为高压线路的主要通信方式之一。今天作为高压/高压线路的主保护的高频保护以高压线路载波(Transmission Line Carrier)为基本通道，TLC能够在线路故障的情况下工作，并且确保了高频保护在通道问题上的性。九十年代，随着信息产业的发展，西方的科技人员正在努力把PLC应用于Internet，使它成为通信高速公路的主要组成部分之一。

在TLC技术逐步成熟的同时，配电载波（Distribution Line Carrier）技术也越来越广受青睐，DLC易于与现代通信技术、测控技术、网络技术相配合。与TLC相比，DLC具有加广阔喜人的应用前景，尤其是在九十年代末期DLC在技术上、原理上得大突破，成为新型的通信热点之一。九十年代末期，世界上几家半导体通讯公司先后推出基于电力线的通信网络，该技术正在快速发展，性能及技术正在向以太网逼近。这使得DLC在民用领域、工业控制领域的应用前景其鼓舞人心。DLC的技术主要经历了基于锁相环的窄带DLC、基于电力扩频的DLC、基于DSP解码的窄带网络化配电载波（Network of Distribution Line Carrier—NDLC）三个发展阶段。

 3 配电网载波通信的特点

配电自动化是以计算机网络技术和现代通信技术为基础，它对配电载波要求与传统的高压电力线载波技术有着本质区别。传统的高压线路载波技术以实现长距离的两点通信为目标，为此，在线路两端加设阻波器，在防止区内信号泄漏的同时也避免区外信号及噪声进入本区段。这种点对点的封闭式的通信不适合配电网保护及自动化的要求。配电载波通信的理想模式应当是开放式的计算机网络通信。它以配电网的智能控制装置为网络节点，利用配电线路固有的拓朴结构构成总线网进行通信，是一种基于计算机网络的数字载波技术。这一区别主要表现在配电自动化的载波通信在全网不加设阻波器。因为阻波器的存在将成为配电载波网络化的主要障碍。无阻波器后对通信增加了很多难点。如线路波阻抗不定；配电网分支、T接太多太乱；信号在整个中压电网上乱串；中压电网的干扰不受阻挡地进入通信通道。只要针对配网载波通信的特点分析其通道衰耗特性，并采取相应的特殊措施，提高载波通信的性。网络化的配电载波是可以满足配电网保护及自动化的要求的。

 4 提高NDLC性的措施

4.1 NDLC的通道衰耗[3]

由于NDLC不采用阻波器，NDLC的信号可能出现的衰耗有以下几部分：两个通信节点的终端衰耗，变电站的介入衰耗，分支线路的分支衰耗，10kV/0.4kV配电变压器的泄漏衰耗，电力线的线路衰耗，通信桥路的桥路衰耗，不同传输介质的折射衰耗，线路故障时的故障附加衰耗，恶劣天气下的天气附加衰耗等。其中，变电站的介入衰耗是配电网载波的一种主要衰耗，一般可达10~20dB，变电站出线越多其介入衰耗越大；线路衰耗很小，甚至可以忽略，配电变压器的泄漏衰耗、分支线路的分支衰耗及折射衰耗与其数量有关，可以准确估计[3]。

4.2 线路开口的处理

配电网运行中，负荷开关、联络开关断开后将导致载波信号传输的高频通道出现开口。对这种情况的处理一般采用搭桥方式。图1（a）是模拟桥，它可以直接构成高频通道；图1（b）是数字桥，它是通过一个节点对接收到的信号进行有选择性的中继实现传输的，它的另一个优点是可以通过软件控制载波节点通信的范围，这一点对于通信系统对节点进行管理是非常必要的。

4.3 线路故障时NDLC的性分析

在配电线路故障时的NDLC的性分析是确保NDLC性的前提。表1列出在不同耦合方式下的不同故障类型的模传输过程的故障分析及通道的故障附加衰耗分析。

比较单相耦合方式和两相耦合方式，显然两相耦合方式的传输效于单相耦合方式，尤其是当线路发生单相接地后，两相耦合可以退化为单相耦合，不存在单相耦合中当故障点距离发信节点很近时通道衰耗大的情况，因此两相耦合方式在充分考虑各种衰耗情况下，可能具有高度性，非常适用于馈线自动化的故障隔离与恢复供电。然而对于配电网保护而言，故障隔离、恢复供电都是在线路出口的馈线保护切除故障的情况下进行的，可以得出一下几点结论：

(1)绝大多数情况下，故障附加衰耗是很小的。线路停电后，故障点的绝缘恢复，对于传输功率不足1W的NDLC信号没有什么影响。只有当短路点在线路停电后仍未恢复绝缘时故障附加衰耗才较大。

(2)变电站的介入衰耗是十分可观的。当线路故障后（大电流故障），线路与变电站断开，该项衰耗为零，这将有利于NDLC的通信。

(3)信噪比是衡量通信的接收能力的重要指标。当线路噪声很大时，NDLC的工作必将受到影响，也就是说线路停电后，NDLC的接受能力会因无噪声的影响而有所提高。

(4)小电流接地故障，允许带故障运行2小时，这对于NDLC的影响很大。但是相相耦合方式可以确保在单相接地故障下NDLC工作的性。

(5)当相地耦合方式下，单相接地故障据NDLC的某一节点距离不足载波信号波长的四分之一时，故障附加衰耗很大；当发生金属性故障，绝缘不能恢复时故障附加衰耗大；当线路发生三相断线时，故障附加衰耗为无穷大。因此在通信网络上采取特殊措施提高NDLC的性。