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产品描述
西门子6ES7223-1PH22-0XA8使用方式
在过去的几年，随着的持续增长，冶金行业经历了快速的发展，产量跃居世界。随着未来钢铁需求的进一步提高和变化，产业调整和新技术的引入，今天的钢铁企业在运营和生产等方面比以往任何时候都需要高的效率，在增加市场份额的同时，根据订单生产，达到生产的有效性，利于环境保护和降低生产总成本。越来越多的冶金企业意识到要做得好才能应对化的竞争，满足不断调整的生产工艺以及新技术、新产品的生产柔性需求。
系统配置
梅钢2＃高炉自动控制系统分为：槽下系统、炉系统、热风炉系统及高炉本体系统，整个系统采用4套ControlLogix5555冗余系统，考虑到距离远，节点多，抗干扰等因素，采用了ControlNet网络类型，抗干扰性好，网络通道冗余，保通信。网络结构为总线型主、子网结构，既减少了主网的通信量，保证了人机界面的数据显示，又有利于子网快速的现场数据采集。下面框图为整个系统的结构图。HMI软件采用罗克韦尔的RSView SE软件，RSView SE是一种用于管理级监视和控制应用系统的HMI软件，它具有分布式和可升级的架构，支持分布式服务器/多用途的应用系统。本系统采用冗余服务器＋客户端的结构，各个操作员站与服务器之间采用冗余的工业以太网结构。
系统特点
代表自动化发展新趋势的新一代ControlLogix控制系统，从传统单纯的PLC和DCS控制转为PLC和DCS融合发展的方式，是罗克韦尔自动化顺应这种发展潮流推出的新一代的控制平台，LOGIX控制器平台是将高速离散控制、过程控制、传动控制、运动控制、批次控制和控制融于一体的一个控制平台。允许混合使用多个处理器，多种网络和I/O。系统灵活性强、易于集成、模块化设计、开放性结构，特有的升级固件，使得系统在应用中功能强大，，而且大地节省培训费用和工程实施费用。
1.ContrlLogix 的特点
它具有灵活的网络类型及网络结构，通过在系统中插入不同类型的通信模块，系统可组成ControlNet网、以太网，可连接DEVICENET设备，可进行串行通信以及DHRIO通信，网络结构可以是总线型、树型等，非常方便，灵活。
ControlLogix控制器采用实时多任务操作系统，支持多个（ControlLogix为32）控制任务，多重级可选以保证重要任务，每控制任务内支持多个（ControlLogix为32）主程序。根据需要，用户可以使用中断任务以保证苛刻的实时响应，使用周期性任务以保证过程控制运算的精度和稳定性。每台Logix5555控制器具有寻址量128000点DI/O,4000点AI/O及回路。ControlLogix平台通过背板提供了高速。通过合理的组织数据结构，CPU之间可进行的、时间严格的Produce/consume通信。
全智能型模板，所有模块均为智能型设计，根据模块类型不同，每个模块的每个通道可按用户要求进行配置，具有带电插拔、逢变则报（）、自诊断、时间标记、模块标识、闪存升级、电子保险、单隔离等功能。模块的采样速率可单设定。
基于标签的寻址方式，PLC重要的技术基础之一就是寻址。Logix控制器的大亮点就在于基于Tag标签的寻址技术，又称为三代寻址技术。采用标签寻址的大好处在于：
(1)文档加易读易懂（Drive_Speed1 v.s. O: 1000 ….）;
(2)编程和调试：出错机会少;
(3)容易维护，尤其在程序备份丢失或者开发人员变的情况下;
(4)支持并行工程，缩短工程开发时间;
(5)当从其他PLC或者软件读取数据时，容易理解 PLC的数据结构,重要的是，由于控制器采用了标签方式，其上层包括人机界面和软件，以及所有的企业生产管理软件都可以直接读取控制器信息（按照生产要求），不需要复杂的映像表查询，为提升信息化水平奠定了基础;
(6)RSLogix5000编程软件符合IEC1131-3标准；支持多种IEC编程方式（梯型图、结构文本语言、顺序功能流程图等）的编程语言；标签的命名规则符合IEC 1131-2中的相关规定。
2.RSView SE 的特点
RSView Supervisory Edition，通常称为RSView SE，它是一个强大的管理级的软件。它具有多服务器集群和多客户端的分布式结构，和强大的可伸缩性。利用RSView Enterprise 系列的共用开发环境 RSView Studio 进行开发。应用组态存在于各个RSView SE服务器当中，而客户端可以任意地调用显示各服务器中的应用。RSView Supervisory Edition同时也是罗克韦尔自动化ViewAnyWare产品战略的组成部分。为企业提供集成的一体化的监控方案。
(1)基于网络的分布式监控。RSViewSE的多服务器多客户端结构可以很容易建立分布式应用的方案。这种具有高度伸缩性的结构可以应用在小到一台服务器一个客户端的小系统，也可以应用在多服务器多客户端的大系统上。
(2)共用的开发环境RSView Studio。利用组态工具RSView Studio进行应用开发，可以显著减少开发时间和节省开发成本。RSView Studio支持RSView ME和RSView SE组态内容的互相再利用，这样就可以直接将基于嵌入式系统开发的组态内容，如在RSView ME上开发的画面，直接拷贝或者引导到分布式的RSViewSE中去，反过来也一样，前后互相兼容。
(3)直接I/O数据关联。在应用中，RSView SE不需要建立任何的Tag标签来定义和PLC的通信关系。RSView SE可以直接关联控制器处理器中的所有I/O信息。在组态的时候，只需要将所需的点直接拖放到画面等需要的地方去。
(4)画面对象的VBA支持。现在就可以针对画面中的对象来编写VBA应用代码。而且不同的客户端都可以在本机执行相应的代码，不影响其他的客户机。
(5)数据通信的冗余热备。RSView SE可以将数据通信服务器也进行热备冗余。当一台数据通信服务器发生故障时，另外一台可以自动切换。保证数据采集和下载的性。
(6)bbbbbbS机制。RSView SE集成bbbbbbs控制。可以直接利用在bbbbbbs里面存在的用户和用户组。然后针对不同的用户配置不同的权限。
(7)HMI功能。RSView SE支持诸如、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI的功能。
控制系统的主要功能
1.槽下部分
包括对矿石系统、焦碳系统、杂矿系统及上料小车等电气设备的控制，完成高炉的供配料（料批周期程序，正常装料程序，赶料程序，矿石系统供配料程序，焦碳供料程序）。
2.炉部分
对炉布料系统及有关部分的检测与控制：炉打水系统，炉气密箱及罐压控制系统，多环布料、炉料罐及上料系统检测与控制。
3.高炉本体部分
自动控制、调节炉压力，高炉的出铁质量，控制高炉冷却水，保护高炉本体，控制膨胀罐压力，自动，控制膨胀罐液位在正常范围，同时有事故系统。
4.热风炉系统
包括3座热风炉，实现了热风炉换炉、燃烧、送风和自动寻优等功能。
总结
的控制系统是一个现代化工厂的标志，对于企业有着深远的社会效益和经济效益。ControlLogix系统在梅钢2＃高炉的成功应用已有两年之多，不论生产测控，还是厂级生产调度的管理，都过了预期的目的，为梅钢炼铁厂节约了能源，降低了成本，减少了操作人员。提高了生产的性和生产率，以及产品的合格率。
梅山钢铁2＃高炉自动控制系统自2004年3月投入使用以来，经过2年多的应用实践，系统运行。RockWell PLC的强大功能以及软件的易用性为编程调试提供了大的方便，特别是RSEmulate5000模拟调试软件为PLC程序的模拟调试立下了汗马功劳，PLC程序经过充分的调试，修正了不少错误，为梅钢2＃高炉创造5天达产的新纪录发挥了重要作用。
主引风机是烧结生产的主要设备之一。其风压、风量的变化，对烧结生产的影响很大，另外，其电耗一般占整个生产线的1/3左右。因此，合理地控制主引风机的运行状态，对烧结生产的合理控制以及大量降低生产电耗有重要意义。
1烧结主风机应用变频调速的重要性
我国钢铁企业的烧结厂都广泛存在着生产原料及工况变化的情况，为适应生产，目前只有改变主引风机的风门开度来满足烧结生产过程的需要，这在过去几乎成了一种统一的模式，存在着很多弊端。其一，这根本无法随时动态跟踪工艺进行风量调节以满足工艺的要求；其二，据我们考察宝钢、钢等烧结厂的主引风机，一般风门开度都在40％～60％之间，电能的损失和浪费很大：其三，风机起动困难，起动过程故障，对电网影响大等。为克服这些弊端，我们想到应用变频调速技术。
根据我们厂的生产经验，烧结生产过程中，对风量的要求，有一个动态平衡的过程，各项技术经济指标越，对平衡的要求就越高。因此，我们萌发了主引风机变频调速改造的设想，利用良好的现代化跟踪手段，实现配料大小循环，三机联调，把点火温度及主烧结负压，一同进入大闭环控制。这些设想的实现，重要而且困难的就是主引风机的调速问题，随着的迅猛发展，用高压变频器来实现上述连续、的调控，条件已经成熟。
实现主引风机变频控制，就能合理地、随时、动态地调节风的负压和流量，使风量和风压相对恒定，为均质烧结生产提供了有利条什。反之，没有良好的调节方法、烧结气流靠人工进行调节，根本无法合理应用，这样就有可能出现大量生料，成品率和工序能耗等指标都难以达到良好的指标。主引 风机采刷变频调速后，原来风门控制的风量变成由转速来控制，从输出功率P与风机转速关系p=KW3（其中K为风机常数，W为电动机旋转角频率）可知，风量须减少时转速下降，P随转速立方倍下降，克服了以前调节风门功率损耗大的问题。另外电动机起动由原来全压或降压起动，变成变频起动后，起动性能大大改善，大电动机起动困难、冲击大、易损伤等问题便迎刃而解了。
2 烧结大风机应用变频调速的可行性
目前，许多小功率的风机应用变频调速、效益已得到实，但在国内，尚无烧结主引风机应用变频调的先例，烧结风机能否应用变频调速呢?目前，大型异步电动机变频调速也屡见不鲜，而大型同步机应用变频调速在国内还未有先例，同步电动机应用变频调速究竟如何?同轴主油泵在实现风机调速后，如何油量?这些问题，都是应用变频调速前要解决的。
1）为了证实烧结风机应用变频调速的可行性，我们在烧结杯试验中进行了变频调速试验，得到了一组令人满意的数据如表1所示。
从试验数据可见，未装变频前，风门开度从0～90风量基本不变，风压从3.24～20.77kPa变化，整个试验过程，电流保持3.4 A大致不变；装变频器后，风门全开，600 mm 料层时，测得风量从9 800～20000m3/h时，负压从3.04～19.65 kPa，电流从0 6～2．6A，节电效果十分明显。2001年1月，在罗克韦尔自动化和广西南宁怡得发展公司格州分公司（柳州市怡得安豪科技发展有限公司）的协助下，我们正式将A-B高压变频器用在2 000 kW同步电动机上，进一步验证了烧结主风机应用变频调速的实际效果，具体如表2所示。
通过表中参数可见，在正常生产情况下．负压下降了近4 kPa，功率节约了近600 kW，对生产工艺和节电产生了重要作用。
试验和实践均充分证明，烧结主风机应用变频调速足可行，而且是非常成功的。
2）大型同步电动机应用变频调速是否可行?通过我们的实践。得到了充分的肯定。同步机应用变频调速后，抛弃了原来的异步起动的方法，由A-B高压变频系统配套，采用同步起动方法，随着电动机转矩和转速的变化，自动调节运行参数，整个过程十分平稳，对电网冲击力。A-B高压变频器可做到同步机定、转子电流及功率因数等各参数匹配，从而使运行效果达到。
3）主引风机系统润滑在直动前由副油泵负责．起动完毕后，是由与同步机同轴的主油泵供油的。这样，在风机变频调速后，主油泵可能运行在低速状态，所以，供油系统就考虑油量的问题：怡得公司在完成这个工作时，采用了付油泵变频PID调节方式，用较少的投资，保了主风机低速时，润滑系统的正常供油。这也对主风机变频调速的实施起到了重要的保证作用。
4）由于同步电动机的冷却是自循环风冷，当电动机转速下降时，冷却效果也会下降，但由于风机的特性所致，低速时电动机负载成立方倍下降，所以发热量也大大减少，实践明，电动机低速运转时，温度反而下降了。
3 具体方案的选择及设计框图
大功率、高电压的变频器，在国内使用尚不普遍，因此，进行这样大的投资，认真地选择合理的方案。中高压变频器，目前从主电路的结构型式可分为交-直-交和交-交两种。交一交型变频器由于控制方式决定了其输出频率只能达到l/3～182原频率，故不能满足我们的要求，而交-直-交型变频器不受电源频率的限制，频率调节范围宽，且元件少，利用率等能满足我们的需要。交一直一交变频器由于直流部分不同，又可人为电压型和电流型。电压型变频器的输出电压为方波，当负载出现短路时或在变频器运行时投入负载，都易出现过电流，动态响应较慢，有较大的谐波分量：电流型变频器由于电流控制性好、可限制逆变装置换流失败或负载短路所引起的过电流，其运行性高，当负载为电动机时，电压近似正弦波．还能实现发电制动，把机械能变为电能回馈电网，线路结构简单，动态响应快。通过分析比较，我们选择了A-B 1557型电流型高压变频器，它能保证电网电压在5.9～6.8 kV范围变化时正常工作，电流谐波畸变频≤3％，cos@≥0.98，n≥97％，变频器能与大型PLC接口实现烧结工艺闭控制。系统框图如图1所示。
通过实际运行，总结出该系统具有如下特点：
1）A-B公司的电流型1557高压变频器，运用于烧结主风机调速系统，调速范围大，运行平衡，具有良好的控制精度。
2）同步起动电流小、没有任何电气与机械的冲击。
3）励磁电流自动跟踪负载与转速变化，系统运行点优化。
4）自动化通信能力强，便于上网控制。
5）系统调试方便，运行，电动机噪声低，发热量降低30％以上。
6）节电效果十分明显。
4运行效果分析
1）从主风机变频器投入后的情况看，用变频调速与接工频运行情况不一样。应用变频调速之前，电动机转速为1 500 r/min，风门不能开完，否则电动机将过载。一般正常生产时，风门开度在80％～90％之间，因此相当部分电能消耗在风门上。2000kW电动机经常运行在满载状态，同时由于我们的网路电压偏高（一般在6.3～6.7 kV），电动机工作磁通接近饱和区，激磁损失增加工作电流上升。按运行记录，变频器投入后，电动机只需运行在42 Hz就能满足生产要求，生产典型参数如表3所示。
电动机在正常运行情况下，年节电为
685.9 kW×24 h×360 d×0.904=5357263 kW.h m904为其他因素系数） 电费按0.46元/kW.h，可节支246万元/年。
2）由于变频器系统起动性能非常理想，使大电动机的开停可随心所欲。一些短暂的停产，都可将风机停下，节约了这部分电耗，还减少了机械和电动机的损耗，此项每年又可节支约20万元。
3）从工艺角度看，变频调速后，风机负压从原来的14kPa降到了10 kPa左右，正好满足了烧结生产的低负压要求；同时，由于风门全打开，减少了风门损失，这部分能量在电动机不换的情况下，相对地能使风量有所增加。另外，由于变频调速能方便地与工艺参考量联系起来调控，为均质烧结技术和提高烧结矿的生产质量创造了有利的条件，这方面的效益也是非常显著的。
5结论
根据格钢烧结厂主引风机2 000 kW同步电动机使用美国A-B公司1557电压变频调速控制应用看，系统设计合理，安装、调试方便，运行十分，节能效果明显．对生产工艺有良好的促进作用，是一个成功的范例。
一、引言
随着我国经济的发展，电梯市场异常繁荣，年需求4万多台，成为全世界为活跃的市场。由于我国电梯受日本产品的影响较大，人们对于电梯舒适感的要求越来越高。如何提高电梯运行的舒适感成为各个电梯厂家关注的一个重要问题。
二、 选用品良、稳定的曳引机
电梯控制系统应该说是一个机械系统。电梯运行就是轿箱在导轨上的往复机械运动，由于其载人功能，对其性、振动噪音和舒适感提出了较为苛刻的要求。电梯机械的性由机械设计和材料的选型可以保证。轿箱在X、Y方向的机械振动靠导轨的安装和导靴的加工精度和质量来保证，而Z方向的机械振动与曳引机及其驱动电机、变频调速器息息相关。
曳引机是电梯运行的驱动装置，其性能直接关系到电梯运行的舒适感。曳引机的机械间隙对电梯的影响主要体现在电梯在加减程中，在电机速率发生变化时，电动运行和发电运行状态将发生切换，造成电梯的振动，大地影响了电梯的舒适感。在电梯S曲线加减程中，一般各有一两次明显失重或者重感觉，并伴随曳引机发出异响。另外，对于一些改造的双速旧梯用曳引机，由于多次高低速切换的冲击，造成连接套轴中的橡胶垫片严重磨损，也会造成上述现象。因此，电梯厂家对新选型的曳引机的间隙提出明确的要求，并在维保时定期检查连接轴的磨损情况。
另外，曳引机内部齿轮或者涡轮涡杆的加工、安装精度差、动平衡调节不好，也会造成电梯在高速时产生振动和噪音。笔者曾经在某个厂家，发现电梯运行的垂直振动特别大，采用了一切办法均无效的情况下，怀疑为曳引机问题，厂家不相信，换市场上所有变频器，均无改善，换曳引机，问题得到解决。结果问题是该曳引机生产厂家规模小，检测手段落后，生产的曳引机，一致性难以保证，给电梯厂造成重大直接和间接的损失。因此，曳引机的选择，不能贪图，选择技术实力雄厚，检测手段齐全，体系健全的厂家。还有一点要强调的是，在同样梯速情况下，以选择曳引机减速比大的曳引机为好。因为减速比大，造成的倒溜现象就小，启动舒适感就容易调整。实践明，同样梯速下，采用6电机曳引机比采用4电机的启动舒适感差。本质原因是6电机比4电机的启动转矩并没有大1.5倍以上。
三、选用品良的驱动电机
在保证曳引机质量的前提下，与曳引机配套的电机的性能也直接关系到电梯的起制动过程的性能，问题主要表现为启动舒适感的好坏。如果电机的启动转矩大，在电梯松闸的时刻产生的倒溜就会很小。目前，在许多变频器的手册中，有严重误导用户的说法。变频器可以达到200%甚至300%以上的启动转矩，实际上都是没有实际意义的。如果一个电机的设计启动转矩Mst 和大转矩Mmax 小，变频器再好，也不会产生大的输出转矩，而且还容易产生速度的波动，造成振荡。
根据异步电机的基本知识，电机的M-N曲线如图1（a）所示，图中A点为初启动转矩点，B点为大转矩点，C点为额定工作点。其中电机的启动转矩Mst 与电机的转差率s有关，转差大，初始启动转矩大，要提高转差，要求转子电阻Rr 大，转子电感小，图1（b）示出了转子电阻不同情况下的机械特性曲线。从图上还可以看出，随着转子电阻增大，大转矩Mmax 未发生变化，但是其对应的大转差Sm 增大，在同等负载下，转差也增大。这就是进口电梯采用高转差电机的原因。可是目前许多进口曳引机为了降，均配备国产低转差电机，转差频率一般小于2.5Hz，其启动性能大打折扣。因此在选择曳引机时，其配套电机的和性能的选择也同等重要。
图1 异步电机机械特性
图2 电梯控制理想的控制时序图
图3 艾默生TD3100电梯变频器启动转矩补偿原理
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