西门子6ES7214-1AD23-0XB8使用方式

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一、 阀型避雷器运行中的巡视与检查

1、 检查避雷器瓷套表面情况。在日常运行中，应检查避雷器的瓷套表面的污染状况，因为当瓷套表面受到严重污染时，将使电压分布很不均匀。在有并联分路电阻的避雷器中，当其中一个元件的电压分布增大时，通过其并联电阻中的电流将显著增大，则可能烧坏并联电阻而引起故障。此外，也可能影响阀型避雷器的灭弧功能，而降低避雷器的保护特性。因此，当发现避雷器的瓷套表面有严重污秽时，及时清扫。

2、 检查避雷器的引线及接地引下线有无痕迹和断股现象，以及放电记录器是否烧坏。通过这方面的检查，是很容易发现避雷器的缺陷。因为在正常情况下，避雷器动作以后，接地引下线和记录器中只通过雷电流及幅值很小（一般为80A以下）、时间很短（约0.015）的工频续流，所以除了使动作记录器的指示数字变动外，一般不会产生烧损的痕迹。如，当避雷器内部阀片存在缺陷或不能灭弧时，则通过的工频续流的幅值和时间都会增大，那么接地引下线的连接点上会产生的痕迹，或使放电记录器内部烧黑或烧坏。当发现上述情况时，应立即设法断开避雷器，进行详细的电气检查，以免发生事故。

3、 检查避雷器上端引线处密封是否良好。避雷器密封不良会进水受潮易引起事故，因而应检查瓷套与法兰连接处的水泥接缝是否严密。对10kV阀型避雷器上引线处可加装罩，以免雨水渗入。

4、 检查避雷器与被保护电气设备之间的电气距离是否符合要求。避雷器应尽量靠近被保护的电气设备。

5、 避雷器在雷雨后应检查记录器的动作情况，表面有无闪络放电痕迹，引线及接地引下线是否松动，避雷器本体是否有摆动。

6、 检查泄漏电流，工频放电电压大于或小于标准值时，应进行检修和试验; 放电记录器动作次数过多时，应进行检修; 瓷套及水泥接合处有裂纹; 法兰盘和橡皮垫有脱落时，应进行换。

7、 避雷器的绝缘电阻应定期进行检查。测量时应用2500V绝缘摇表，测得数值与次的结果比较，无明显变化时可继续投入运行。绝缘电阻显著下降时，一般是由密封不良而受潮或火花间隙短路所引起的，当合格值时，应作特性试验; 绝缘电阻显著升高时，一般是由于内部并联电阻接触不良断裂以及弹簧松驰和内部元件分离等造成的。

8、 为了能及时发现阀型避雷器内部缺陷，应在每年雷雨季节之前进行一次预防性试验。

二、 阀型避雷器异常现象与故障处理

阀型避雷器在运行中常发生异常现象和故障，应对异常现象进行分析判断，并及时采取措施进行故障处理。

1、 天气正常发现避雷器瓷套有裂纹，应立即停止运行，将故障相避雷器退出运行，换合格的避雷器。雷雨中发现瓷套有裂纹，应维持其运行，待雷雨过后再行处理，若因避雷器瓷套裂纹而造成闪络，但未引起系统接地者，在可能条件下应将故障相避雷器停用。

2、 避雷器内部异常或套管炸裂。这种现象可能会引起系统接地故障，处理时，人员不得靠近避雷器，可用断路器或人工接地转移的方法，断开故障避雷器。

3、 避雷器在运行中突然爆炸，但尚未造成系统性接地，可在雷雨过后，拉开故障相的隔离开关，将避雷器停用并及时换合格的避雷器。若爆炸后已引起系统性接地，则禁止使用隔离开关来操作停用故障的避雷器。

4、 避雷器动作指示器内部烧黑或烧毁，接地引下线连接点烧断，避雷器阀片电阻失效，火花间隙灭弧特性变坏，工频续流增大，以上这些异常现象应及时对避雷器作电气试验式解体检查。

三、 阀型避雷器的安装

1、 阀型避雷器安装位置距被保护设备的距离应尽量靠近。雷雨季节避雷器与3-10kV变压器的大电气距离，单路进线小于15m，双路进线小于23m，三路进线小于27m，若大于上述距离时应在每线上设阀型避雷器。

2、 避雷器应垂直安装，不得倾斜，引线要连接牢固，避雷器上接线端子不得受力。

3、 为防止其正常运行或雷击后发生故障，影响电力系统正常运行，避雷器安装位置要处于跌开式熔断器保护范围之内。

4、 阀型避雷器的引线截面不应小于: 铜线16mm2; 铝线25mm2，接地引下线与被保护设备的金属外壳应地与接地网连接。线路上单组阀型避雷器，其接地装置的接地电阻不大于5Ω。

运动控制系统是以电动机为控制对象，以控制器为，以电力电子、功率变换装置为执行机构，在控制理论指导下组成的电气传动控制系统。运动控制系统多种多样，但从基本结构上看，一个典型的现代运动控制系统的硬件主要由上位计算机、运动控制器、功率驱动装置、电动机和传感器反馈检测装置和被控对象等几部分组成，如图1所示。电动机及其功率驱动装置作为执行器主要为被控对象提供动力，特别设计应用于伺服系统的电机称之为伺服电机，通常内含位置反馈装置，如光电编码器。目前主要应用于工业界的伺服电机包括直流伺服电机、永磁交流伺服电机与感应交流伺服电机，其中以永磁交流伺服电机占大多数。

运动控制器是以逻辑控制单元为、以传感器为信号敏感元件、以电机或动力装置和执行单元为控制对象的一种控制装置。其功能在于提供整个伺服系统的闭路控制，如位置控制、速度控制和转矩控制等。

一、运动控制器的分类

目前市场上的运动控制器根据不同的方法有不同的分类。

（1）按被控对象分类

根据应用场合被控对象的不同可分为步进电机运动控制器、伺服电机运动控制器和既可以对步进电机进行控制又可以对交流伺服电机进行控制的运动控制器。

（2）按结构进行分类

· 基于计算机标准总线的运动控制器

基于总线的运动控制器是利用计算机硬件和操作系统，并结合用户开发的运动控制应用程序来实现的，具有高速的数据处理能力。总线形式上主要有ISA接口、PCI接口、VME接口、RS232接口和USB接口等。这种运动控制器大都采用DSP或微机芯片作为CPU，可完成运动规划、高速实时插补、伺服滤波控制和伺服驱动、外部IO之间的标准化通用接口功能，同时随控制器还提供功能强大的运动控制软件库C语言运动函数库、bbbbbbs DLL动态链接库等，可供用户根据不同的需求，在DOS或bbbbbbS等平台下自行开发应用软件，组成各种控制系统。

例如美国Deltatau公司的PMAC多轴运动控制器，采用Motorola公司的数字信号处理器DSP5600X作为CPU，可以多同时控制8根轴，与各种类型的主机、放大器、电机和传感器一起完成各种功能。英国阿沃德公司的TRIO运动控制卡、固高科技（深圳）有限公司的GT系列运动控制器产品和美国NI公司的NI系列运动控制器等都是这类产品。

从用户使用的角度来看，这些基于PC机的运动控制器之间的差异主要是硬件接口（输入输出信号的种类、性能）和软件接口（运动控制函数库的功能函数）。

· Soft型开放式运动控制器

基于Soft型开放式运动控制器提供给用户很大的灵活性，它的运动控制软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部IO之间的标准化通用接口，如同计算机中可以安装各种的声卡、CDROM和相应的驱动程序一样。用户可以在bbbbbbs平台和其他操作系统的支持下，利用开放的运动控制内核，开发所需的控制功能，构成各种类型的运动控制系统，从而提供给用户多的选择和灵活性。

这种控制器的典型产品有美国MDSI公司的Open CNC、德国PA（Power Automation）公司的PA8000NT，美国Soft SERVO公司的基于网络的运动控制器和国内的固高科技有限公司的GO系列运动控制器产品等。Soft型开放式运动控制的特点是开发、制造成本相对较低，能够给予系统集成商和开发商加个性化的开发平台。此类产品的价格国内产品普遍要国外产品，但在技术性能上也存在一定差距。

·嵌入式结构的运动控制器

这类运动控制器是把计算机嵌入到运动控制器中的一种产品，它能够立运行。运动控制器与计算机之间的通信依然是靠计算机总线，实质上是基于总线结构的运动控制器的一种变种。在使用中，采用如工业以太网、RS485、SERCOS、Profibus等现场网络通信接口联接上级计算机或控制面板。嵌入式的运动控制器也可配置软盘和硬盘驱动器，甚至可以通过Internet进行远程诊断，例如美国ADEPT公司的SmartController，固高科技公司的GU嵌入式运动控制平台系列产品等。

（3）按被控量性质和运动控制方式分类

运动控制器应用场合的控制形式有：

·点位运动控制

即仅对终点位置有要求，与运动的中间过程即运动轨迹无关。相应的运动控制器要求具有快速的定位速度，在运动的加速段和减速段，采用不同的加减速控制策略。在加速运动时，为了使系统能够快速加速到设定速度，往往提高系统增益和加大加速度，在减速的末段采用S 曲线减速的控制策略。为了防止系统到位后震动，规划到位后，又会适当减小系统的增益。所以，点位运动控制器往往具有在线可变控制参数和可变加减速曲线的能力。

1 概述
      
近几年，随着计算机技术的讯速发展，DCS（集散控制系统）已被广泛应用，尤其是在取代继电器、完成逻辑控制、顺序控制、联锁保护等方面显示特的优势，从而在工业领域内了的成功。随着集散控制系统技术的进步，特别是在系统结构分散，运算能力增强通讯网络完善的情况下，集散控制系统也从原来以模拟量为主的领域扩大到了连续控制，开始进入了批量控制和过程控制这两种人们一贯认为是继电器组和仪器仪表各管一方的工业领域。对于一个现实的控制过程，不论是生产线的控制还是工程项目的装备，往往是断续的控制和连续控制的混合体。目前集散控制系统在概念、设计、性能价格比以及应用领域都有了新的突破。其性高、组合灵活、编程简单、监控明了、维修方便等诸多方面的特点正是工业自动化的希望所在，尤其是集散控制系统集计算机、仪器仪表、电器控制于一身，使工业生产过程控制系统实用、经济、、成为实现工业自动化的理想工具。

2 工艺要求
      
分子筛系统是配套空分设备，用于净化空气的成套设备。空压机是用于制氧机压缩与输送空气，作为空分设备的原料空气。在生产过程中仪控系统是对工艺参数设定、监视检测点测量和回路控制的，是设备重要的组成部分。分子筛装置的程序切换系统采用的是电子切换器进行自动控制，过去由于程控器的抗干能力复位按钮、时间设定按钮都是机械式的，在干燥器自动再生控制过程中需要对再生过程的降压、加热、冷吹、升压四个过程的时间进行控制，这种机械式按钮使用久了就会失灵，经常死机，无法操作，对生产工艺造成很大影响，引发多种故障，严重影响工艺生产，控制的可行性难以保证。空压机的仪控系统原来采用的是落后的DDZ—III 型单元组合式仪表，在长期使用中其落后的控制方式和逻辑运算已经不能满足日渐变化发展的工艺需要，控制回路中使用的多为机械式继电器组，要实现一个测点的报警联锁功能，往往需要大量的继电器，这样势必增加机械故障，如继电器线圈烧坏，触点动作次数多，表面会形成积碳，继电器控制失灵。为了保证工艺流程的运行，对分子筛干燥器和空压机仪控系统自动再生仪控系统进行改造，通过多家的性价比我们终确定选用浙江大学开发DCS 系统JX－300 对上述仪控系统进行改造。

3 硬件配置
      
分子筛系统干燥器和空压机自动控制系统需要带电磁阀、接触器等，所以DCS 输出中间继电器要有一定的接点容量，为此，我们选用浙江大学开发的DCS 系统JX－300F 可编程控制器，用于分子筛系统干燥器再生系统自动控制和空压机自动控制系统，JX－300 控制器，具图1 分子筛干燥器再生控制系统基本组成图2 空压机控制系统基本组成有功能齐全、运行的优点，具有双冗余功能。其系统硬件配置紧凑，可大大减化布线，优化设计，提高设备的性。基本组成如图1、图2 所示。



DCS 的开关量输出信号用来触发继电器及报警，输入信号用来接收运行中的检测信号和反馈信号，为分子筛仪控系统和空压机自控系统智能化控制提供依据。

4 系统软件设计及编程
      
DCS 控制程序采用采用浙大中控JX－300 编程器编写，根据工艺需要进行分子筛干燥器再生控制系统程序设计。在分子筛干燥器再生控制系统程序设计流程中，为了方便工艺操作，如设备刚开车，或其他情况在程序中，特别增加了步进按钮程序。无论在控制过程的哪一步，只要工艺需要，按一下不进按钮程序就会自动跳到下一步，为生产带来了大的方便。DCS 采用程序控制逻辑，当需要对控制逻辑进行修改时，只要修改程序即可。因此，灵活性强，扩展性强，同时给系统维护带来大的方便。

5 机组DCS 智能化控制的实现和特点
       
由于DCS 程序是以扫描方式顺序执行的，通过DCS 中的定时器编制一些时间脉冲触发程序每隔一定时间发出一个脉冲信号去触发一段检测程序，从而实现定时检测的功能。
      
T0 是延时时间继电器，数据寄存器D中存放的是发送脉冲的时间间隔；M0 为脉冲信号，用这个信号可触发执行一段DCS 程序（如图3所示）。



分子筛仪控系统采用DCS 控制主要用于完成分子筛再生过程中的四个过程，它能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算的功能。空压机自控系统采用DCS 控制，主要用于完成空压机在运行中工艺过程数据的采集，机组启动、停车和参数越限报警控制的功能。以回路调节为主，顺序控制为辅的DCS 控制系统符合机组启动和停车的逻辑算法。同时，DCS 采用程序控制逻辑，当需要对控制逻辑进行修改时只要修改程序即可。因此，灵活性强，扩展性强，给系统维护带来大的便利。

6 结语
      
在分子筛干燥器再生仪控系统和空压机自控系统中，由于采用了DCS 自控系统，自投运以来，始终保持良好的运行状态，DCS 自动控制系统运行，控制稳定，抗干扰能力强，操作维护方便，为我们创造了较好的经济效益。

摘要：过电压现象是变频器运行中常见的故障之一，直流制动与再生制动功能是防止过电压产生的主要的手段，而再生制动功能是解决因外力拖动而使电机处于再生状态所引起的变频器过电压的有效措施。 
关键词：变频器、过电压、直流制动、再生制动 
一、 前 言： 
变频器在调试与使用过程中经常会遇到各种各样的问题，其中过电压现象为常见。过电压产生后，变频器为了防止内部电路损坏，其过电压保护功能将动作，使变频器停止运行，导致设备无法正常工作。因此采取措施过电压，防止故障的发生。由于变频器与电机的应用场合不同，产生过电压的原因也不相同，所以应根据具体情况采取相应的对策。 
二、过电压的产生与再生制动 
所谓变频器的过电压，是指由于种种原因造成的变频器电压过额定电压，集中表现在变频器直流母线的直流电压上。正常工作时，变频器直流部电压为三相全波整流后的平均值。若以380V线电压计算，则平均直流电压Ud=1.35U线=513V。在过电压发生时，直流母线上的储能电容将被充电，当电压上升至700V左右时，（因机型而异）变频器过电压保护动作。造成过电压的原因主要有两种：电源过电压和再生过电压。电源过电压是指因电源电压过高而使直流母线电压过额定值。而现在大部分变频器的输入电压可达460V，因此，电源引起的过电压为少见。本文主要讨论的问题是再生过电压。产生再生过电压主要有以下原因：当大GD2（飞轮力矩）负载减速时变频器减速时间设定过短；电机受外力影响（风机、牵伸机）或位能负载（电梯、起重机）下放。由于这些原因，使电机实际转速变频器的指令转速，也就是说，电机转子转了同步转速，这时电机的转差率为负，转子绕组切割旋转磁场的方向与电动机状态时相反，其产生的电磁转矩为阻碍旋转方向的制动转矩。所以电动机实际上处于发电状态，负载的动能被“再生”成为电能。再生能量经逆变部续流二管对变频器直流储能电容器充电，使直流母线电压上升，这就是再生过电压。因再生过电压的过程中产生的转矩与原转矩相反，为制动转矩，因此再生过电压的过程也就是再生制动的过程。换句话说，了再生能量，也就提高了制动转矩。如果再生能量不大，因变频器与电机本身具有20%的再生制动能力，这部分电能将被变频器及电机消耗掉。若这部分能量过了变频器与电机的消耗能力，直流回路的电容将被过充电，变频器的过电压保护功能动作，使运行停止。为避免这种情况的发生，将这部分能量及时的处理掉，同时也提高了制动转矩，这就是再生制动的目的。 
三、过电压的防止措施： 
由于过电压产生的原因不同，因而采取的对策也不相同。对于在停车过程中产生的过电压现象，如果对停车时间或位置无特殊要求，那么可以采用延长变频器减速时间或自由停车的方法来解决。所谓自由停车即变频器将主开关器件断开，让电机自由滑行停止。如果对停车时间或停车位置有一定的要求，那么可以采用直流制动（DC制动）功能。直流制动功能是将电机减速到一定频率后，在电机定子绕组中通入直流电，形成一个静止的磁场。电机转子绕组切割这个磁场而产生一个制动转矩，使负载的动能变成电能以热量的形式消耗于电机转子回路中，因此这种制动又称作能耗制动。在直流制动的过程中实际上包含了再生制动与能耗制动两个过程。这种制动方法效率仅为再生制动的30-60％，制动转矩较小。由于将能量消耗于电机中会使电机过热，所以制动时间不宜过长。而且直流制动开始频率，制动时间及制动电压的大小均为人工设定，不能根据再生电压的高低自动调节，因而直流制动不能用于正常运行中产生的过电压，只能用于停车时的制动。对于减速（从高速转为低速，但不停车）时因负载的GD2（飞轮转矩）过大而产生的过电压，可以采取适当延长减速时间的方法来解决。其实这种方法也是利用再生制动原理，延长减速时间只是控制负载的再生电压对变频器的充电速度，使变频器本身的20%的再生制动能力得到合理利用而已。至于那些由于外力的作用（包括位能下放）而使电机处于再生状态的负载，因其正常运行于制动状态，再生能量过高无法由变频器本身消耗掉，因此不可能采用直流制动或延长减速时间的方法。再生制动与直流制动相比，具有较高的制动转矩，而且制动转矩的大小可以跟据负载所需的制动力矩（即再生能量的高低）由变频器的制动单元自动控制。因此再生制动适用于在正常工作过程中为负载提供制动转矩。 
四、再生制动的方法： 
1． 能量消耗型：这种方法是在变频器直流回路中并联一个制动电阻，通过检测直流母线电压来控制一个功率管的通断。在直流母线电压上升至700V左右时，功率管导通，将再生能量通入电阻，以热能的形式消耗掉，从而防止直流电压的上升。由于再生能量没能得到利用，因此属于能量消耗型。同为能量消耗型，它与直流制动的不同点是将能量消耗于电机之外的制动电阻上，电机不会过热，因而可以较频繁的工作。 
2． 并联直流母线吸收型：适用于多电机传动系统（如牵伸机），在这个系统中，每台电机均需一台变频器，多台变频器共用一个网侧变流器，所有的逆变部并接在一条共用直流母线上。这种系统中往往有一台或数台电机正常工作于制动状态，处于制动状态的电机被其它电动机拖动，产生再生能量，这些能量再通过并联直流母线被处于电动状态的电机所吸收。在不能吸收的情况下，则通过共用的制动电阻消耗掉。这里的再生能量部分被吸收利用，但没有回馈到电网中。 
3． 能量回馈型：能量回馈型的变频器网侧变流器是可逆的，当有再生能量产生时，可逆变流器将再生能量回馈给电网，使再 
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生能量得到利用。但这种方法对电源的稳定性要求较高，一旦突然停电，将发生逆变颠覆。 
五、再生制动的应用 
一条化纤长丝牵伸生产线，由三台牵伸机组成，分别由三台电机驱动。一辊电机功率22KW、4，采用蜗杆减速器，速比为25：1；二辊电机功率37KW、4，蜗杆减速器，速比16：1；三辊电机功率45KW，采用圆柱齿轮减速器，速比6：1。电机分别采用华为TD2000-22KW三垦IHF37K，45K变频器驱动。三台变频器根据牵伸比及速比采用比例控制。它的工作过程是这样的：丝束绕在一辊、二辊、三辊上，由变频器控制三辊之间不同的速度对丝束进行牵伸。开车调试时因牵伸比小，丝束总旦较低，系统开车正常。在投产一段时间后，由于工艺调整，增大了牵伸比及丝束总旦，（牵伸比由工艺决定，总旦通俗的说，就是丝束的粗细及根数多少，总旦越高，丝束越粗。牵伸倍数或总旦越大，三辊对二辊、一辊的拖力越大。）这时出现了问题。开车时间不长，一辊变频器频繁显示SC（过电压防止），二辊变频器偶尔也有这种现象。时间稍长，一辊变频器保护停机，故障显示E006（过电压）。通过对故障现象进行仔细的分析，得出以下结论：由于一辊与二辊之间的牵伸比占总牵伸倍数的70%，而二辊、三辊电机功率均大于一辊，因此一辊电机实际工作于发电状态，它产生足够的制动力矩，才能保证牵伸倍数。二辊则根据工艺状况工作于电动与制动状态之间，只有三辊为电动状态。也就是说，一辊变频器若不能将电机产生的再生能量处理掉，它就不能产生足够的制动力矩，那么将会被二辊“拖跑”。被“拖跑”的主要原因在于变频器为防止过电压跳闸而采取的自动提高输出频率的功能（即“SC”失速防止功能）。变频器为了降低再生能量，将会自动增加电机转速，试图降低再生电压，但是因再生能量过高，所以并不能阻止过电压的发生。因此，问题的焦点是保证一辊、二辊电机具有足够的制动力矩。增加一辊、二辊电机及变频器容量可以达到这个目的，但这显然是不经济的。而将一辊、二辊产生的过电压及时处理掉，不让变频器的直流电压升高，也能够提供足够的制动力矩。由于在系统设计时未考虑到这点，采用共用直流母线吸收型或能量回馈型的方法已不可能。经仔细论证，只有采用将一辊、二辊变频器各增加一组外接制动单元的方案。经计算选用了两组华为 TDB-4C01-0300制动组件。开车后两组制动单元电阻尤其是一辊制动阻工作频率非常之高，说明我们的分析是正确的。整个系统运行近一年，再也没有发生过过电压现象。 
六、结束语： 
本文详细说明了变频器产生过电压的各种原因及相应的防止措施，讨论了再生制动的几种方式，并通过应用实例对过电压的防止及再生制动的应用进行了仔细的分析。结果证明，再生制动功能是解决过电压现象的主要的方法。