西门子模块6SL3060-4AM00-0AA0技术参数

西门子模块6SL3060-4AM00-0AA0技术参数

随着电站单元机组规模大型化和控制自动化水平的不断提高，可编程控制器以其**、高可靠性、高性价比等特点在电站各控制系统中得到了广泛应用。本文将通过介绍可编程控制器在北方某2X300MW机组电站循环水控制系统中的应用来阐述新型可编程控制器的性能特点及其控制实现过程。 
  
  
 　　该电站原循环水控制系统采用循环水控制室手动控制。随着生产运行水平的不断提高，原控制系统难以达到现代化生产运行的要求。为了提高整个系统的运行水平，完善联锁保护控制功能，提高运行人员工作效率，实现现代化生产与管理水平的高标准、高要求，我们对原循环水系统控制进行了技术改造。 
  循环水控制系统总体改造设计方案 
  　　该电站循环水系统共设有四台循环水泵。每台机组有A、B两台循环水泵，均采用母管制供水，双泵并联，入口联通，互为备用，如图1所示。 
  图1：电站循环水系统图。 　　系统主要对循环水泵、滤网及其出口的蝶阀进行控制，其I/O点数为300多点，要求实现数据采集、程序控制等功能，同时电站控制室内保留少量的后备仪表和主要的操作开关，并将数据通过光缆传送至操作员站。能实现通过CRT对循环水系统进行控制。系统设有必要的手操开关，当控制系统出现故障时，不影响设备的手动运行。 
 　　总体改造内容如下： 
 　　(1) 根据循环水泵投运、起停及联锁要求将循环水泵控制室相关控制监视及操作信号送入改造后的循环水泵控制系统。 
 　　(2) 保留原动力柜，系统只接受电源掉闸信号。 
 　　(3) 所有泵、滤网等起停开关均设计在操作员站人机界面上，同时在电站室保留部分重要操作开关。 
 　　(4) 在循环水系统控制室及现场水泵房安装摄像设备，以运行状况，并将视频信号送入工程师站和操作员站中。 
 　　(5) 所有开关量与模拟量信号通过可编程控制器送入工程师站，并通过光缆及以太网将到操作员站。 
  系统选型及特点 
  　　为了满足上面提到的循环水控制系统的设计要求，我们选用罗克韦尔自动化产品A-B SLC 500可编程控制器（PLC）和研华公司IPC-610工控机（IPC）构成的自控系统，再配以**的A-B RSView32组态软件来实现循环水控制系统的各项功能。 
 　　可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用较为广泛的**装置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。  
 　　在当前**的控制系统产品中，罗克韦尔自动化的可编程控制器技术已相当成熟，而且从硬件的可靠性、稳定性及软件的易操作性等各方面综合评定，也符合循环水系统改造的各项要求。较为我们所需要的是SLC 500系列处理器内置了不同通讯接口，提供多种控制器联网方式选择，可构成不同要求的工业监控网络，并且还提供了与各类“智能”设备的现场总线接口。较终，使控制系统将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，通过计算机处理、网络数据共享等技术手段，实现系统的集中管理，以满足系统运行现代化的要求，提高其安全性和效率。 

  系统功能  
 　　循环水控制系统主要由数据采集及监视（DAS）和逻辑控制两部分组成。 
 　　DAS主要完成数据一览、组显示、点显示、实时趋势、历史趋势、流程图、报警一览、报警历史、操作说明、报表打印等功能。各种功能均可通过主菜单选择进入，并分级子菜单方式进行选用操作，大部分功能有热键调用，相关画面上下关联操作。 
 　　控制系统主要通过上位机的软手操实现对阀门和泵的控制，并在程序中实现联锁功能。控制过程分为： 
 　　(1) 开循环水泵前，先打开蝶阀至30％，然后起泵，循环水泵开起之后再对蝶阀进行调节；关循环水泵时，先关蝶阀至30％，然后停泵，循环水泵停运后再将蝶阀完全关闭。 
 　　(2) 其他联锁保护功能。 
 　　(3) 有关设备的启停控制。 

治理大气污染，必须有准确可靠的监测仪器和系统来保证。烟气连续监测系统CEMS在国内越来越多的满足广大用户需求。在一些大型的重点项目和企业中应用CEMS，结合环境监测仪器、ABB PLC和杰控FameView软件，完善烟气连续监测系统，对促进高技术在监测仪器中的应用，具有很重要的意义。

CEMS中有很多种监测方法：比如烟气SO2自动分析仪的原理有电导法、非分散红外吸收法（动态范围较窄）、紫外吸收法、紫外荧光法、火焰光度法和定电位电解法。采用方式主要有：

（1）直接抽气采样法

（2）稀释抽气采样法（包括烟道内稀释和烟道外稀释，占85.5%，主要为欧美产品）；

（3）在线直接测量法；

（4）定电位电解法。

CEMS环保行业有两个典型的特点：

一是典型的SA应用，二是数据及报表处理比较复杂。

ABB AC500 PLC 和FameView在这两方面做的较为出色：

 ABB PLC集成有MODBUS 主、从协议，通讯灵活;

 可配置的开关量、模拟量模块，集成简单;

 AC500的模块和端子分离，预接线方便;

 FameView强大而简单的数据库连接功能,存储各种数据到各种数据库中;

 根据需求能提供各种打印报表;

 能通过宽带/ADSL/GPRS/CDMA/电话拨号向中心站提供实时数据和历史数据;

 提供中心站软件，能接收和管理100个分站的数据;

 FameView近三年已成功应用到900多套CEMS子站和多个中心站。

AC500 PLC的部分开关量通道可以通过软件设为输入或输出，这大大的方便了用户的使用和适应现场的变化。而模拟量模块上的每个通道都可以根据用户的需求接入：电流，电压和热电阻信号，可以在同一个模块上接入各种不同的分析信号，简化了系统。

近年来，由于CEMS系统的要求越来越高，使得“组态软件+PLC”的组合模式在CEMS系统中的应用越来越广泛，并已逐步取代以前惯用的“上位软件+单片机+板卡”，成为CEMS系统中实现数据采集及控制的可以选择。

FameView组态软件和ABB公司的AC500系列PLC共同开发的CEMS系统，以其稳定的通讯能力和强大的数据处理能力，逐渐为业界所认可。

AC500系列PLC是ABB公司的产品，其中烟气上用了一款CPU是PM571，它的特点是：

1、24VDC供电，64K程序内存，1K字节指令执行时间0.3mS；

2、用户程序密码保护，支持多任务、浮点运算；

3、集成RS232/RS485、以太网RJ45；

4、CPU面板上能显示状态、诊断信息；

5、串口直接支持MODBUS 主、从协议

6、支持多种语言编程FBD、IL、LD、ST、SFC、CFC

7、可以用SD卡扩展128M的数据空间

在没有上位监控子站的系统中，AC500 PLC的串口除了可以作为Modbus通讯外，还可以通过Modem 直接和GPRS 等系统相连，并可以在就地用SD卡储存高达128M 的历史数据。

系统概述：

烟气污染物排放总量数据监测系统（CEMS），根据使用需要的不同，可以选择不同的测量参数（如：SO2、NOX、CO、CO2、O2、颗粒物、温度、压力、流速、湿度等）。这些参数数值一般由各类分析仪采集烟道中气体进行测量分析后传送到上位机，由上位机对其进行处理、运算、存储、报表等。同时，上位机还要作为服务器与环保行政主管部门进行远程通讯，向其提供数据。

污染源在线监控系统由**数据处理软件和传输系统两大部分构成。系统拓朴结构如下图：

硬件设计：

CEMS测量烟道中的固体烟尘。现国内一般采用直接抽取法采样，将湿烟气经过过滤送氧化锆分析仪，测出湿氧含量。再把烟气经干燥器送入烟气分析仪，分析CO、SO2及氮氧化合物、干氧的含量。烟气的湿度可采用干湿润氧法计算得出，直接测量得出。压力一般由压力测试仪测得，并通过压力计算出烟气流速和流量。

软件设计

CEMS一般由PLC控制、上位机程序、远程通讯三部分组成。

•　　PLC控制程序

由于CEMS中需要控制的是按一定时间序列开闭的管路，故PLC程序主要用于接收各种操作命令，控制各种阀、泵、指示灯的开闭及互锁，并定时或实时完成对采样通道的吹扫、测量仪器的标定。并对采集到的各模拟量进行数字滤波。

•　　上位机程序

主要用于显示各个分析设备的工作情况，汇总烟气的历史数据，进行打印归档、趋势显示及报警信息处理。

上位机通过FameView组态软件与AC500 PLC通过MODBUS-RTU或MODBUS-TCPIP协议进行通讯。实时的从仪器上数据，将采集到的数据分析处理后保存到数据库中，并实现实时数据和历史数据查看和曲线查询，对数据库中的数据进行查询、报表打印或导出到 EXCEL 表格中。

实时数据监测：能实时的从与计算机连接的仪器上采集数据，并进行分析显示，可实时显示各种检测数据及系统运行时各部分的运行状态。系统主要完成如下功能：

系统设置：设置系统参数。

用户管理：实现系统的权限管理。

设备控制：能在计算机上对仪器进行控制，实现实时反吹和标定。

数据处理：将采集到的数据分析处理后保存到数据库中。

历史数据查询：可以按时间段来查询历史测量数据。

数据报表打印：可以打印小时平均值日报表、日平均值月报表及月平均值年报表。

•　　远程通讯

远程通讯主要是上位机与环保中心站之间通过GPRS/CDMA/电话拨号/局域网进行数据通讯。CEMS中的上位机作为服务器，环保中心站作为客户机，采用C/S模式获取数据。具体来说就是环保中心站站发送查询请求，CEMS上位机返回相应时间段内的烟放数据

一、前言

大部份建筑物在一年当中，只有几十天时间，中央空调处于较大负荷。中央空调冷负荷，始终处于动态变化之中，如每天早晚、每季交替、每年轮回、环境及人文等因素都实时影响着中央空调冷负荷。一般，冷负荷在5~60%范围内波动，大多数建筑物每年至少70%的时间是处于这种情况。而大多数中央空调，因系统设计多数以较大冷负荷为最大功率驱动。这样，就往往造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，实际造成巨大能源浪费，给使用方造成巨额电费支出，增加经营者的成本，降低经营竞争力。

本文介绍了AB变频器PF400在中央空调系统的水循环、变频风机和冷却塔风机中的设计和应用。

二、PF400在中央空调水循环系统的设计

中央空调系统的水循环系统主要分为冷冻水（或热水）循环系统、冷却水循环系统，智能变频柜主要控制的对象为冷冻水（热水）回路和冷却水回路。如下图所示。

1、冷冻水循环的控制

由冷冻泵及冷冻水管道组成，从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在个房间内进行热交换，带走房间内热量，从而使房间内的温度下降。

冷冻水泵的控制方式为：较高层（或较不利端）压力控制

在高层的中央空调系统中，由于各层的空调机想对应于热负载的变动开闭冷水进口阀，以此调节室温。由于冷冻水的流量经常发生变化，引起较高层水压的较大变化，为了解决该问题，需要控制冷水泵的出水阀，以保持较高层水压大致恒定，但大多数应用场合，都是保持出水阀门开度一定，任随压力变化。如果这样，会导致压力损失大，效率低。此时若采用转速控制，以保持较佳压力，可防止压力损失并较大幅度提率并**好的节能效果。

2、冷却水循环的控制

由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换，是水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。冷却泵将升了温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

冷却水泵的控制方式为：恒温差控制。

由于冷却塔的水温是随环境温度而变化的，其单侧水温不能准确地反映冷冻机组产生热量的多少。所以，对于冷却水泵，以进水和回水的温差作为控制依据，实现进水和回水间的恒温差控制是比较合理的。温差大，说明冷冻机组产生的热量大，应提高冷却泵的转速，增大冷却水的循环速度；反之则应该降低转速。

3、变频控制原理

从以上的分析可以知道，对于中央空调水循环系统的变频控制一般都采用恒压力差或恒温差闭环控制，PF400变频器有一个内置的PID控制回路，用来使过程反馈的压力差或温度差与设定值保持一致。具体示意如图二：

在PF400的PID控制中，比例运算是指输出控制量与偏差的比例关系。积分运算的目的是静差，只要偏差存在，积分作用将控制量向使偏差的方向移动。比例作用和积分作用是对控制结果的修正动作，响应较慢。微分作用是为了其缺点而补充的。微分作用根据偏差产生的速度对输出量进行修正，使控制过程尽快恢复到原来的控制状态，微分时间是表示微分作用强度的单位。

4、节能预估

根据流体力学原理，流量Q与转速n的一次方成正比，管压H与转速n的二次方成正比，轴功率与转速n的三次方成正比。即

Q=K1*n

H=K2*n2

Ps=K3*n3

当所需流量减少，离心泵转速降低时，其功率按转速的三次方下降。如所需流量的80%，则转速也下降为额定转速的80%，而轴功率降51。2%；当所需流量为而额定流量的50%时，而轴功率降12。5%。当然，转速降低时，效率也会有所下降，同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响。即使如此，这种节电效果也非常可观。通过实际证明，水泵类，节能40%-50%。

综合实际运行效果，对冷冻泵拖动系统、冷却泵拖动系统实施变频控制后的基本节能效果为35%～55%左右。

三、PF400在中央空调变频风机控制的设计

目前的中央空调系统中，变频风机正在在被广泛使用，其有如下**的优点：节能潜力大，控制灵活，可避免冷冻水、冷凝水上顶棚的麻烦等。然而变频风机系统需要精心设计，精心施工，精心调试和精心管理，否则有可能产生诸如新风不足、气流组织不好、房间负压或正压过大、噪声偏大、系统运行不稳定、节能效果不明显等一系列问题。

中央空调中变频风机的控制方式主要有以下几种：

1、变频风机的静压PID控制方式

送风机的空气处理装置是采用冷热水来调节空气温度的热交换器，冷、热水是通过冷、热源装置对水进行加温或冷却而得到的。大型商场、人员较集中且面积较大的场所常使用此类装置。图一所示给出了一个空气处理装置中送风机的静压控制系统。

在**个空气末端装置的75%到**处设置静压传感器，通过改变送风机入口的导叶或风机转速的办法来控制系统静压。如果送风干管不只一条，则需设置多个静压传感器，通过比较，用静压要求较低的传感器控制风机。风管静压的设定值（主送风管道末端最后一个支管前的静压）一般取250-375Pa之间。若各通风口挡板开启数增加，则静压值比给定值低，控制风机转速增加，加大送风量；若各通风口挡板开启数减少，静压值上升，控制风机转速下降，送风量减少，静压又降低，从而形成了一个静压控制的PID闭环。

在静压PID控制算法中，通常采用两种方式，即定静压控制法和变静压控制法。定静压控制法是系统控制器根据设于主风道2/3处的静压传感器检测值与设定值的偏差,变频调节送风机转速,以维持风道内静压一定。变静压控制法即利用DDC数据通讯技术，系统控制器综合各末端的阀位信号，来判断系统送风量盈亏，并变频调节送风机转速，满足末端送风量需要。由于变静压控制法在部分负荷下风机输出静压低，末端风阀开度大、噪声低，风机节能效果好，同时又能充分保证每个末端的风量需要。

控制管道静压的好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在调节过程中的相互影响。此种静压PID控制方式特别适合于上下楼或被隔开的各个房间内用一台空气处理装置和公用管道进行空气调节的场合，如商务大厦的标准办公层都得到了广泛的应用