福州西门子中国代理商交换机供应商

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一、系统介绍

现在的线材加工设备大多需要对加工完成的成品进行工字轮收线。过去常采用力矩电机驱动工字轮收线，但该方式能耗大，力矩电机和控制器维护成本高。科创力源充分发挥产品自身优势，在国产变频器中提出并推广了无速度编码器反馈的开环转矩方案，该方案安装用于反馈电机速度的编码器信号，也任何张力架、张力传感器等反馈信号；产品采用的转矩控制算法，通过对收卷电机工作电流的辨识和解耦，以及机内对卷径的自动计算，实现了对异步电动机的转矩控制以获得力矩电机的线材卷绕的恒张力控制性能。

二、工艺介绍：

1. 同步收线。在设备工作过程中，由于启动运行或前级处理线材的线速度给定可能随时会调整变化，所以要求后级收卷一定要时刻跟随前级当前的运行速度。若后级跟随慢了，会造成工字轮上的丝线松散甚至乱线，若后级跟随快了，可能造成成品局部的牵伸变形甚至拉断线。所以要求电机运行时力矩控制稳定且响应。

2. 空卷满卷启动或停车。在实际工作中，无论当前工字轮上线材缠绕的多少，也就是说无论卷径的大小，都会可能有启动或者停机的要求；特别是满卷时，当前的工字轮重，惯性也大，加之考虑到摩擦力，系统惯量等因素和空卷时差别很大。所以要求，电机的可以输出的启动转矩要大且稳定，并且随着卷径的变化应补偿该变化引起的实际需求转矩的变化，快速停机时制动转矩大而且输出稳定保同步性能好。

3. 全速度范围内的运行。由于机械设计时需要兼顾低速和高速时的拉伸力矩，所以转动比一旦确定下来，收卷电机可能会工作在很低的转速下（比如 1Hz），也可能会工作在很高的速度下，甚至电机会在恒功率区工作。所以要求无论负载大小，电机的速度波动要小，低速或弱磁区工作时转矩输出大且稳定。

4. 排线。通常成品线材是层绕在工字轮上的，在工字轮的横轴上，线材应该一圈一圈平行紧密地从横轴的一段到另一段排列在一起，实现一层；再逐层地加厚后实现一卷成品。这就要求有一个排线装置来完成线材在横轴上端到下端往复的排列成品线材。根据机械设计的要求，排线的实现有很多种方案，比如机械，变频，或伺服等。

5. 急停。当设备运行过程中，若出现紧急情况，要求整个设备尽可能快地停下来。这时候拉伸和收卷电机处于快减速的状态，要求停机过程结束后丝线不会被拉断，这样才可以保证下次可以顺利启动。

三、科创力源产品的特点：

1. 收卷采用转矩开环控制，外加速度反馈的编码器信号，节约成本且免除外界干扰，保证工作时不会因为反馈受到干扰停机，断线，速度波动。收卷转矩控制精度高，可准确提供用户需要的张力并且对张力给定响应，保证加工的材料粗细均匀。收卷部分启动停机平滑，尤其是低速下张力控制稳定，收卷的线材不会被拉细或者拉断。

2. 转矩输出能力强，在全速度范围内可持续提供额定或者至 2.0 倍额定的转矩，对收卷盘径适应能力强。采用的转矩电流识别算法，可以根据当前的盘径大小，自动补偿转动惯量，滑动时的摩擦力，采用智能收卷卷径识别，识别精度高，抗绕动能力强，从而从根本上保了线材加工时提供前后一致的张力控制特性。

3. 替代原有的力矩控制仪加上力矩电机方案，采用变频器和普通异步电机方案时，原有的操作习惯不变。

4. 节能效果明显且使用，原来的力矩电机发热带来低效以及易坏，现在的变频器方案可以保的力矩输出，无额外的热能耗，延长了整个系统的使用寿命。
四、总体方案概述：
收卷部分选型：
CM50-H-4T**(不支持卷径计算)
CM60-T-4T**(支持卷径计算)

采用矢量控制模式下（P0.03=4）的转矩控制方式（Pd.00=1）。

为了保证在力矩电机收线改造过程后工作正常，需要重新将电机轴侧负载脱开后旋转自整定;建议用户在替换力矩电机改造时,变频电机的数应和原力矩电机数保持一致,以避免改造后的异步电机运行速度过高。

若只做线上的恒转矩控制时，通过模拟量给定目标转矩即可实现；若考虑到随着工字轮上的收卷卷径不断变化而线上的转矩给定自动变化，还需要做线上恒张力控制，需要送入前级运行的当速度，变频器机内可自动计算当前卷径，这样模拟量可直接给定目标张力。

直进式拉丝机可实现对铜线或者钢线逐级拉伸并将成品快速收卷，一般常用于 1mm 以上线材的加工。直进式拉丝机通常采用被动放线，原材料经过放线架逐级缠绕在多个拉伸的转鼓上,同时经过多个模具后，线径被拉细至预先设定的粗细，然后经过排线工艺后再层绕到工字轮上。要指出的是，与双变频拉丝机拉伸部分无论多少个模具都只有一个电机牵引所不同，直进式拉丝机每一级拉伸的转鼓都会有一个立的电机驱动。

二、工艺介绍

1. 穿模。实现整机启动工作之前，通过手工将原材料打磨并逐级通过模具。一般通过脚踏开关实现电机点动低速转动，同时采用工具将丝线从模具的牵拉到后端，通过模具后的丝线为了能够通过下一级模具，先要将其打磨或拉细，后才可以通过下一级模具。在这个工艺环节里，要求电机在启动和低速运行时力矩大且稳定，运行转速稳定，而且在减速停机时电机没有反转。

2. 拉伸。手工完成穿模以后就可以通过逐渐加大电机转速实现连续的拉伸过程了。注意直进式拉丝机的拉伸通常是由5 台以上的电机逐级同步运行实现的。在实际运行过程中，电机的运行速度范围会比较大，甚至电机会在恒功率区工作。在这个工艺环节里，要求无论负载大小，电机速度波动小，低速或弱磁区工作时转矩输出大且稳定。特别要注意的是，用于拉伸的电机运行时刻保持彼此同步；而每台电机所驱动的转鼓附近都有一个气臂，气臂的上下行程位置反馈当前电机转速是否和前后级同步的 0~10V 模拟量，通常变频器引入该模拟量作为 PID 调节的反馈，给定即为 5V 平衡位置；这也就要求经过 PID 调整后的电机运行响应快速且稳定。

3. 收卷。收卷部分是一台立的电机驱动，和拉伸电机之间没有任何的机械连动关系。经过拉伸后的成品需要同步地缠绕在工字轮上，在整个工艺过程中，无论启动加速、停机减速，任何线速度下的恒速运行均要求收卷电机和拉伸电机的运行转速同步，否则就会出现丝线拉断或者缠绕乱线等异常。在这个工艺环节里，要求收卷电机调速响应快，速度控制。4. 排线。通常成品线材是层绕在工字轮上的，在工字轮的横轴上，线材应该一圈一圈平行紧密地从横轴的一段到另一段排列在一起，实现一层；再逐层地加厚后实现一卷成品。这就要求有一个排线装置来完成线材在横轴上端到下端往复的排列成品线材。根据机械设计的要求，排线的实现有很多种方案，比如机械，变频，或伺服等。

5. 急停。当设备运行过程中，若出现紧急情况，要求整个设备尽可能快地停下来。这时候拉伸和收卷电机处于快减速的状态，要求停机过程结束后丝线不会被拉断，这样才可以保证下次可以顺利启动。

三、科创力源产品的特点

1. 拉伸电机同步性能优良。多台用于拉伸的电机在启动，加速，低速和高速运行，减速以及停车时运行同步，每级模具间的线材无打滑，在整个调速范围内张力稳定。

2. 收卷部分的同步控制优良。在实际应用中，收卷部分一般采用两种方式：有张力架收卷和无张力架收卷。在有张力架的收卷方式下，张力架上的动滑轮的位置反应了拉伸部分和收卷部分同步运行的一致性和保持线上张力大小的稳定性。一般当收卷速度快于拉伸速度时动滑轮会上移，反之会下移。由于科创力源拉丝机变频器内置速度同步的算法，并发挥了变频器转矩响应快，稳速精度高的优点，保证了启动时无论动滑轮当前位置如何，可一次到达平衡位置无摆动；运行时无论当速度和工字轮卷径大小，动滑轮均稳定无摆动。在无张力架的收卷方式下，收卷变频器通过的转矩控制，直接控制线上的张力大小为设定张力，并且可以不安装速度反馈编码器和PG卡实现开环恒张力控制，安装方便，降，维护简单。

3. 点动穿模时操作顺畅。由于穿模时需要频繁点动，所以拉伸电机处于静止、加速、低速运行、减速、静止等状态下的反复切换；在拉伸线径较大的情况下，启动瞬间的电流可能非常大，此时科创力源变频器低速下大力矩输出以及优良的电流限定能力可以使得走线平稳、不跳闸；在拉伸线径较小的情况下，启动不平稳或停机电机有倒转均会导致丝线断，此时科创力源变频器根据实际应用经验设计的起停特性可保证手工穿模的成功率大大提高。

4. 对该行业的特殊要求有丰富的经验。比如急停时要求拉伸和收卷要同步快速减速，此时收卷部分是一个大惯量负载的特性，一般要通过能耗制动的办法停车。科创力源变频器可以在整个系列内置制动单元，还可以提供整个系列共直流母线的解决方案；再比如由于材料或机械的原因突然断丝，科创力源变频器可以检测到断丝并自动停机，发出告警信号等待检修，排除故障后可继续运行，变频器的内部控制参数可保持稳定连续，不会受到以前断线的影响，从而保证前后控制特性的一贯良好性。（在该行业大量使用的国内某的产品就存在上述问题）

5. 同步速度给定方式灵活多样。可以提供多种用于拉伸前后级同步速度给定方式：模拟量级联，高速脉冲级联，MODBUS 模式下的上位机通讯，带 PROFIBUS 总线适配器的上位机通讯；

四、总体方案概述

拉伸部分选型：CM50-4T**-T0
收卷部分选型：CM50-4T**-S0 (有张力架方式)
CM60-H-4T**(无张力架方式，卷径计算)
CM60-T-4T**(无张力架方式，需要卷径计算)
拉伸部分的同步实现基本原理如下：后一级跟随级的速度变化，后一级拉伸电机的运行速度给定采用复合控制;主速度给定是由前后级的线材流量计算确定的，气臂运动的当前位置的模拟量反馈和平衡位置做 PID 调整后的输出作为辅助给定；级的运行速度直接为设备运行的线速度给定。

有张力架方式的收卷部分采用速度控制，其速度给定采用复合控制，主速度给定是前级运行的当速度，张力架上的动滑轮的当前位置的模拟量反馈和平衡位置做 PID调整后的输出作为辅助给定；

无张力架方式的收卷部分采用转矩控制，若只做线上的恒转矩控制时，通过模拟量给定目标转矩即可实现；若考虑到随着工字轮上的收卷卷径不断变化而线上的转矩给定自动变化，还需要做线上恒张力控制，需要送入前级运行的当速度，变频器机内可自动计算当前卷径，这样模拟量可直接给定目标张力。

、概述

热风炉是冶金行业生产制备热风的重要设备，为了配合冶炼工艺需用，要求不间断供给热风，同时风温需保持不一定的温度。一般在生产上设三座热风炉，炉内砌耐热格子砖。热风炉生产分为燃烧、焖炉、送风三个循环状态：

燃烧时煤气和空气以一定比例在炉内混合燃烧产生热量，格子砖吸热蓄能;当炉温度上升到1300℃左右时停止燃烧。完成燃烧的热风炉从炉底通入冷风，冷风在炉内与格子砖进行热交换将冷风加热成具有一定风温的热风后从炉流出，供给需要的工艺设备，这一过程为送风。同一时间只有一座热风炉进行送风，此时若另有一座炉燃烧达到设定温度先停止燃烧，关闭该炉的所有进、出口，进行焖炉;待需要送风时才开启送风口和进风口。每座热风炉送风进行一段时间后，格子砖的热能逐渐减少，送出的热风温度降低，当风温降低到一定值时停止送风，切换到燃烧状态，由其他燃烧或焖炉状态的热风炉切换到送风状态。如此循环。热风炉生产主要是操作各个阀门的开闭来实现三种工作状态的切换，涉及的阀门有30多个，阀体体积较大、分布分散、处在户外、操作不便，现场兼有工业煤气等有毒气体的危害，工作条件恶劣。同时还要监控风温、炉温、烟道温度，原先运行人员均在现场观测，工作量大、效率低，且有高温伤害等危险。故在原工作方式下岗位人员需求大、换炉时间长、工作条件恶劣、效率低下。燃烧过程也存在按经验燃烧，存在燃烧不、燃料利用率低、有害气体如CO等排放量较大等问题。

随着PLC技术的成熟、为适应现代工厂自动化发展需要，运用PLC+CRT的方式，实现热风炉燃烧智能控制，所有设备的状态监测、阀门的切换操作均通过上位机监控完成，燃烧比例采用自动控制，替代传统的现场操作模式。

二、运行情况

阀门操作全部改为电动执行机构，通过程控系统发出开、闭控制指令，操作员只需点击鼠标，用键盘给出阀门开度信号，轻松完成。

各处温度监视通过热电阻、热电偶等传感器将温度信号变送输入到程控系统，集中在上位机画面显示，替代人眼观测，实时、、。

换炉过程既可选择逐一操作单台设备，也可采用程控自动操作;自动换炉时只需选择该座热风炉需要切换的状态，便可由程序控制按工艺顺序自动完成整个换炉的设备操作。

高炉冶炼产生的废气——高炉煤气中含有大量CO经回收处理后供热风炉作为主燃料，既减少废放污染，又燃料节约成本。经工艺计算得出与空气燃烧的比值，通过程序控制煤气与空气管道的流量，使之按此比例混合燃烧，提高了燃料的利用率和能效。

程控系统还增加了报警、趋势显示、报表等功能，进一步增加了生产的性;自动的报表功能替代人工抄表，减少工作量，生产记录准确、及时。在传统操作模式下一个运行班组需要10来人左右，在程控操作下，只需2人即可完成生产运行的操作;运行人员不用在现场频繁奔走，只需在上位机操作台前工作即可，生产环境得到大改善，劳动性和效率大大提高。

三、效益分析

结合了的工业计算机监控技术及现场总线技术，对工矿企业中使用的热风炉进行智能控制的系统。具有集中控制、实时监控、自动燃烧等特点。可以使燃料按比值燃烧、燃烧充分，提高燃料利用率、减少污染物排放、保护环境，并使加热炉温度进一步提高。2003年在广东韶关冶炼厂一系统热风炉改造中成功应用该智能控制系统后，取代了原有纯手动操作的生产模式，大提高了整个热风炉系统生产自动化水平和生产效率，热风炉换炉周期缩短近1小时、风温提高 50℃以上，产效提高50﹪，充分挖掘出原设备潜力，实现了企业生产的、、环保、节能，由此带来可观的综合效益。

四、结论

热风炉采用上述中智能燃烧控制技术后，产生较大的经济效益和社会、环境效益：显著节约能源，大大降低企业的生产成本;提高产品质量;降低生产设备的故障率;延长设备的使用寿命;降低设备维修工作量;降低噪音;改善操作人员劳动环境。提高企业的综合竞争力和发展后劲，建议尽快大力推广应用。

现有web发布技术的不足
常见的web发布方式主要有三种：
1、 基于CGI的解决方案：CGI(Common Gateway Interface)通用网关接口。在 CG I 结构中，服务器执行一切计算功能。
2、 基于ActiveX+ASP的解决方案：实现方法是利用嵌在浏览器上的ActiveX组件作为客户端操作界面。当用浏览器访问包含ActiveX组件的Web页面时，该组件自动下载到客户端，客户端用该组件通过HTTP协议向服务器端传递控制信息和数据信息，服务器端利用ASP接收信息，利用数据库系统响应请求，并把结果返回到客户的ActiveX组件中，ActiveX可以在客户端运行显示动画。这种方式的缺陷是需要对浏览器的级别有关ActiveX的内容进行设置．影响了应用的性能。
3、 Applet+Servlets/JSP的解决方案：客户端下载由服务器端提供的Java Applet程序来交互处理用户请求，Applet向申请实时数据，服务器端利用Servlets /JSP接收Applet发来的数据请求，利用数据库系统响应请求，并把结果返回到客户的Applet小程序中，供Applet生成实时数据动画。
另外，这三种方式均有一个共同的缺点，监控过程中浏览器端务器端频繁地进行大数据量通讯，需要占用大量的带宽资源。

基于XML的web发布技术
XML（Extensible Markup Lange）即可扩展标记语言，是一种简单的数据存储语言，使用一个系列简单的标记描述数据。XML有一个显著的特点就是可以跨平台使用，这是由它本身的定义决定。简单对象访问协议（SOAP）是一种轻量、简单、基于 XML 的协议，它被设计成在 WEB 上交换结构化的和固化的信息。

客户端实现监控的过程如下：，Web服务器发送一个初始页面到客户端。其中包括HTML元素组成的用户图形接口及在背后支持其运行的AJAX引擎（主要由脚本语句构成，而不是任何形式的控件）。然后AJAX引擎通过与Web服务器端的XML Web Server进行XML形式的交互获得控制端的实时数据，其再根据这些获得的实时数据动态改变初始用户图形接口的HTML元素。从而实现把服务器端的数据通过列表、曲线等形式动态地表现出来。

新系统的主要优点
基于XML的web发布系统具有以下几个优点：1、提高系统的通用性和可扩展性；2、客户端采用脚本语言替代ActiveX控件的方式提高了性；3、客户端页面中的数据与页面实现分离，只需要利用SOAP通讯在服务器和客户端之间传输占少带宽的结果数据，而不是大量的图片和网页，降低了网络带宽的负荷。

结论：
目前人们对工控软件的速度及性能要求越来越高，基于XML的Web发布系统能够很好的解决目前所有问题。

15. 电能对比查询：实现监控井的用电量统计及源点库中变压器用电量统计的对比功能。

1 引言
物资仓储是现代物流及工厂产品管理等的重要方面，一些特殊行业的物品要求仓库内的温度、湿度等环境物理量保持恒定，有些物资流动性大的仓库还要求对每天进出仓库的物资数量登记，还要求对仓库内的物资进行动态查询，并给出日报表和月报表。
使用世纪星组态软件对储备仓库将测量结果用数字和曲线两种形式显示并记录，并通过WEB发布功能，实现远程联网监控。当仓库内发生危险如起火或有害气体泄漏时，系统会立即接通报警器并打开通风或其他消防设备，并通过手机短信等方式报警。仓库管理人员将每日的入库出库情况进行记录并存盘，主管部门工作人员通过办公室里的计算机来查看储备仓库物资的保管情况，方法是调出保存在硬盘里的记录数据和曲线以及入出库记录数据，可以通过打印机以报表的形式打印出记录的信息。

2 系统的硬件构成
系统主要由上位计算机、采集模块、可编程控制器、各类传感器、电磁阀、报警、通风设备等组成，根据需要系统还可以增加图像。
（1）各类传感器：主要有气体传感器，温度传感器和湿度传感器，其中气体传感器用来监测仓库内有无有毒气体存在，如果贮藏物品发生霉变或者发生有害气体泄漏可以及时发现。
（2）采集模块：将传感器输出的4-20mA电流变换为数字信号，并与计算机通信，将数据传递给上位监控计算机。
（3）可编程控制器：接收上位监控计算机发来的控制信号，驱动电磁阀接通与断开，或者通风设备、加热、等设备，终控制加热、制冷、通风以及报警设备的工作。
（4）执行部件：包括报警器、通风以及其他消防设备，加热、通风、等设备，用来调节仓库物理环境。
（5）计算机：是本系统的部件。它对传感器阵列得到的信号进行数据采集和变换处理，从而得到送入传感器阵列的被测仓库的环境变量信号，经过和设定的能够保证仓库内的物品正常贮存的环境物理量比较，若有偏差就给PLC发出控制信号，进而驱动执行设备减小偏差。同时，计算机能储存温度、湿度等数据，并绘制成曲线，供操作员查询。
系统设计原理是传感器采集到现场的物理环境数据，如：温度、湿度、氧含量等，转化为电信号传递给。采集器通过串口通信与上位机监控计算机连接，将数据传递给上位机。可编程控制器控制加热、通风、等设备的运行。当现场环境发生变化，环境数据传递到上位机经过判断标后，上位机给可编程控制器发出指令，可编程控制器控制通风、加热等设备运行调节现场环境。

3 监控系统的软件结构
对软件产品而言，良好的通用性、快速开发、容易掌握、用户可维护性，是开发中的难点。由于仓库内的温度、湿度等物理量变化不可能太快，因此每隔1分钟记录一次被测信号已经足够。世纪星采用文件记录方式记录数据，在一般的硬盘空间下，能保存历史数据，方便查询。

3.1软件画面
（1）状态显示画面。状态显示画面主要显示各胶带当前运行状态信息值，如当前仓库内被测点的温度、湿度、气体以及一些故障信息，还显示当前的日期和时间信息。
同时还包含单台设备控制子画面，尽管系统起停关系已在PLC中进行组态编程，但在某些情况下还需要对设备进行单台控制。在画面中点击相应设备按钮，可对该设备进行单控制，数据被写回到现场过程硬件中从而进行控制操作。
（2）实时报警处理。对系统实时采集的数据进行判断，发出报警信号，并按技术要求进行处理并自动进行相应的设备控制，如发生有害气体泄漏会自动接通报警器报警并自动打开通风设备。
（3）报表打印。利用世纪星的DDE功能开发出实时报表并可以随时打印。
（4）实时数据曲线显示。重要参数的变化趋势曲线，可以了解仓库内环境变量在一段时间的变化状况。
（5）环境变量值和曲线查询画面。功能与实时数据曲线类似，只是它显示的是过去一段时间设备的运行参数值。