郑州西门子授权一级代理商电源供应商

郑州西门子授权一级代理商电源供应商

在现代机械制造中，多轴运动控制已经越来越普遍，用电子方式来实现机械运动轴之间协调同步，取代了传统的机械凸轮和齿轮，给机械设计制造带来了的灵活性。以往只有通过复杂的机械设计和加工才能实现的运动过程，现在可以通过软件编程实现。而且，使用电子运动控制，精度高，动态性能好，没械损耗，使维护变得方便而简单。用户可以实现加灵活的，模块化的机械结构。

    在几乎所有的机械制造领域中，特别如纺织机械，印刷机械，包装机械，塑料机械，食品机械等，多轴运动控制的应用已经非常广泛，成为，机械制造的重要标志。

    运动控制的是驱动系统，方式也逐渐由模拟量发展成基于总线的数字信号传输。为了有效协调同步各个轴的运动过程，实现的多轴运动控制，一个实时的数字通信网络是的。

    本文将讨论多轴运动控制对通信网络提出了什么样的要求。然后以真正实时的工业以太网ETHERNET Powerbbbb为例，介绍一个符合这些要求的运动控制网络。

1. 多轴运动控制的模式和发展趋势

    在多轴运动控制中，各个厂商提供的控制理念和模式不尽相同，各种类型都有其优缺点，用户要根据自己的实际需求来选择方案。

    大体来说，控制模式可以从2个层面上区分：驱动单元和总体架构。从单个驱动单元来看，可以从智能集成度划分等级，从总体控制架构来看，有分布式和集中式2种模式

    不同的解决方案对通信网络的要求也不一样，下面我们先介绍一下上面提到的控制模式，以及它们分别对通信系统的要求。

驱动单元：非智能型和全智能型

    对于单轴的驱动器来说，可以对它内部的智能集成度来进行划分。驱动系统的作用是按照控制要求驱动电机。可控的物理量有三个：扭矩，速度，位置。 传感器把这三个物理量反馈到控制系统，由控制系统进行计算和输出，实现对这三个量的闭环控制，从而实现运动控制。众多厂商提供的驱动器按智能集成度大体可以分成三种类型：

1.开环式驱动器
2.自带电流闭环控制，速度闭环控制，有时也带位置闭环控制的驱动器
3.集成运动控制系统的全智能型驱动器

    种开环式的驱动器是一个单纯的执行机构，它本身只是一个放大器，把控制信号放大输出给相应功率的电机完成运动过程，所有的控制协调功能都由外部控制系统实现，

    二种驱动器自身集成了多3层叠加的闭环控制。底层是电流闭环，用来调制输出扭矩，在此基础上实现速度闭环，上一层为位置闭环。这里的位置闭环只是相对于电机转子的旋转位置而言。如果要实现某种特定运动过程，比如在设定速度下定位，还需要外部的智能设备（运动控制系统）。

    三种类型是集成运动控制系统的驱动器，系统本身除了有三层闭环控制的功能外，也集成了运动控制系统，具有很高的智能，客户可以直接对其进行编程。机械行业应用中的典型运动过程， 如包装机械，印刷机械，塑料机械中的常见的机械动作，被优化成软件工艺模块集成到驱动器内。用户不需要再对系统进行复杂的编程，直接给相应的工艺模块赋予参数就可以实现这些复杂动作。有些驱动器内甚至还集成PLC功能。这类驱动器不需要外部的控制系就可以单完成复杂的运动控制，集中式和分布式

不管使用哪一种模式，通信网络统都具有很高的时间同步精度。主控系统和驱动器单元通过这个网络实现同步。所以，网络本身的实时性对控制质量有着直接的影响。

维护和诊断

    在对设备的检测维护过程中，上位系统必需可以对驱动器中任何变量和参数进行访问，需要时还要进行修改。所以，通信系统除了传输同步信息外，还要为这类非同步信息留下空间。

    集中式控制模式中的绝大部分相关参数已经存在主控单元中，各驱动器单元的诊断数据主要是一些少量的状态信息，显示系统是否正常运行。所以，通信网络在集中控制模式中不需要为诊断信息预留很多带宽。

    分布式控制模式正好相反，由于控制智能被分散到各个驱动器单元，相应数据也是存储在各个驱动器中，驱动单元各自立完成复杂的运动过程，自行对运动过程做出响应，各驱动器中存储了大量信息，比如凸轮曲线，诊断信息等。为了让用户可以方便地访问相关数据，很多高智能驱动器内部甚至可以集成Web服务器，这样，用户可以直接用Web浏览器对系统进行远程访问。所以，在一个分布式的控制模式中通信网络给诊断数据，参数下载等非同步信息预留比较大的带宽空间。

    同步信息：需要周期换的信息，如位置，速度，扭矩等，需要高同步精度。非同步信息：周期换的信息，如参数下载，状态参数读取等，没有同步精度要求。

通信协议的高层抽象化

    为了让客户能够加方便地对网络中的控制单元（包括除驱动器以外等其它设备）进行编程，组态和维护，需要对通信网络的低层协议进行抽象化。网络中的设备具有的功能和参数都由一个标准协议来进行描述。用户可以通过标准编程接口（APIs）访问网络中不同厂家的设备，而不需要考虑设备在通信上，功能上的具体细节。新接入的设备可以通过清楚定义的通信接口被自动识别，被设置参数，自动集成到整体系统中来。

集成通信

    在一个整体控制架构中，涉及到功能的控制设备（PLC，驱动设备等）目前通常是单布线，自成立的通信网络。如果把设备和其它设备整合到现有系统架构中来，和主控系统共用一个通信网络，可以大大减少对设备组态，布线和维护的成本，同时提高设备的柔性和灵活性。当然，性能在这种架构中也能得到充分的保证，如果设备间的通信连接出现故障，系统能及时发现。
 
   在涉及的部分中，系统必需自动周期性检核控制系统和通信是否无故障运行。系统要识别任何通信中断，数据包丢失或错误，需要的话将整个设备停到一个的状态下。控制系统以高的概率排除设备对人员或物资产生危险的可能性。

    按照IEC 61508和相关标准IEC 62061，ISO 13849的规定，使用标准工业网络协议的通讯技术不足以获得所需的性和等级。使用标准工业网络传输的信息有可能丢失，冲突或者乱序。为了保证数据的完整性，达到性的要求，网络在应用层定义了附加的数据检核，包括监控Watchdog定时器，检测报文编号，确认顺序和标记，以及额外的数据一致性检核。

    为了把这些功能集成到现有的现场总线和通信网络中来，近几年已经有一些带有保护和监测机制的，符合标准的通信协议被开发出来。

的访问机制

    对于设备的远程维护监控来说，简单透明的访问机制是非常有利的。用户可以直接用Modem或者宽带通过互联网直接对设备上对任何一个控制单元进行访问维护。理想情况下设备中的通信系统可以直接使用互联网的通信协议，在智能传动系统中集成的Web服务器就可以直接通过互联网被访问，提供相应的系统状态和参数。

    但是这种通信的透明度在实际情况下会带来很多问题，网络中的不因素（病毒，木马，蠕虫等）会给现场运行的设备带来危险。所以，在满足远程访问要求的同时，一个的访问机制是的。外部网络中无论是人为或非人为因素造成的故障不应该影响现场设备的正常运行。对于多轴运动控制通信系统来说，通信故障造成的偏差不仅影响控制质量，甚至也会造成设备损坏和对人员的伤害。

统一的网络架构

    为了节省开发维护的成本，在整体控制架构中使用的网络类型越少越好。情况下，一个通信网络，可以满足运动控制系统对高速实时通信的要求，也可以用来作为其它非同步数据的通信介质（IO，人机界面，数据监控采集等…）。以太网作为一个成熟的通信介质，可以满足用户的多种需求。

3. ETHERNET Powerbbbb 提供完整的解决方案

    以上提到了多轴运动控制系统对通信网络的要求，下面将以ETHERNET Powerbbbb 为例，介绍一个已经得到验证的，成熟的解决方案。

    ETHERNET Powerbbbb （以下简称EPL）是由奥地利贝加莱（B&R）工业自动化公司于2001年推出的实时工业以太网标准。这个标准推出后即被公开，任何公司单位个人都可以。由一个中立性的组织EPSG对这个标准进行维护，目前已经有过200工控企业加入这个组织，包括大家熟悉的ABB，Alstom，Hirshmann，P＋F，Wago 等。

    EPL建立在标准快速以太网IEEE802.3的基础之上，协议运行在一个立的网络域中，所谓实时域（Real－Time－Domain）。 这样就可以保证对实时性要求高的通信要求（如多轴运动控制）不会被与之连接的非实时通信网络（如办公室网络）所影响。 单个实时域内多可以同时接入240个站点。
        
同步段实时数据交换

    EPL是一个严格周期性的通信协议，它可以保证所有在实时域内的站点以小于1us的时间精度相互同步。其中一个站点作为管理站控制整个实时域的时间特性。每个通信周期开始时，管理站会发出一个非常的同步信号SoC （Start of Communication）。

    之后EPL协议为所有站点预留了一个时间片，用来进行同步信息的通信，这个阶段被称作同步段。在同步段，网络中的每个站点都会被分配得到一个的时间片，有时多个站点也可以共用一个时间片（Multiplex模式），以便充分利用带宽。

    同步段结束后，协议还预留了一个时间段作为非同步信息（参数诊断，下载等）通信段。非同步信息对实时性没有要求，所以每个同步周期只有一个站点可以发出非同步信息就可以满足要求。
        
        图 7：每个站点都被分到一个时间片，每个通信周期都预留非同步数据段

    通信机制采用广播形式，所有站点都可以同时接受信息，这样，可以实现多个站点中的横向数据交换，如驱动单元间的直接数据交换。这样，集中式和分布式两种控制模式的要求都可以得到满足。

    EPL的报文格式符合IEEE802.3标准帧格式，使用市场上任何一种以太网芯片就可以方便地实现EPL协议，成本非常低廉。使用市场上以软件方式实现的EPL系统，结合标准报文，短通信周期可以达到100us。单个报文长可以有1500个字节的有效数据长度。

    通信周期的短时间，时间片的数量，以及单帧报文的长短都可以由用户自由设置。通过对这类参数的设定，EPL可以适合不同场所不同类型的应用要求，特别在多轴运动控制领域，可以满足集中和分布2种控制模式对网络通信的要求。EPL的具体参数如下：

 公开的协议，知识产权开放
 符合IEEE 802.3, IP-协议, CANopen 和其它多种标准
 以标准以太网为基础的高实时性数据交换
 可实现100µs 通信周期 和 <1µs 的网络抖动（Jitter） 
 可实现任意灵活的网络拓扑结构
 用TCP/UDP/IP 协议实现透明通信
 现场已经有过15万个节点的应用 
 可用标准以太网硬件模块实现; 设计芯片
 标准化组织已经有过200家企业作为会员

非同步数据可使用TCP/UDP/IP

    在非同步段，数据可以依旧使用标准IP－报文格式传输，标准应用也可以在EPL协议堆栈上轻松实现，如Web服务器，e-mail服务等。如果给一个EPL站点赋予IP地址，就可以通过互联网协议在世界任何一端直接访问此站点。
        
                  图 8：无论哪个网络层面都可以直接访问EPL站点

    在EPL站点传输非同步数据之前，先报告给管理站，管理站通过一个分配清单来统一调配分给各站的非同步时间段。

应用层（7层）使用CANopne协议

    在协议的应用层，EPL直接使用灵活的CANOpen作为通信和设备描述的协议。由于EPL使用的是快速以太网作为其通信介质，它的通信速率可以比CAN总线快将近100倍，使用的却是同一种应用层接口。

    EPSG组织和CiA（CAN in Automation）合作，把CANopn种的DS301和DS302规约移植到EPL中来。每一种符合EPL标准的设备都由一个统一的设备模型来描述。设备模型的部分是通过对象字典（bbbbbb Dictionary）对设备功能进行描述。对象字典分为两部分，部分包括基本的设备信息，例如设备ID，制造商，通信参数等等。二部分描述了特殊的设备功能。一个16位的索引和一个8位的子索引确定了对象字典的入口。通过对象字典的入口可以对设备的"应用对象"进行基本网络访问，设备的"应用对象"可以是输入输出信号，设备参数，设备功能和网络变量等等。
        
                 图 9：EPL设备模型符合CANopen标准

    需要高同步精度的时间关键数据通过过程数据对象PDO（Process Data bbbbbb）进行数据交换。网络中每个站点都可以读取PDO，并对它进行处理。PDO的数据内容在网络系统的初始阶段就被设置好。所以本身可以实现时间优化，而且不带附加数据（帧头尾等）。

    EPL 可以在一帧同步报文中多传输1490个字节，而CAN总线多只有8个字节。参数下载，诊断数据等非时间关键数据可以放在服务数据对象（SDO）中传输。在非同步段的SDO的传输遵循 客户端/服务器 模式。网络中任何一个EPL站点都可以通过对象字典（bbbbbb Dictionary）访问另一个站点的SDO。数据量的大小没有限制。通过使用UDP/IP 报文格式也可以直接从互联网上访问SDO。
        
                 图 10：EPL可以用UDP传输CANopen SDO
    通过协议应用层上和CANopen兼容，EPL满足了网络高层抽象化的要求。而且在CAN总线和EPL共存的网络中，用户可以使用统一的应用层协议和编程接口。

工业以太网

    EPLsaftety 是EPL新的协议扩展。EPLsafety是一个已经得到在EPL网络上运行性认证的协议。它达到了IEC 61508 中的SIL 3等级，在减少数据量的情况下甚至可以达到SIL 4 等级。

    有关功能的数据被包在EPLsafety协议中传输。EPLsafety报文的长短始终保持和应用中所需的功能有效数据量相符。协议的检核功能动态地适应传输的数据量。IEC61508 标准在任何情况下都可以得到满足，而所需的系统传输带宽却可以保持在小。
        
                 图 11：EPLsafety 报文自动动态地适应有效数据的长短

    EPLsafety 充分利用了以太网报文结构中提供的多1500字节的协议框架。多个功能的信息可以同时被放在一个EPLsafety Container （数据块）中，由一个以太网报文传输。和EPL一样，EPLsafety也支持网络站点间的点对点通信，通过主控制单元。 

4.  ETHERNET Powerbbbb， 不仅仅是运动控制网络

    通过ETHERNET Powerbbbb， 我们可以看到以太网在工业应用中广阔前景。EPL本身具有的实时性，性和兼容性使得它在除机械制造外很多的领域都得到了很多关注。作为个实时工业以太网，已经在机械自动化中得到大量的应用。在过程自动化，如电力，运输，铁路等领域，ETHERNET Powerbbbb也越来越多地被应用到现场中去，真正成为一个通用的工业以太网。

摘 要： 本文对高压变频工作原理进行了简要阐述。根据杏南开发区注水系统的实际能耗状况，提出了在杏五注水站采用高压变频器拖动注水机泵，实现注水量的无节流调节，减小泵管压差，降低本站泵水单耗，在保证油田配注要求前提下，通过优化开泵方案，利用高压变频器，依据注水管网需要的压力或流量进行参数设定，降低杏南开发区注水系统的能耗。分析杏南开发区生产运行数据，评压变频在降低注水系统单耗方面所能发挥的作用和产生的经济效益。指出利用高压变频不但可以降低单站的注水单耗，同时还可以作为一种技术手段，降低注水系统的能耗。

主题词：高压变频  泵水单耗 经济效益 评价
 
1 高压变频应用系统概述
    目前，杏南开发区注水系统已建成注水站8座，安装注水泵23台（D300-150型8台，D280-160型4台，D250-150型8台，D200-150型3台）,注水能力75000 m3 /d，注水井1599（基础井855口，调整注水井692口,三次加密井52口）。
    分析杏南开发区注水系统实际状况，除了存在正常注水与测试、洗井、钻关等用水之间的矛盾之外，还存在正常注水与水源供水量不足之间的矛盾。上述两种矛盾使注水系统的注水量波动较大，运行工况十分复杂。为了适应注水量的波动，只能通过调节注水泵出口阀门来控制，人为的增加了管网阻力，造成相当大的能量浪费在阀门上，从而导致注水泵管网与系统注水方案之间匹配不合理，泵管压差较高，注水单耗较大。调查结果表明，杏南油田注水系统平均泵压为15.6Mpa，管压为14.8Mpa，泵管压差为0.8MPa，平均泵水单耗5.70kWh/m3。个别站的泵管压差在1.4MPa以上。由此可见，泵管压差大是造成杏南油田注水系统能耗的主要因素。
    杏五注水站建有 D300-150×11注水泵2台，电机功率2240kW，日平均注水量8500m3。注水单耗在5.70kWh/m3。杏南开发区注水管网相互联通，杏五注水站处于注水管网的位置,对整个注水系统影响较大，在这里安装高压变频，可以实现泵的无节流调节，降低泵管压差，而且可以利用高压变频调节灵活的优势，大限度发挥其系统节能效率。

2 高压变频装置应用与节能原理
（1）高压变频应用方案
    杏五注水站采用PowerFlex7000型变频器，是AB公司的三代电流源型高压变频器，采用风冷散热，满负荷变频系统效率98%（不包括隔离变压器），输出额定电压6.5kV，额定电流250A，变频器进线侧采用18脉冲整流器，安装隔离变压器根据移相原理来衰减低次谐波。符合IEEE 519-1992规范要求，不会对电机或电源产生谐波影响。逆变侧采用SGCT（带集成门驱动器的可关断晶闸管）作为功率元件，与传统的功率元件相比，开关频率高，提高了变频器性能和性价比，减小了变频器体积。变频器采用了PowerCage设计方式，将主要功率器件以紧凑的模块化形式集成于一体。的散热器设计，确保了的热传递且降低了热损伤，使得维护加便捷。
    杏五注水站两台注水泵采用一用一备的运行方案.电力主回路如图1所示，变频采用单电源一拖二结构，任何时候只能有一台电机由变频拖动，另一台为备用状态或工频运行。工频与变频切换采用手动的方式，变频器采用就地和远程两种启动和调节方式。

（2）高压变频的节能原理分析
    目前油田注水泵的流量调节通常采用改变泵出口阀门开度的方式，实质是改变管路特性曲线的位置来改变泵的工作点，如图2所示，这种方式存在较严重的节流，人为增加了注水损耗。
根据离水泵的特性曲线可知，当注水泵采用工频运行时，随着泵出口阀门开度减小，管路特性曲线R1向左移动到R2，R1与R2之间可以得到一组曲线。当按照需要流量Q2固定阀开度后，泵的工况点由A沿着H-Q（g）左移到B点，泵排出阀上多消耗压头△H。从图3的效率曲线可以看出，随着闸阀开度的减小，泵效逐渐降低，工作在B点时，泵效为 。
    变频调速不改变管网特性曲线，而是通过调整泵的转速改变流量，油田注水泵应用的变频调速一般都是通过降低电源的供电频率实现调速，所以变频调速基本都是使泵在额定转速下的调速。随着速度的降低，我们能够得到一组从工频特性曲线H-Q（g）下平移的泵特性曲线H-Q（f）。如图3所示，在某一变频调节的情况下,电机转速调低，使流量Q2相交于泵特性曲线H-Q（f）于C。显然，此时泵排出阀开度不变，泵出口阀门上没有压头损失 ，还降低了压头 ，与阀门节流相比节约压头 ，根据泵特性，在运行转速与额定转速变化不大的情况下，泵效曲线可平移到 。
    相同流量条件下单泵工频状态闸阀节流调节与变频调节的功率比较由电动机轴功率计算公式：  

出口阀节流调节时电动机输入功率:    （1）
变频调节时电动机输入功率:     （2）
式中：
:泵节流排出流量（m3/s）; 
:闸阀节流泵的扬程（m）; 
:变频状态泵扬程（m）; 
:闸阀节流泵效; 
:变频调速泵效;
式（1） -式（2）:    （3）
因 - = ，故 ＞ ，又 ＞ ，所以 ＞0，由此可得相同流量条件下，单泵变频调速控制流量较工频下闸阀节流调节减少了功率消耗的定论。显然，变频调速节能主要原因是了泵排除阀节流所引起的压头损失（ ）和泵始终处于区运行，从而减少了电动机输入功率。从图3中可以看出,使用变频调节后,在其它站的阀门开度不变的情况下,注水量减少Q2-Q1,但是可以通过开大其它注水泵的出口阀门的方法因变频调速时减少的水量,达到注水系统总注水量不变。  
    可以进一步分析变频调速在各种情况下对离心泵运行功率的影响。由于工频状态下闸阀节流调节均使管网特性曲线由额定工况点A左移，因此可以得出闸阀节流调节均存在泵排出阀压头 永远大于 ，而变频调速时泵的工况点均在管网工作特性曲线上A下面的各点，所以总是存在 ＞ ，又由于变频调速不改变管网特性，所以变频调速均使泵工作在区，即在变频器正常调节范围内总存在 ＞ 。根据式（3），则均有 ＞0成立，由此可以推论:变频调速在相同排量下均较闸阀节流调节节能。

3 高压变频应用情况
（1）变频运行前后杏五注运行效果分析 
表1 杏五注水站变频运行前后数据

    表1是杏五注变频运行前后对比数据表，结果表明，注水泵采用变频前后，注水量基本保持不变的情况下，注水泵压泵管压差下降0.4MPa，泵水单耗下降0.88kWh/m3。如果杏五注水站日注水量按8900 m3计。杏五注水站日节电P1=0.88×8900=7832kWh。

    （2）变频运行前后杏南开发区注水系统运行效果分析
    表2为杏五注高压变频运行前后杏南开发区注水系统生产数据对比，结果表明，变频前后,除全开杏五注泵出口阀门外，其它注水站运行参数均未作任何调整。系统泵压平均下降0.1Mpa，管压未发生变化，日注水量由79583 m3 降为79092 m3，耗电量由441840 kWh减少到428520kWh，泵水单耗由5.55kWh/m3降低到5.40kWh/m3,泵水单耗下降了0.15kWh/m3。如果杏南开发区日注水量按79000 m3计，杏南开发区日节电P2=0.15×79000=11850kW。

表2 杏五注高压变频运行前后杏南开发区注水系统生产数据

（3）变频器运行前后，杏五注单站注水量变化运行效果分析。
表3杏五注水站2006年9月-2006年11月生产数据

    加宽了变频对注水泵调节范围，在注水泵实际排量的70%的情况下泵水单耗也还呈下降趋势。从表3中可以看出9、10、11水量较低，主要是杏南地区受钻关影响，要求杏五注注水量控制在5000 m3/d左右。D300泵正常运行时，日注水量应在8500 m3左右，如果没有采用变频调速，只能通过打回流或者憋压运行，导致泵水单耗大幅度上升。采用变频后，通过表3可以看出，11月的变频运行的泵水单耗与9月工频运行时相差不大，注水量却可以降到5700 m3/d左右。
    从以上数据可以看出，注水泵采用变频后，实际流量的可调节范围远远大于理论可调节的流量。主要原因是变频进行流量调节时，只考虑到离心泵的相似定律（流量与频率成正比，压力与频率的平方成正比），没有考虑离心泵其它的特性，即它在一定范围内离心泵可以牺牲泵出口流量，换取泵出口压力的升高，这样会导致泵出口水量减少，单耗略有上升，但与注水泵工频运行时相同流量下的单耗仍要低很多。

4 经济效益评价
    从表1和表2可以看出，采用变频调速后，杏五注以及杏南开发区的节电效益计算如下：
杏五注日节电效益W1=P1×0.5142=4027元
杏五注年节电效益W2=W1×365=146.9万元
杏南注水系统日节电效益W3=P2×0.5142=6093元
杏南注水系统年节电效益W4=W3×365=222.4万元
    通过计算可以看出杏南注水系统年节电效益为222.4万元，杏五注水站本站年节电效益为146.9万元。两者效益之差为75.5万元，可以看作其它注水站泵水单耗降低，产生的节电效益。也就是高压变频对注水系统贡献值。
    目前，新建一台高压变频（2200kW）变频器的价格也在350万元（杏五注高压变频为230），高压变频运行年限以10年计算，一次性建设费用投资回收期为1.6年。系统的维护费用以每3万元计。合计支出380万元。投资在回报率4以上。

5 认识与结论
（1）几点认识
①注水泵变频调速是降低注水能耗实现注水系统生产优化运行的重要技术手段。
    注水泵采用变频调速后，具有以下几个特点：一是注水机泵实现自动控制，人为因素造成的泵管压差，大幅度降低注水单耗。二是加宽了注水泵流量的调节范围，注水量可以调节到正常排量的60%-70%而注水单耗不会大幅上升。三是提高了注水机泵对生产工艺参数的响应速度。电机实现了软启动、软停运，减少了启泵时强大的启动电流对电网的冲击和多余能量损耗同由于电机转速降低、延长了机泵的使用寿命和维修周期，提高注水时率。
②自主开发高压变频调速的控制系统，进一步掌握变频器的维护技术，是变频装置提高运行时率和长期运行的。
    高压变频系统开发调试涉及技术知识较多，包括电机的二次保护、变频技术、可编程控制技术、组态软件、现场仪表等，通常情况下是由变频厂家通过相关技术人员共同合作完成系统的开发。当厂家硬件、软件完成调试，交付生产单位使用过程中出现故障，我们的技术人员就会因为知识的限制，无法对故障进行准确判断，影响正常生产运行。在可能条件下，对于引进类似大功率高压变频这样的设备，技术人员一定要掌握的技术，这样才能为以后的维护和系统改造创造有利的条件，进一步发挥设备的效能。
③ 适宜的工作环境是高压变频能否长期运行的先决条件。
    大功率高压变频是精密的电力电子设备，对运行和存放条件都有严格的要求。包括环境温度、环境湿度、冷却空气、散热通道和散热量，根据我们气侯冬冷夏凉、春季风沙大的特点，在变频室的设计时，需要认真考虑以下二个矛盾：一是考虑夏季散热冬季保暖，二是房间的防尘和通风。其中任何一项不在标准之内都会对变频大减少变频的使用寿命。
（2）结论
    结合油田注水系统的能耗状况，以及高压变频在杏南开发区注水系统一年的运行表明，注水泵安装高压变频调节单个注水站运行状态的手段，可以实现无节流调节，减小泵管压差，降低泵水单耗。由于变频调速方式可以大幅度改变注水泵的流量范围而又能保证其在区工作，因此它可以作为整个系统调控的一个“支点”，与其它注水泵的节能措施相结合，通过优化系统运行方案，达到降低注水系统总能耗的目的。

1.差错检测

数据通信中，接收端需要检测在传输过程中是否发生差错，常用的技术有奇偶校验（Parity Check），校验和（Checksum）和CRC（Cyclic Redundancy Check）。它们都是发送端对消息按照某种算法计算出校验码，然后将校验码和消息一起发送到接收端。接收端对接收到的消息按照相同算法得出校验码，再与接收到的校验码比较，以判断接收到消息是否正确。

奇偶校验只需要1位校验码，其计算方法也很简单。以奇检验为例，发送端只需要对所有消息位进行异或运算，得出的值如果是0，则校验码为1，否则为0。接收端可以对消息进行相同计算，然后比较校验码。也可以对消息连同校验码一起计算，若值是0则有差错，否则校验通过。通常说奇偶校验可以出1位差错，实际上它可以出任何奇数位差错。

校验和的思想也很简单，将传输的消息当成8位（或16/32位）整数的序列，将这些整数加起来而得出校验码，该校验码也叫校验和。校验和被用在IP协议中，按照16位整数运算，而且其MSB（Most Significant Bit）的进位被加到结果中。

显然，奇偶校验和校验和都有明显的不足。奇偶校验不能出偶数位差错。对于校验和，如果整数序列中有两个整数出错，一个增加了一定的值，另一个减小了相同的值，这种差错就不出来。

2.CRC算法的基本原理

CRC算法的是以GF（2）（2元素伽罗瓦域）多项式算术为数学基础的，听起来很恐怖，但实际上它的主要特点和运算规则是很好理解的。

GF（2）多项式中只有一个变量x，其系数也只有0和1，如：
    1＊x︿7 + 0＊x︿6 + 1＊x︿5 + 0＊x︿4 + 0＊x︿3 + 1＊x︿2 +1＊x︿1 + 1＊x︿0
即：
    x︿7 + x︿5 + x︿2  + x + 1
（x︿n表示x的n次幂）    

GF（2）多项式中的加减用模2算术执行对应项上系数的加减，模2就是加减时不考虑进位和借位，
即：
    0 + 0 = 0    0 - 0 = 0
    0 + 1 = 1    0 - 1 = 1 
    1 + 0 = 1    1 - 0 = 1
    1 + 1 = 0    1 - 1 = 0
    
显然，加和减是一样的效果（故在GF（2）多项式中一般不出现"-"号），都等同于异或运算。例
如P1 = x︿3  + x︿2 + 1，P2 = x︿3  + x︿1 + 1，P1 + P2为：

    x︿3  + x︿2 　　+ 1
  + x︿3        + x + 1
    ——————————————————
           x︿2 + x

GF（2）多项式乘法和一般多项式乘法基本一样，只是在各项相加的时候按模2算术进行，例如
P1 ＊ P2为：

    （x︿3 + x︿2 + 1）（x︿3 + x︿1 + 1）
    = （x︿6 + x︿4 + x︿3
     + x︿5 + x︿3 + x︿2
     + x︿3 + x + 1）
    = x︿6 + x︿5 + x︿4 + x︿3 + x︿2 + x + 1

GF（2）多项式除法也和一般多项式除法基本一样，只是在各项相减的时候按模2算术进行，例
如P3 = x︿7 + x︿6 + x︿5 + x︿2 + x，P3 / P2为：

                                       x︿4 + x︿3           + 1
                    ——————————————————————————————————————————       
        x︿3 + x + 1 ）x︿7 + x︿6 + x︿5 +             x︿2 + x
                     x︿7       + x︿5 + x︿4
                     ————————————————————-
                           x︿6       + x︿4 
                           x︿6       + x︿4 + x︿3
                           ————————————————————-
                                             x︿3 + x︿2 + x
                                             x︿3       + x + 1
                                             ————————————————-
                                                   x︿2     + 1
                                                   
CRC算法将长度为m位的消息对应一个GF（2）多项式M，比如对于8位消息11100110，如果先传输MSB，则它对应的多项式为x︿7 + x︿6 + x︿5 + x︿2 + x。发送端和接收端约定一个次数为r的GF（2）多项式G，称为生成多项式，比如x︿3 + x + 1，r = 3。在消息后面加上r个0对应的多项式为M'，显然有M' = Mx︿r。用M'除以G将得到一个次数等于或小于r - 1的余数多项式R，其对应的r位数值则为校验码。如下所示：

             11001100
         ————————————-                         
    1011 ）11100110000
          1011.......
          ————.......
           1010......
           1011......
           ————......           
              1110... 
              1011...
              ————...
               1010..
               1011..
               ————
                  100  <——-校验码                                     

发送端将m位消息连同r位校验码（也就是M' + R）一起发送出去，接收端按同样的方法算出收到的m位消息的校验码，再与收到的校验码比较。接收端也可以用收到的全部m + r位除以生成多项式，再判断余数是否为0。这是因为，M' + R = （QG + R） + R = QG，这里Q是商。显然，它也可以像发送端一样，在全部m + r后再增加r个0，再除以生成多项式，如果没有差错发生，余数仍然为0。

3.生成多项式的选择

很明显，不同的生成多项式，其检错能力是不同的。如何选择一个好的生成多项式需要一定的数学理论，这里只从一些侧面作些分析。显然，要使用r位校验码，生成多项式的次数应为r。生成多项式应该包含项"1"，否则校验码的LSB（Least Significant Bit）将始终为0。如果消息（包括校验码）T在传输过程中产生了差错，则接收端收到的消息可以表示为T + E。若E不能被生成多项式G除尽，则该差错可以被出。考虑以下几种情况：

    1）1位差错，即E = x︿n = 100...00，n >= 0。只要G至少有2位1，E就不能被G除尽。这
      是因为Gx︿k相当于将G左移k位，对任意多项式Q，QG相当于将多个不同的G的左移相加。
      如果G至少有两位1，它的多个不同的左移相加结果至少有两位1。
   
    2）奇数位差错，只要G含有因子F = x + 1，E就不能被G除尽。这是因为QG = Q'F，由1）
      的分析，F的多个不同的左移相加结果1的位数必然是偶数。

    3）爆炸性差错，即E = （x︿n + ... + 1）x︿m = 1...100...00，n >= 1，m >= 0，显然只
      要G包含项"1"，且次数大于n，就不能除尽E。
      
    4）2位差错，即E = （x︿n + 1）x︿m = 100...00100...00，n >= 0。设x︿n + 1 = QG + R，
      则E = QGx︿m + Rx︿m，由3）可知E能被G除尽当且仅当R为0。因此只需分析x︿n + 1，根据[3]，对于次数r，总存在一个生成多项式G，使得n小为2︿r - 1时，才能除尽x︿n + 1。称该生成多项式是原始的（primitive），它提供了在该次数上2位差错的能力，因为当n = 2︿r - 1时，x︿n + 1能被任何r次多项式除尽。[3]同时指出，原始生成多项式是不可约分的，但不可约分的的多项式并不一定是原始的，因此对于某些奇数位差错，原始生成多项式是不出来的。     
 
以下是一些标准的CRC算法的生成多项式：
 
    标准            多项式                                           16进制表示   

    CRC12           x︿12 + x︿11 + x︿3 + x︿2 + x + 1                  80F
    CRC16           x︿16 + x︿15 + x︿2 + 1                            8005
    CRC16-CCITT     x︿16 + x︿12 + x︿5 + 1                            1021
    CRC32           x︿32 + x︿26 + x︿23 + x︿22 + x︿16 + x︿12 + x︿11   04C11DB7
                    + x︿10 + x︿8 + x︿7 + x︿5 + x︿4 + x︿2 + x + 1
   
16进制表示去掉了次项，CCITT在1993年改名为ITU-T。CRC12用于6位字节，其它用于8位字节。CRC16在IBM的BISYNCH通信标准。CRC16-CCITT被广泛用于XMODEM, X.25和SDLC等通信协议。而以太网和FDDI则使用CRC32，它也被用在ZIP，RAR等文件压缩中。在这些生成多项式中，CRC32是原始的，而其它3个都含有因子x + 1。