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西门子模块6ES7231-7PD22-0XA8代理订购
随着国家“节能减排”政策的出台，电力企业作为节能降耗的重要单位，采取了各种技术对设备进行改造和新，以起到降低能源消耗、提高发电效率的目的，我厂也在充分调研、并参考兄弟厂家成功经验的基础上，对发电辅助设备进行了改造。在这些改造项目中，对锅炉吸风机电动机加装变频器是一个重要项目，因高压变频器投资较大，并且在方案的具体实施上涉及到电气和热控等，在技术上有一定的复杂性和风险性。
吸风机变频器采用罗宾康无谐波变频器，安装在单建造的房子里，并需要保持环境的清洁，变频器与开关之间采用电缆联系，变频器的安装由电气负责。
吸风机变频器从热控的角度来说，对变频器的控制需要满足以下要求：
1、 能够满足运行人员在DCS画面上对变频器实现远方启动、停运操作。
2、 能够对变频器的模拟量输出实现远方调节，改变吸风机的出力，达到调整炉膛负压的功能，正常运行过程中，可利用DCS来实现对炉膛负压的自动调节。
3、 变频器的运行参数，如电流、电压、功率等可由现场的变频器传输到DCS画面上，以便于运行人员进行监视。
4、 在单台变频器出现故障的情况下，可利用DCS中RUNBACK 的功能，来保证机组的继续稳定运行。
5、 吸风机变频器进行改造后，原来DCS中的各项功能，如与其他设备之间的SCS连锁关系，在进行逻辑修改的基础上能继续保留。
6、 在两台变频器同时故障的情况下，应使FSSS保护动作，使机组能停运，从而保护设备的。
在项目的实施过程中，我们着手对我厂一期两台135MW机组上所应用的吸风机进行了加装变频器的改造，并拆除了原系统中的吸风机的勺管执行机构。在变频器现场安装结束后，热控进行了现场I/O测点的核对，将相关的测点放置在原来的风烟系统中间，不重新增加I/O硬件设备，在DCS机柜和变频器之间增放了控制电缆，并根据运行人员的要求，修改了DCS画面。
我们把工作的放在SCS和MCS逻辑的修改上，在项目实施过程中，我们专门组织了各个相关，对DCS的逻辑修改方案进行了讨论。在变频器的电气一次回路接线中间，保留了原来的电动机开关，新增加了变频器的控制开关，并对应于变频和工频方式两种接线方式，增加了三把闸，如何将这些新增加的设备以比较简化的方式去贯穿到组态逻辑修改中间，是控制策略修改的一个难点。
，对于各风烟系统相关设备，如电动机、风门挡板执行器、给粉变频器等设备，原来与吸风机电机之间的连锁关系都因为变频器的改造而改变了，同时，原来吸风机电机开关状态所参与的FSSS保护和RUNBACK等连锁关系也需要进行修改。针对以上情况，采用了“吸风机运行综号”和“吸风机停止综号”的概念，原理是将吸风机电动机开关、变频器开关、工频和变频闸这些设备以一定的逻辑关系推导出“运行综号”和“停止综号”两个概念，并以此两个综号去取代原来电机开关所参与的SCS逻辑，依照以上的方案，我们对逻辑进行了详细的修改后将组态策略下载到控制器中。
经过对设备的静态连锁试验，验了所修改逻辑的正确性后，我们会同电气和锅炉等一起对吸风机变频器进行了动态试验，启动变频器，并适当增加模拟量输出，变频器的转速跟踪良好、调节精度高、响应速度，试验明：利用变频器来实现炉膛负压的调节，从理论上来讲，调节品质应该原来利用液力偶合器勺管来调节电机转速的方式。
在经过动态试验后，我们对MCS逻辑进行了修改，将原来针对勺管的输入修改为针对变频器的输出，考虑到变频器的快速响应特性，在DCS画面中对变频器的手动操作面板进行了修改，将原来全行程为百分比的面板修改为0～750rpm的转速调节面板，并在画面上通过DCS软件来限制运行人员单次操作的幅度，以防止出现大幅度增减出力的情况。在变频器投入自动调节回路的时候，采用同一个PID调节回路输出，经过两个单的软伺放模块，然后输出到变频器中间去，正常情况下针对两台变频器的模拟量输出是相等的，特殊情况下在操作面板上也允许运行人员通过设置偏置量的方式来手动改变两台变频器的输出。
画面修改工作和MCS逻辑修改工作结束后，我们再次启动两台吸风机变频器和两台送风机，开启相应的风门档板，在锅炉冷态的情况下对变频器自动调节回路进行调试。投入变频器PID自动调节回路，设置自动调节值为-100Pa,然后通过调节送风机的出口挡板，观察吸风机变频器的响应情况，经过多次的扰动，自动调节系统工作良好，在各种状态下均能满足炉膛负压在定值范围波动不过±40 Pa之间的要求，我们还适当修改了PID调节系统的参数，试验证明系统能够满足运行的需要。
变频器改造工作结束后，机组正式启动，在锅炉点火初期，启动风机以后，运行人员即投入吸风机变频器自动调节回路，在接下来的升温升压、汽机冲转、发电机并网带负荷的过程中，自动调节回路一直良好地工作，调节系统实现了设计的功能。经过多次的机组启动、停止的动态考验，吸风机变频器的自动调节回路都能满足运行人员的需要，能够实现全过程投入自动。
在对135MW机组实施变频器改造成功的基础上，我们着手进行了针对我厂三期两台330MW机组变频器改造的工作，在项目的实施过程中，电气的工作与135MW机组相类似，无特殊困难，对于控制系统来说，SCS逻辑的修改也可参考135MW机组的修改方案。但在针对MCS逻辑的修改过程中，我们遇到了这样的问题：135MW机组变频器取代了原来的勺管，来实现对吸风机转速的控制，而在对330MW机组炉膛负压自动调节回路的修改上，因为吸风机静叶调节挡板仍然保留，所以是否保留原来的静叶调节回路，需要进行斟酌。
经过我们几个的讨论，认为：变频器运行方式下，可以参考135MW机组的调节回路，但如果在机组运行过程中变频器发生了故障的情况下、或变频器因为检修，而处于工频运行方式，此时仍然需要调节吸风机的静叶开度，来实现对炉膛负压的调节，所以原来的静叶调节回路不能取消。所以在MCS逻辑方案的设计上，新增加了一套立的、针对变频器的PID调节回路，在机组正常运行过程中，投入变频器自动调节，来调整炉膛负压，此时静叶调节回路投入跟踪，由运行人员将静叶开足；在变频器在工频方式下、或变频器的输出稳定不变时，投入静叶自动调节回路，这两套系统相对立，在逻辑上实现相互闭锁，即在一套自动调节回路投入自动的情况下，闭锁另外一套系统的自动投入，以防止出现调节异常。正常运行过程中，当单台引风机变频器跳闸时，应自动关闭相应的引风机的静叶，此时自动调节系统应能响应，保证炉膛负压的正常。
按照以上原则对MCS逻辑进行修改后，我们进行了动态试验，参考135MW机组的方法，在锅炉冷态时启动两台吸风机变频器和两台送风机，并投入变频器自动调节回路，通过开关送风机动叶开度等方法，验证变频器PID调节回路的性能，并调试PID参数，试验结果表明自动调节回路能够满足要求，此时静叶自动调节回路处于跟踪状态。随后我们将吸风机变频器停运后切换到工频方式，并投入静叶调节回路，此时变频器调节回路处于跟踪状态。
以上工作完成后，在机组正式启动后，变频器投入运行的情况下，在各种工况下，自动调节回路均能满足要求，实现了所设计的功能。在机组运行过程中出现的几次单台变频器故障的情况下，自动调节系统都快速的进行调节，增加了另一台变频器的输出，同时由于RB的正确动作，没有引起机组的停运，保证了机组的运行。
从热控的角度上讲，对变频器控制策略的修改涉及到许多方面，一定要在充分考虑各种运行方式的前提下，对控制策略进行适当修改，才能的实现对设备的控制。
经过对我厂六台机组的吸风机变频器改造并成功以后，我们认识到：利用的技术，对发电厂的辅助设备进行改造，不仅提高了机组运行的经济性，而且提高了设备的自动化程度，减少了运行人员的操作。而对于在技术改造中出现的一些新问题，只要通过详细的分析、研究，在保证设备的前提下进行必要的试验，是能够进行解决的，当然在项目的调研、实施的过程中，需要注意各的协同性和相互联系，才能够好的把实现所设计的功能。
以太网技术在工业自动化领域的渗透发展正在演绎着其一分支----工业以太网技术在FA/PA应用中的遗传与变异的进化历程：一方面它承袭了以太网的绝大多数技术，另一方面又变异出了与商用以太网截然不同的关于实时性和性方面的特质。其中冗余和自愈是工业自动化网络体系架构的一个重要特点,它是自动化及制造对系统的性、实时稳定要求的结果。系统实时性和性方面的要求以已经把环形网络的拓扑结构推上了工业网络的历史舞台，使其已经成为现在及未来很长一段时间的工业网络体系的主流设计。解析这一拓扑结构，能让我们一分为二地了解这一技术的性和瑕疵。
一、工业以太网的拓扑结构
拓扑结构是物理层上一个重要的问题。拓扑结构指的是如何在网络中走线。点对点的连接是一个工作站和一个集线器的接口的连接，一个集线器和另一个集线器的连接，或一个工作站和另外一个工作站的连接。
1.1商用以太网拓扑结构
商用以太网拓扑结构是工业以太网拓扑结构的源生物，他主要包含以下几种：
总线型：早期以太网多使用总线型的拓扑结构，采用同轴缆作 为传输介质，采用共享的访问机制。但由于它 存在的固有缺陷，已经逐渐被以集线器和交换机为的星型网络所代替。
星型：采用的网络设备（如集线器或交换机）作为节点，通过双绞线将局域网中的各台主机连接到节点上，这就形成了星 型结构。星型拓扑可以通过级联的方式使网络得到扩展，因此被绝大部分的以太网所采用。
树型：是星型和总线型的结合
环型： IEEE802.5令牌环网，由于性价方面的因数在市场上几乎已经不用了。
1.2工业以太网的拓扑结构
关于工业以太网的研究表明，商用的 EN50173标准 和ISO/ IEC 11801标准所描述的拓扑结构在完成一些修正后应用到工业环境中，就成就了目前工业以太网拓扑结构的雏形。
大多数工业现场的用户都比较熟悉总线型的连接即多个工作站共享一个通用的连接,EIA-485或控制器局域网(CAN) 是这些网络的很好的例子。但是，总线拓扑结构在工业以太网中已不再存在。尽管10BASE2 和10BASE5 确实是总线型的基于同轴线缆的以太网网络，但由于它们局限于10Mbps的半双工工作状态，由于它们不被包含在新兴的商业楼宇的布线标准TIA/EIA-568-A 中，它们的用途在逐渐减少。
基于以上原因，初期的工业以太网的布线多采用星式，即要求连接型集线器或工业以太网交换型机。目前，大家不再去考虑用总线型的方法去连接传送系统一类的网络，尽管其非常简单。如果要使用工业以太网，就多使用星型、树型或环型的拓扑结构。
在一个典型的工业环境中，我们可以从整体的角度做出分割，将其中的各个单元做如下的划分：
1. CD == Campus distributor,即工业园区级节点
2. BD == Building distributor, 即厂房级节点
3. FD == Floor distributor，即车间级节点
4. MD == Machine distributor，即机器（设备）级节点
5. MO == Machine outlet，即设备输出节点
6. TO == Terminal outlet，即终端输出节点
在这种分割下，一个典型工业以太网拓扑结构如下图所示：
工业以太网拓扑结构图
如果不考虑无线网络系统，目前工业以太网的拓扑结构主要还是星型和环型，基于方面的考虑，冗余双星型和冗余双环型是主流网络拓扑，而环型似乎受到自动化用户的青睐。
1.3工业以太网的拓扑冗余
在一般商业应用上，以太网的冗余技术并不显得非常重要。以往的集线器 (Hub)，交换机 (Switch) 被很多人使用去连接各种基于以太网的设备（如PC）。集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它的各个端口。而交换机能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能，其可以自动探测每台网络设备的网络速度。借助一种称为“表”的功能，交换机还能识别和记忆网络中的设备。这种智能避免了消息冲突，提高了传输性能，相对集线器是一次的改进。但集线器和交换机这样的设备在顾及了使用的简单性和价格优势之后，也随之失去了实现诸如冗余功能这样的要求的可能。
随后发展出的管理型交换机 (Managed Switch)相对于集线器和普通交换机，拥有了多复杂的功能，其通常可以通过基于网络的接口实现配置。它可以自动与网络设备交互，用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制。
绝大多数管理型交换机还提供一些功能，如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议)，用于诊断的端口映射，用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网)，用于确保级消息通过的级排列功能等。
这些新型功能的加入，使得利用管理型交换机，可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构，管理型交换机可以组成环形网络。每台管理型交换机能自动判断优传输路径和备用路径，当路径中断时自动阻断(block)备用路径。
而随着工业网络对于冗余功能的要求变得，出现了专门在冗余方面做出功能扩展的管理型冗余交换机。此类交换机提供了一些特殊的功能，特别是针对有稳定性、性方面严格要求的冗余系统进行了设计上的优化。
通常构建冗余网络的方式主要有两种,一种是遗传了传统以太网的冗余自愈方式,如STP、RSTP；TRUNKING；
另一种是专门针对工业自动化实时性而从传统以太网变异出的 厂家私有环路冗余协议。
1、STP及RSTP
STP(Spanning Tree Protocol)，是作为一个链路层协议(IEEE 802.1D)存在的，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它做法是强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP(快速生成树算法，IEEE 802.1w)作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1-2s。STP网络结构灵活，但存在恢复速度慢的缺点。在很多的工业环境中并不适用。
同样主干冗余Trunking技术也是普通以太网都具备的一项技术，这种方式是将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，这样在交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽，增强了网络吞吐量，而且还还提供了另外一个功能，即冗余功能。当网络中的骨干链接产生断线等问题，那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递，保网络的通讯正常。Trunking主干网络可以采用总线型和星型网络结构，理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法，所以使网络中断恢复时间达到了新的高度，一般恢复时间可以达到10ms以下。如下图：
但实际应用中,链路A和链路B几乎都在各自同一个管道内, A、B内的链路即使是双冗余,但管道一旦遭到破坏,则链路与备份链路均被损坏,达不到用于保护的作用。
而交换机2和交换机3又不能连通，否则即形成闭环，如果不打开STP会产生广播风暴导致运行瘫痪,打开STP就如上所述，又满足不了工业环境的实时性的要求。
因此,TRUNKING技术由于其本身并不是为工业网络环境而研发的，这种技术在工业环境下实际意义不大,在工业环境中应用是一种 “冗余”技术 。
正是由于传统的以太网本身提供的冗余自愈技术不能满足工业环境的需求，才自然迫使工业以太网产生变异进化出了自身的冗余自愈技术。
2、私有环路冗余协议
在STP之后，为了能满足工业控制网络实时性强的特点，开始采用环路连接网络的方式实现冗余快速恢复。采用这种技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。
但不同的工业以太网厂家，研发出了不同且不兼容的环路冗余协议：
直角坐标机器人概念：
工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种，其含义也在不断的完善中。
直角坐标机器人的特点：
1、自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角；
2、自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行；
3、一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。
4、灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。
5、高性、高速度、。
6、可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。
直角坐标机器人的应用：
因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、、（软型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种、便批量的柔性化作业，对于稳定提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速新换代起着十分重要的作用。
随着直角坐标机器人的应用越来越广泛，直角坐标机器人的设计工作日益显得重要。成功的设计一台直角坐标机器人涉及到很多方面的工作，包括机械结构、动力驱动、伺服控制等等。沈阳力拓自动化控制技术有限公司有着多年直角坐标机器人技术应用、数控技术和产品研发经验，我们依托德国BAHR公司直线系统性及机械手臂开发出了价比优良的系列数控直角坐标机器人，被广泛地应用在汽车、电子、电器、检测、、航天、食品等各个领域的生产线上。
下面我们就对直角坐标机器人的设计进行一个简要的阐述。
一、机器人设计特点：
1、机器人的设计是一个复杂的工作，工作量很大，涉及的知识面很多，往往需要多人完成。
2、机器人设计是面向客户的设计，不是闭门造车。设计者需要经常和用户在一起，不停分析用户要求，寻求解决方案。
3、机器人设计是面向加工的设计，再好的设计，如果工厂不能加工出产品，设计也是失败的，设计者需要掌握大量的加工工艺及加工手段。
4、机器人设计是一个不断完善的过程。
二、机器人设计流程：
1、使用要求的分析：每一个机器人都是根据特定的要求的产生而设计的，设计的步就是要将使用要求分析清楚，确定设计时需要考虑的参数，包括：
机器人的定位精度，重复定位精度；
机器人的负载大小，负载特性；
机器人运动的自由度数量，每自由度的运动行程；
机器人的工作周期或运动速度，加减速特性；
机器人的运动轨迹，动作的关联；
机器人的工作环境、安装方式；
机器人的运行工作制、运行寿命；
其他特殊要求；
2、 本机械模型初建：机器人从机械结构分大体可分为龙门结构、壁挂结构，垂挂结构，根据安装空
间的要求选择不同的结构，每种结构的力学特性、运动特性都是不一样的。后续的设计是基于一个确定的结构。
3、运动性能计算：有关该性能的参数有：
平均速度：V=S/t
大速度：Vmax=at
加速度/减速度：a=F/m
其中：S为运动行程
t为定位运动时间
F加速时的驱动力
M运动物体质量和
4、力学特性分析
一个机器人是由许多定位单元组成的，每根定位系统都要分析。需要分析的项目如下：
水平推力Fx
正压力Fz
侧压力Fy
Mx、My、Mz
5、机械强度校核：
每个定位单元，每个梁都要进行校核，尤其双端支撑梁和悬臂梁。
1） 挠度变形计算
F：负载（N）；
L：定位单元长度（mm）；
E：材料弹性模量；
I：材料截面惯性矩(mm4)；
f：挠度形变（mm）
注意：在计算挠度形变时，梁的自重产生的变形不能忽视，梁的自重按均布载荷计算。
以上公式计算的是静态形变，实际应用中，因为机器人一直处于运动状态，计算加速力产生的形变，形变直接影响机器人的运行精度。
2）扭转形变计算：
当一根梁的一端固定，另一端施加一个绕轴扭矩后，将产生扭曲变形。实际应用中产生该形变的原因一般是负载偏心或有绕轴加速旋转的物体存在。
6、驱动元件选择
常用的驱动系统有：交流/支流伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直线伺服电机/直线步进电机驱动系统。
每一个驱动系统都由电机和驱动器两部分组成。驱动器的作用是将弱电信号放大，将其加载在驱动电机的强电上，驱动电机。电机则是将电信号转化成的速度及角位移。
需要计算的项目如下：
电机功率：
电机扭矩：
电机转速：
减速机减速比
电机惯量/负载惯量的匹配关系
其他计算公式及计算方法请与沈阳力拓公司联系。
7、机械结构设计
在完成了六项工作后，一个直角坐标机器人定位系统的雏形就已经在设计者的头脑中形成了，接下来的工作就是将雏形画成工程图，以便生产。我们建议用户用三维软件设计，以便检查是否存在位置干涉。
机器人的运动轨迹具有不确定性，灵活多变，往往在一个位置不存在位置干涉，但到下一个位置就干涉了。
8、设备寿命校核
机械结构设计完成后，要对整台设备进行寿命计算，元件的寿命到要计算，如机器人轨道的寿命，减速机的寿命，伺服电机的寿命等。
机器人的运行寿命与运行速度、负载大小、结构形式、工作环境、工作制等有关。
如果发现机器人的运行寿命太短，需要重新调整设计。
具体计算方法请与沈阳力拓公司联系。
9、控制系统的选择
没有控制系统的机器人就象人没有大脑一样，不能执行任何动作。所以我们通常将没有配备控制系统的机械结构称为裸机或机器人定位系统（robot bbbbbbbbing system）。
根据要求的不同，控制系统的选择也不同，通常选择作为控制系统的产品有：
PLC 程序控制器；
工业运动控制卡（motion card）;
数字控制系统(CNC)
专于控制器
10、程序编写
控制系统是机器人的大脑，程序是机器人的思想。程序的编写直接反应设计者的思想、意图和运动需求。
编写程序是一个复杂的过程，但只要机器人总体设计没有问题，程序总会编出来的。编程序要注意以下问题：
对任务的分析要清晰，编程层次要分明，逻辑清晰。
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