西门子6ES7214-1AD23-0XB8代理订购

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1引言
    灵宝华鑫电解铜箔生产线的控制系统可分为溶液制备、毛箔生产、表面处理溶液制备、空调空压系统。
    (1)溶液制备：包括毛箔生成溶液制备及表面处理溶液制备，主要由下料、溶铜、循环、过滤、热交换、净化等构成。被控对象有：污液槽、净液槽、生箔高位槽及生箔溶铜罐等设备的温度、液位控制，压缩空气及相应管道流量的监测。
    (2)毛箔生成系统：毛箔生成由阴辊、收卷辊及电解直流供电系统等构成。被控对象有：阴辊转速、收卷力矩控制，生箔机上液管道流量监测，毛箔生产电解电流、电压监测等。
    (3)表面处理系统：毛箔生成后对其表面进行处理，主要由粗化、固化、酸洗、镀锌、防锈、防氧化及漂洗等构成。被控对象有：各槽罐液位、温度、压缩空气搅拌控制及相应管道流量监测，表面处理机传动系统控制。
    (4)空调空压系统：主要由化锂制冷机、组合式空调器、空压机、贮气罐、冷却器以及酸雾净化塔、水泵等组成，被控对象有：各机组的启停、故障状态、手自动状态、频率的设定以及房间的正压控制。
    上述四个系统中，其电气自动控制主要是：阴辊转速、收卷辊转速和收卷力矩；各槽液温度、并通过蒸气加热或冷却水调节；压缩空气搅拌控制；各管道流量监测、毛箔生产中电解电流、电压监测。
    电控系统的任务
    电控任务是电解铜箔生产线重要组成部分之一，是生产线各工步有序进行、各工步中设备协调动作的组织者和指挥者。精度控制和逻辑控制是该电控系统的主要任务。同时，参数设置、系统状态监控、数据处理及故障报警等也是系统的主要任务。
2电控系统的控制原理
2．1控制原理
    根据以上原则，电控系统的逻辑控制及精度部分采用高的PLC控制，所有按钮、行程开关、光电开关以及其他保护信号均直接单进入PLC输入口，电机和气阀的控制由PLC输出口经继电器隔离后驱动，并在触摸屏操作面板TP27上显示故障，同时在该操作面板上具有参数输入功能，可随时方便地修改设备参数。整个系统硬件构成清晰明了，性高，维修方便，逻辑控制由PLC的CPU完成，软件逻辑免维护。在工作站上，可以对该系统设备的工作状态、工作参数、实际运行参数、参数记录等进行监视及打印报表输出等。
2．2系统说明及构成
    本电气控制系统要求性高，适用性强，控制参数复杂，控制点数量达到860多点。有槽液温度监控、电流监控、流量显示监控、液位监控、阴辊转速监控、收卷辊转速和力矩监控等诸多参数。既有电参数监控，又有热功参数监控，还有阴辊、收卷辊和表面处理高频开关电源通讯监控及生箔机直流电源通讯。现分别说明。
    (1)生箔机电气传动控制系统
    生箔机阴辊采用2．2KW直流电机拖动，直流电机带有直流测速电机和冷却风机，采用英国欧陆公司的直流调速装置数字590+，完成阴辊的速度控制，使阴辊转速无静差。牵引辊采用带有电磁调速电机拖动，变频器选择瑞士ABB公司的矢量型变频器，通过PLC中的张力控制功能块(FC)进行卷径计算，调节变频器输出频率，同时可调节电磁调速电机的电流，实现收卷辊张力控制。避免在收卷过程中产生挠动等现象。系统在生箔机的现场操作站中设有触摸屏，用来显示阴辊的转速、收卷张力、电解电流和电压、电解液流量等参数，同时可以完成阴辊的启动、停止以及转速给定，收卷辊的启动、停止以及张力给定，电解电流、电压等工艺参数的给定。各项参数通过现场总线传送到上位计算机监控。控制系统结构如图1

    (2)生箔溶液制备和表面处理溶液制备电气传动控制系统
    生箔溶液制备系统输液泵的电机拖动均选用西门子公司的软启动器，使得电机启动时电流能保持平稳，并保护发电机，同时了当电机启动时对电网电压的干扰和对泵产生的机械冲击。本系统选用插杆电容式液位变送器来控制各个槽的溶液液位；电磁流量计来监控溶液的流量；温度变送器对温度检测并反馈到控制系统，并选用气动二通蒸汽阀及冷却水电动两通调节阀来完成对溶液及表面处理液的加热和冷却过程，以达到其严格温度控制要求。选用涡接流量计以监测压缩空气的流量。
    为了过程控制的，应保证控制系统和分布在现场的传感器和执行器之间的记号传输无故障并且不失真，尤其是小功率的模拟信号在工业环境所存在的感性和容性干扰下，会受一定影响。因此以上的现场模拟信号应通过讯号隔离器(符合IEC801-4标准)，从而提供一条的传输通道。
    输送泵的启、停，溶液的液位以及温度控制都可以用触摸屏人机接口进行在线设定并将数据传送到监测PC机中进行存储或统计分析。控制系统结构如图2

2．3系统组态
    系统的基础自动化控制装置选用西门子公司S7-300系列可编程控制器、触摸屏人机接口TP27并通过工业现场总线PROFIBUS-DP组成局域网。、的完成系统的过程控制和逻辑控制及向上位机传输数据。选用触摸屏人机，方便了现场工艺参数的监测和设定，并能动态显示各设备的工作状态。采用美国DELL计算机作上位机，采用西门子WinCC视窗控制进行控制和监测，完成对整个生产线重要工艺参数监测、分析和存储(并预留和全厂物流、能源管理网络的通讯接口)，并能优化各工艺参数。和工艺技术人员合作多套工艺参数的运行程式等，能够对系统各个装置提供各种报警保护功能、故障监测功能、保护并显示可能的故障位置。如系统出现意外将系统的损失降到小。系统的网络构成

1　引言
在有些特殊的地方及较高的楼宇群，供水压力不足给生产、生活带来大的不便，如何保证供水的质量，本文着重论述供水系统中的智能化及其所组成的系统。
2　智能化供水系统的控制原理及运行
在供水系统中由各种流向的管道组成的管网系统是提供水源的重要的途径，保证管网中水的压力，才能使用户有较高的供水质量。在这个系统中，为保证管网中的压力，所采用的控制方法为图1所示。

整个系统中PID参数的整定是一个关键的问题，PID参数直接影响控制效果。PID参数可以由两个方面确定：1）建立控制对象的数字模型，基本上根据某一个整定原则来确定；2）利用实验方法确定PID参数，控制器一经设计好，PID参数就确定了。如需要还可以进行再线调整PID的参数，以满足控制的要求，由于控制中采用PID的功能，这些可以减少PLC的计算量。在本系统采用数学模型的基础上又经过实验确定了PID参数。
    本系统设计目标为日供水量6千吨，选择DAi－125×3的水泵4台，由变频器拖动一台泵进行改变流量供水，维持供水管网的压力稳定，当用水量大于一台泵供水量时，可将二台泵投入运行，以此类推。当用水量少的时候，可逐台递减已投入运行的泵，由变频器控制动力水泵继续变量供水，维持管网的压力，这就是恒压变流量或变压变流量供水的方式，也称为智能供水方式。在供水量增加或减少时采用分时、分段、多压力控制，避免电机频繁的增减。使电机减少启动的次数以增加节能效果。
3　变频器节能原理及选择依据
变频器实际是一种频率、电压可调的电源，它在调节泵的负载时，可根据负载运行工作状态，调整输出的频率和电压以达到节能的目的。由泵在不同扬程流量的曲线决定泵的特性曲线，只是泵的种类与曲线有所不同，一般情况，与阻力矩的平方成正比，泵的特性曲线是随变频器调整频率变化而变化，而曲率是不变的。从图2中可以看到在不同转速下的阻力曲线Nn、N1、N2、N3，在采用出口恒压或端口恒压的控制方式下可节约扬程AB或AC保持泵出水量不变泵转速相应下调，节能效果非常。

泵类负载是一种减转矩负载、随着转速的降低，负载转矩与转速的平方成比例的减少；负载轴功率与转速成三次方正比的关系，这些关系为
    Q∝n　　Q为流量；n为转速
PY∝T∝n2　PY为压力；T为转矩
    P∝n3　P为泵的轴功率
当压力一定并且出水量减小时，轴功率与转速的关系P／Pe＝（n／ne）3即轴的功率与转速的立方成比例变化。所以变频调节水泵转速，节能效果十分。
变频器提供频率、电压变化的电源来驱动电机，电机带动水泵供水，所以变频器须按驱动电机的容量来选择。由于泵的负载特性为平方转矩，所以需要功率随转速增长过快，与n3成正比，其所需电流也按立方增长。为了不使负载过工频运行，所以连续运行时所需变频器的容量P0［kVA］按以下几点选择：

    3）变频器电流I0大于电机电流，I0≥KIM；
4）选泵的扬程实际扬程，所以变频器的电流应随泵的扬程高一级，因为低扬程时泵的输出增大相应的输出功率也就大。
K：为电流波形的修正系数，选（1．05～1．10）。

数控型全自动转子绕线机利用MELSECFX2系列可编程控制器(PLC)实现程序控制。为了监视绕线机的整个绕制流程，并能根据不同工件需要相应调整其槽数及匝数等参数，将图示操作终端(简称GOT)安装在操作盘面板上，通过RS－232C传输线及FX系列PLC的程序连接器连接。在必要时，直接通过触摸屏的操作来改变工件号，可进行不同参数要求的转子的绕制。

1　F940GOT的用户制作画面
F940GOT(图示操作终端)的显示画面分为用户制作画面和系统画面。用户制作画面具有以下功能：
●显示功能　多可显示500个用户画面。可同时显示数个画面，也可自由切换。除显示数字、文字外，还可显示直线、圆、四边形等简单图形。另外F940GOT还可用8种颜色的彩色画面进行显示。
●监视功能　可用数值或条形图监视并显示可编程控制器字元件的设定值或现在值。
●数据变功能　可变正在显示的数值或条形图的数据。
●开关功能　可通过GOT的操作键来ON/OFF可编程控制器的位单元。
数控全自动转子绕线机F940GOT用户画面的制作要提前在计算机上用相应软件(FX－PCS－DU－WIN－C)逐张完成后再下载至F940GOT上；各画面间通过部件设定可完成自动切换。设计在接通整机电源后显示一个欢迎界面，在设定的单位时间(检测电气和机械等各器件的准备工作是否就绪)若一切正常就自动弹出“请装入新转子”的对话框，装入新转子后开始绕制时画面就切换至图1所示的运行监视画面。如果需要绕制不同型号的转子，在欢迎界面时就需在设定的单位时间内按下左下角的触摸键，此时弹出对话框要求输入密码(防止非人员修改参数)。若密码错误回到前界面，检测正确后可进入“选择工件号”界面，选择所需已存在工件号，则工作参数都调整至相应的设定值。若新转子型号不存在，可添加新工件号且需输入所有相应参数。工件号大值可在部件中进行设定，本机设定可绕转子型号可达20种。

工件在运行过程中通过图1画面进行监控，＃＃＃号处随工作过程变化而不断变化，屏中头所指表示依次顺序动作方向，动作完成，后一动作才有效，且正在动作处指示灯亮。在自动绕线过程中，若按下暂停按钮，则显示隐藏画面(暂停按钮已按下，自动　　工作暂停，再按解除暂停)，再次按暂停按钮弹出后，则此隐藏画面消失，动作仍继续进行。若在绕线过程中发生异常情况，可立即按下急停按钮，此时弹出相应画面。若绕线正常结束，则弹出(请装入新转子)画面，继续进行下一个转子的绕制。
本机采用双飞叉绕线，故需要三个电机(一个分度电机，两个绕线电机)，而参数设定包括分度加速时间、分度速度，钩槽移位角度，绕线加速时间、绕线速度、绕线位摆角、摆线加速时间、摆线速度、钩线位摆角、回零加速时间、回零速度、剪线辅助转角等。根据转子型号需设定转子的总槽数、元件匝数、钩槽比、绕线方向等。要使绕制出的转子不伤线，就一定要设置合理的待机张力、钩线张力和绕线张力等。参数的设定在整机调试时利用系统画面进行监视，调整。
调试过程中如果参数设置不合理或气缸磁性开关动作不到位或接近开关故障时要及时进行相应的报警，所以在PLC程序设计中要逐段检测(有各种报警提示，用户画面制作中也有相应界面进行自动切换)。

2　940GOT的系统画面
系统画面具有以下功能：
●监视功能　它可显示PLC程序清单，可在命令清单程序方式下进行程序的读出/写入/监视。尤其是对软元件的监视上，它可监视、变可编程控制器的各软元件的ON/OFF状态，定时器、计数器及数据寄存器的设定值或现在值，还可实现对位元件的强制ON/OFF。
●数据采样功能　在特定周期或当触动条件成立时收集数据、寄存现在值，用清单形式或图表形式显示采样数据。
●报警功能　可显示报警信息及时间，并可存贮各报警信息次数。
在配合机械部分进行整机调试过程中系统画面的使用相对频繁，尤其是监视功能和数据采样功能的运用。通常在计算机上进行PLC的程序设计后，利用RS－232C传输线将程序和已制作好的用户画面下载到F940GOT上。按彩色液晶触摸屏的左上角触摸键1秒以上接通GOT的电源，可选择相应菜单进行系统画面的监视状态，按下线绕机的启动按钮进行程序运行监控，此时机械动作进行到哪一段则此处程序点亮。调试时将动作分段进行，可对位元件强制ON/OFF，程序不理想处可在触摸屏上用指令语句及时改，也可改字元件的数据，但在用户画面中已设定好的字元件编号不得改。

3　结束语
本控制部分设计可存贮二十个不同转子型号及其所需参数，即在可编程控制部分程序中设计时将参数部分软元件设定为可变状态，预先写入不同型号转子所需不同参数，这样在加工过程中不需修改程序，由工人直接通过在触摸屏上选择合适工件号即可加工生产不同型号的转子。在今后的生产过程中如果需要有新的产品型号时，由机械部分配合新型号的转子铺以不同类型的套筒，再由技术人员根据要求直接通过触摸屏进行参数设定，确认无误后即可投入批量生产。此设计已投入正式使用。

计算机网络发展的“瓶颈”问题归根结蒂是接入方式的问题。从1969年美国的ARPANET至今的30多年的时间里，计算机网络发展经历了两次划时代的变革。
一次是调制解调器（MODEM）的产生。这次“”使PC机通过MODEM拨号经过公用电话网络接入Internet。从此，全世界开始了解Internet，开始共享信息资源。但是，由于拨号上网的传输媒质采用了双绞线，故其大的接入速度只有56kbit／s，而且接入的质量较差，断线率很高。
随着Internet本身的不断壮大发展和人们对Internet需要的不断增加。Internet发展经历了二次“”———即宽带方式接入。这次的“人物”是xDSL和光纤接入服务。这些技术使Inter －net的传输速率比传统的拨号接入技术增加了数十倍到上百倍不等。例如：在xDSL技术中即使是为普通的ADSL技术，它的传输速率也有1 Mbit／s。从此，Internet的服务项目不仅仅是简单文本和WEB站点的浏览，多媒体技术在Internet上展现出崭新的魅力。
但是这两次“”仍留下了许多值得我们研究和探讨的问题：
（1）宽带技术的传输速率是否能长期适应日益壮大的网民的需求。
    （2）光纤的建设费用昂贵。
    （3）光纤的覆盖面积过小。
（4）宽带技术的收费是否能够长期适应网民的心理承受能力。
而电力线载波技术（PLC）的应用，将会给网络的接入方式带来3次“”。

1 PLC技术的发展
   电力线通信是通过电力线载波方式来传送网络信息。其历史可追溯到20世纪20年代。那时，主要集中在11 kV以上的高压远距离传输。工作频率为150kHz以下，该频段成为欧洲电技术标准化电力线通信的正式频段。到20世纪50年代，高压电力线通信技术已广泛用于监控、远程显示、设备保护以及语音传输等领域。50年代后至90年代早期的30多年中，电力线通信开始应用在中压和低压电力网络。 　　低压电力线载波通信的研究，在美、德、英等国家已了突破性的进展。早提出低压电力线载波通信概念并进行可行性研究的是英国曼彻斯特的一家地区性供电公司NORWEB，NORWEB公司在完成世界上配电网上的25个终端用户的电话与数据通信试验后（1992～1993年），已开发出2 MHz带宽内传输速率为1 Mbit／s的系统。1993年，英国SWEB公司成功地在一地区性有限遥测系统（RMS）中采用中、低压配电网进行两路数字载波通信，将已有的水、电表计与电能表计连接起来，能提供包括水、气、电能的自动抄表等功能。
电力线载波目前主要采用2种技术，即扩频通信（SSC：Spread Specturn communication）技术和正交频分复用（OFDM：Orthogonal Frequency Division Multi－pleking）技术。目前，在英、美等国，扩频技术的使用已有现场试验的报告，ABB公司已成功开发出基于跳频方式的低压电力载波通信系统DartNet（1999年），其信号传输速率为1．2 kbit／s。至于扩频芯片，据Inbbblon公司新报道，其PowerPacketTechnology信号传输速率已达1．4 Mbit／s。以此为背景，其OFDM技术也了突破性进展，组网试验中已可实现速率为14 Mbit／s的。在我国，清华大学已研制成功基于SSC技术的配电网通信实验平台，可在两台计算机之间通过220 V低压电力线实现文件或数据的传输，速率为10 kbit／s。
美、德、法等国家已提出家庭插座（HomePlug）计划，旨在推动以电力线为传输媒介的数字化家庭（Digital）。可以预见，低压电力线载波通信技术必将成为新的研究热点，它已经引起了的广泛关注。
2 PLC的主要技术
   电力线通信环境恶劣，许多技术问题一直困挠人们。其中，主要的问题在于噪音和信号衰减。电力线通信的噪音来自与低压电网相连的负载以及无线电广播的干挠。而信号的衰减是与通信信道的物理长度和低压电网的阻抗匹配相关的。
由于负载的开关会引起电力线上供电电流的波动，从而导致在电力线的周围产生电磁辐射。所以，沿电力线传送数据时，会出现许多意想不到的问题。在这样的噪声环境下，很难保证的质量。而且，电力线通信的噪音和信号衰减是随时间变化的，很难找到规律。因此，电力线通信的环境为恶劣。要在电力网上实现、的是相当困难的，以下简述PLC采用的2种主要技术。
2．1 SSC技术
扩频（SSC）技术的真正研究是从20世纪50年代美国麻省理工学院成功研制的NOMAC系统开始的。，R．CDixon撰写了部关于扩频通信的概述性专著：Spread SpectrumSystem。1982年J．K．Holmes撰写的Coherent SpectrumSystem是部扩频通信的理论性专著。
扩频通信就是用伪随机编码将待传送的信息数据进行调制，实现频谱扩展后再传输，在接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理。其基本原理图如图1所示：

香农公式C＝Wlog2（1＋P／N）（其中：C为信道容量，W为频带宽度，P／N为信噪比）指出，频带W和信噪比P／N是可以互换的，这意味着如果增加频带的宽度，就可以在较低的信噪比的情况下用相同的信息率以任意小的差错概率来传输信息。这就是用扩展频谱的方法获得的好处，也是扩频通信的所在。
就低压电力载波通信而言，应用扩频通信的主要优点如下：
（1）抗干扰能力强，适合在低压电力线这样的恶劣通信环境下实现的数据信息。
（2）可以实现码分多址技术，在低压配电网上实现不同用户的同时通信。
（3）信号的功率谱密度很低，具有良好的隐蔽性，不易被截获。
扩频通信虽然抗干扰能力较强，但受其原理制约，传输速率只能达到1 Mbit／s左右。
2．2 OFDM技术
OFDM技术的发展可追溯到1966年，R．W．Chang提出多路传输的窄频带正交分解及合成的概念；1971年S．B．Weinstein和P．M．Ebert使用离散傅立叶变换进行基带的调制和解调，为OFDM的发展作出了的贡献；1980年，APeled和A．Ruiz提出利用循环前缀来保持正交性，将OFDM向实用化推进了一大步。Inbbblon等一批企业已将OFDM技术应用于实际系统，其PowerPacket技术的 传输速率已达14 Mbit／s（频带：4．3～20．9 MHz，84路载波）。
OFDM技术把所传输的高速数据流分解成若干个子比特流，每个子比特流具有低得多的传输速率，并且用这些低速数据流调制若干个子载波。  
设1个周期内传送的码元序列d0，d1，…，dN－1通过串－并转换器分别调制在N个子载波f0，f1，…，fN－1上，这些子载波满足正交特性，其频谱相互重叠。所谓子载波频谱正交，是指在传统的频分复用（FDMA）系统中2个相邻子载波的频率相差系统的码元传输速率为fs，2个相邻子信道的频点至少相差fs的3～5倍，以防止邻道干扰，而OFDM的相邻子载波十分接近，大大提高了频谱利用率，它们在频域上是相互交叠的，其频谱分布如图2所示。研究表明，只要子载波之间满足特定的正交约束条件，采用变频和积分的手段就可以有效地分离出各个子信道信号。

OFDM调制的原理虽然是用N个相互正交的载频分别调制N路子信道码元序列，但是在实际系统中很难采用这种方式，因为我们无法防止子信道之间严重的邻道干扰。OFDM调制之所以成功应用的一个重要原因是它可以采用DSP技术来实现调制和解调过程。
实际上系统通常采用DSP芯片由快速傅里叶反变换（IFFT）实现上述过程，其组成结构如图3所示。　　发送部分由串－并转换器、基带调制模块、IFFT、合路器和D／A转换器组成。工作过程如下：发送端将高速数据流通过串－并转换器分解成N个低速数据块，对每路低速数据进行基带调制（可采用BPSK，QPSK，QAM，TCM等），然后通过IFFT将基带调制信号搬移到N路子载波上合路后发出。发送信号通过叠加了各种噪声和干扰的电力线信道传递到接收端。
用A／D转换器、带通滤波器、FFT、解调模块等部分组成。其工作过程为：采用FFT恢复基带信号，并采用相应的解调方式解调出N路低速数据，后通过并－串转换合成原始高速数据流。
3 PLC技术应用展望
   随着PLC技术的不断发展，电力线接入Inter－net已成为现实，与现在的以太网、ADSL，HFC等宽带接入技术相比，PLC具有明显的优势：
  　（1）无须新线。目前全国电力通信网已建成数字微波通信电路64000 km，电力线载波65万话路km，光纤通信电路约6000 km，卫星通信地球站36座交换机总容量约60万门，以及大量的城市电缆系统。PLC要做的，就是将这些已经具备的电信基础和遍布全国的电力网连接起来。
（2）分布广泛，接入方便。现在我国的电话用户大概在3亿户以内，还有很多地方是民用的通信网无法覆盖的。但只要是有电线的地方，电力系统的通信网就一定能够到达。
（3）PLC的接入，建设，可以大大减轻用户的经济负担。
由于电力线接入Internet拥有这样的优势和广阔的发展前景，也就成为了世界上所有国家都在致力实现的一个梦想。2001年，韩国在世界上实现了电力线通信的实用化。今年内，韩国将开始推广用输电线上网。日本邮政省也计划在2002年将家庭和办公场所普遍铺设的民用电力线路作为互联网高速接入的通信线路。
对于电信设施还不够完备的发展中国家来说电力线接入Internet就具有吸引力了。因为电力网是基础的网络。它的规模之大，是任何其他网络所不可比拟的。中国电力系统拥有遍及全国各个角落的管沟资源，而这些资源是建设本地宽带网络接入的物资基础。遍布城乡的配电线路和杆沟，也为实现用户接入系统的宽带化提供了便利条件。
国家电力公司通信正在加紧进行电力线接入Internet的实验。此前，国电通信分别于2001年12月和2002年3月在北京广华轩小区和华景园小区开通了两个PLC试验网。这3个PLC试验网的开通，开创了我国应用PLC技术的3项：开通了我国个宽带接入方式的PLC试验网。2个PLC试验网除了具备高速上网的功能外，还具备VoIP语音功能，在我国次实现了利用电力线同时上网和打电话。此次开通的安装工作快捷，系统运行稳定，网页登陆速度快，表明我国PLC接入系统的研发技术达到了世界水平。由于电线通信的费用仅为利用光纤通信电缆网络进行高速INTERNET服务的60％～70％，并不必支付使用线路费用，从而会大大降低通信费用。因此，尽管现在还没有出台电力线接入Internet的收费标准，但是可以想见，费用一定会现在的几种上网方式。PLC技术的应用前景将无限广阔。

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