6GK7243-1GX00-0XE0量大从优

6GK7243-1GX00-0XE0量大从优

众所周知，数字调速系统在国内各行业的应用始于八十代末。全数字的直流调速器和变频器以其稳定性高，调试方便、维护简便、功能强大、保护性能好等特点迅速渗入各行各业，并为每个用户带来了可观的经济效益。下面着重介绍该技术在橡胶行业中的成功运用(本文介绍内容主要为斜胶胎工艺)。 
1 .全数字直流调速系统应用介绍 
 橡胶行业直流系统用量很大，但多为分立元件模拟型直流调速装置。它的工作稳定性差，各参数因气候变化会产生漂移，调试工作难度大、周期长，且备件消耗大，费用高，对技术人员维修能力要求很高。而数字式直流装置绝对无漂移，调试简单，功能强大，技术人员维修非常直观方便。打个比方，就象在家里操作电视机一样简便易学。 
 目前在国内经销的直流调速器种类很多，性能价格参差不齐。英国CT公司MERⅡ全数字调速器系列以其完善的功能、可靠的质量、合理的价位脱颖而出，成为直流调速器系统中的佼佼者。在橡胶设备中的运用也极为广泛。 
1.1 四辊压延生产线(包括三辊)的应用 
 MERⅡ系统在全国轮胎四辊压延机中应用始于1995年。我公司于1995年10月在河南轮胎进行了S型压延机的改造，其中配90kW4台、30kW2台、15kW2台、7.5kW2台共10台MERⅡ直流调速装置，于96年2月交付生产。1996年10月，银川中策长城橡胶有限公司S型压延机的改造项目中也配10台MERⅡ直流调速装置，于97年元月交付生产。目前，大连橡胶机械厂生产的新型四辊压延机配备的直流系统均为MERⅡ直流调速器。2000年8月青岛同泰有限责任公司F1730压延机改造交付，其中配MERⅡ6台，主机为200kW。改造后的共同特点是:电气故障停机时间比模拟直流调速系统停机时间减少95%以上！系统稳定性强，并大大提高了功率因数，也提高了维修人员的技术素质，并可实现全厂微机联网管理，调试时间也由模拟系统的一个月减为一周。 
 那么在变频性能已趋完善的今天，为什么不用变频器取代直流调速器呢？因为压延机最主要的工艺要求是主机前后的恒张力控制及卷取、导开的恒张力控制。这要求前牵引、后牵引、干燥机部位必须为四象限工作方式，即正常生产中这三个部位经常工作在发电机状态以保持张力，其电能通过调速装置回馈电网而节能。而使用变频器配制动单元电阻成本高且能耗大。 
1.2 胎面压出的应用 
 胎面压出生产线是橡胶行业重要工序,需要调速的场合也较多，如水槽、接取皮带、切割传送及过桥(复合线才有)等。对此生产线工艺而言，各传动也可用交流变频调速，较经济，但挤出机主机目前已由直流系统取代整流子电机。其负荷大，低速起动转矩高的特性，也只有直流系统能满足，是MERⅡ极好的应用场所。 
1.3 F270、PG370等大型密炼机的应用 
 目前，国内大型密炼机中F270主机一般为6000V/1000kW直流系统，PG370则多为6000V/1100kW双电机同轴驱动。螺杆和压片一般为100kW左右440V直流系统。进口生产线此部分改造也是大势所趋，替原进口的直流系统MERⅡ当是首选。 
1.4 里程实验机的应用 
 目前新型里程实验机已大量采用直流调速系统取代早期的整流子调速方式，进口机配套用直流系统也基本上是配用MERⅡ系列。成功使用实例是太原双喜轮胎厂里程实验机。 
2 变频调速器应用介绍 
 变频器自出现以来就显示出其强大的生命力，十几年来的发展使变频技术日趋完美，甚至已进入百姓人家（变频空调、变频冰箱、居民恒压供水、中央空调等）。可以说，所有的企业都有需要用变频器的场所，橡胶行业中应用领域相当宽。CT公司统一变频器更为突出，它集无传感器矢量控制、磁道矢量控制、伺服系统、再生回馈于一体，为变频器领域带来了完善风暴。目前，国内子午线生产线中，Unidrive已直接配套随生产线大量进入了各个工厂。为满足各行业、各层次的需求，CT公司又推出了GP系列、SE系列等价格低廉的变频器，使广大用户有了充足的选择空间。 
2.1 140老式密炼机下片接取皮带的应用 
 此部位通常为电磁调速，正常工作的转速在1000转以内，电机功率一般为2.2kW。此部分改变频效果非常好。因电磁调速维修量大、故障且能耗大，用变频器则彻底解决上述问题。用力矩限制还可以解决皮带包偏问题，且节电率在35%以上。其价格也与电磁调速相当，仅电费一项年内即可收回投资。河南轮胎厂1999年已实施。 
2.2 胎面压出生产线的应用 
 参直流系统应用2。辅机用变频器费用节约一半，节电效果显著。 
2.3 卧式裁断的应用 
 卧裁皮带传送用变频调速，开环精度可达0.2%便于提高切断精度。太原双喜轮胎厂已有成功应用。 
2.4 循环水等恒压供水及锅炉风机的应用 
 在锅炉鼓、引风机及泵、循环泵等设备上，推广变频调速节能控制技术，取代落后的档风板或阀门载流调节方式，使风机、水泵始终处于科学、经济运行状态，提高企业综合经济效益和社会效益，具有十分重要的意义。 
 一般情况下，企业使用的锅炉鼓、引风机、水泵等设备的额定，都超过实际需要的流量，(即通常讲的“大马拉小车”)加之因生产工艺、生产任务的变化，需要经常调节鼓、引风量和量。而目前，许多企业仍采用调节档风板或阀门开启度来调节气体和液体流量。实际上是通过人为增加阻力的方法达到调节流量的目的，这种节流调节方式不仅浪费大量电能，而且调节精度差，很难满足生产工艺品的要求，十分严重。 
 从流体力学原理得知，风机风量与转速及电机功率相关，当风量减少风机转速下降时，其电动机输入功率迅速降低。例如风量下降到80%时，转速也下降到80%，其轴功率则下降到额定功率的51%; 若风量下降到50%时，轴功率将下降到额定功率的20%。采用变频调速，改变风机电动机的输入频率从而改变电动机、风机转速，达到调节空气流量的目的，既满足生产工艺变化的确要求，又节省电能，是一举多得的最佳措施。河南轮胎厂1990年已开始使用。目前，银川、徐州等各轮胎厂已大量应用。 
2.5 空压机的应用 
 轮胎行业气压的稳定直接关系到正常生产，甚至产品质量。而常规方式为根据生产用量人工开停风泵，经常造成气压波动，调风门时电机耗功损失巨大。现在用一台变频器就可实现多台风泵的恒压自动控制。其节电和提高产品质量的潜力很大，目前轮胎行业此应用尚未被认识到，一旦实施其效益相当可观。 
2.6 机床的应用 
 各大生产厂须有自己的机床加工各种零件，其中铣床、磨床、龙门刨床等均可使用变频完成高精度的工作。中频发电机组是变频器最方便替换部位，且节电效果也相当出色。 
2.7 其他 
 还有很多应用如行吊大小车及已付钩(鹤壁轮胎厂1999年改造)、锅炉房运煤廓传送带等等均有显著的使用效果。 
2.8 子午生产线 
 子午线各生产线均大量使用变频器，这里不再一一介绍。 
3 智能软启动器的应用 
 轮胎厂开放式炼胶机非常多，功率大都为95～130kW。老式140密炼机主机功率多为240kW。启动方式中频敏启动较多，还有油浸变阻器启动等，电机也基本上是绕线式电机。此类启动方式电流冲击大，故障，维修量大，也影响机械寿命。最新软启动方式为数字方式，即采用功率模块对电机进行限流限压平滑启动。启动过程平稳无冲击，大大延长了电机及机械寿命，并有节能运行、定位停车等辅助功能，其价位却仅为变频器的1/4，是今后大电机启动首选方式。 
 总之，数字技术的应用越来越广泛，会给我们的生活带来多的方便和效益。

 系统概述 

为满足现代化纺织工业高自动化、，高可靠和高精度的要求，可编程控制器、人机界面、和变频传动在纺织工业取得了广泛的应用。GE Fanuc自动化公司的产品以其网络功能丰富、产品齐全、、高性能在纺织得到了很好的应用。

整个生产线系统由前纺部分和后纺部分组成。

前纺部分主要由熔体输送、纺丝、卷绕等部分组成，熔体输送部分包括熔体温度、压力、热媒交换温度、压力、熔体增压泵、热媒循环泵等设备的控制。此部分由于系统要求多由DCS系统进行控制。

后纺部分设备包括集束架、导丝机、浸油槽、一道牵伸机、水浴牵伸槽、二道牵伸机、蒸汽加热箱、紧张热定型机、喷淋冷却装置、三道牵伸机、叠丝机、三辊牵引机、张力架、卷曲机加热箱、卷曲机、辅丝机、上油轮等。控制包括所有设备的传动、润滑、温度、压力及风机油泵等的控制。此部分多采用PLC进行控制。

2 系统结构

本控制系统由三部分构成，分别为：中央控制器部分、现场I/O部分和人机界面部分。现场根据工艺要求设有8个现场控制站、40个按钮盒及1个数码报警指示箱。 

(1) 控制系统

中央控制器采用GE公司的90-30型PLC，它是GE Fanuc自动化公司的系列90可编程控制器家庭中的一员，提供最先进的编程特性，易于组态便于安装，它的CPU具有强大的功能，如内装PID，结构化编程，中断控制，间接寻址及各种功能模块，能完成复杂的操作。

现场控制站采用GE Fanuc自动化公司的VersaMAX系列远程I/O，它是目前唯一的一种既可以作为其它主控设备的I/O模块，以可以单独构成PLC系统，还可以作为分布式控制系统的产品。它是真正的即插即用，I/O模块可以带电插拔；省配线，安装费用低；高通讯速率；高可靠性。 

系统采用温度控制模块对机组温度回路进行控制；采用温度检测模块对机组各温度回路进行检测，并送上位机显示；采用PID控制模块对机组模拟量回路进行PID检测控制，采用I/O模块对机组开关量进行通断控制。

(2) 网络结构

中央控制器和远程操作站、变频器之间采用PROFIBUS现场总线方式连接。90-30PLC机架上配置PROFIBUS主站模块，通过PROFIBUS网络连接9台逆变器，形成了一个高速、长距离、高可靠性的工业控制网络。在PROFIBUS通讯中，PLC主机对从机进行轮询，从机响应主机的查询并执行主机的命令，在本系统中，PLC从变频器中读取电流、频率等，并由通讯将传动控制参数（如：开、停、升降速等）传送到变频器。

现场设置一个数码报警指示箱。此设备与PLC也以PROFIBUS总线方式连接，可以实时地从PLC中获取报警信息，全面、直观、醒目地展示各类报警，指导工人进行操作，使对故障的处理更方便。

现场总线的大量采用，提高了系统的可靠性，方便了工程施工。

(3) 上位机和现场触摸屏

上位机软件采用美国GE Fanuc自动化公司运行在微软bbbbbbs2000平台下的CIMPLICITY HMI开发，与PLC之间采用10M以太网连接；现场触摸屏采用QuickPanel，通过Profibus总线连接到中央处理器。

3 系统功能

通过操作控制室上位机和设在现场的触摸屏，本系统可以完成系统的操作、监视、设定、管理等人机对话。主要功能有全系统工艺流程和数据显示、集中操作设定、处理报警、实时值和设定值记录趋势存储、故障历史及故障原因、各单机运行状态及各种工艺参数实时值和设定值的比较， 具体介绍如下：

·总貌图显示：集中显示系统的全部数据，设备的运行状态，开关状态，有助于操作工进行抄表，做生产记录。

·系统结构图显示：以树状形式显示整个系统的结构。

·工艺流程图显示：提供优美的系统工艺流程图，生产线流水作业的动态显示效果。监视系统的运行状态，显示主传动设备的电流，转速，牵伸比，启动，停止状态，及低速时间，高速时间，低速启动时间，高速加速时间，联合机停车时间，紧急停车时间，总牵伸比。画面上还做到系统启动准备（所有的润滑泵启动，油压达到工艺要求时，油压开关闭合），电机的单动，联动状态监控。

·实时趋势显示：包括牵伸比实时趋势图和转速实时趋势图，用于监视导丝机，一道牵伸机，二道牵伸机，三道牵伸机，紧张热定型机，叠丝机，卷曲机的转速是否同步和实际牵伸比是否符合技术工艺要求。

·历史趋势显示：包括转速，牵伸比，温度，压力等检测点的历史趋势曲线，可以记录过去10天历史数据，操作工可以方便查看过去某一时刻的数据，历史曲线可以前后翻页，放大，缩小，画面显示的长度可以改变，改变范围有10秒，30秒，1分钟，30分钟，1小时，8小时，16小时，24小时，30小时。

·PID操作：画面上有设定值（SP）、检测值（PV）、输出量（OP）的值显示，棒图操作，手动、自动的自由切换，同时上面有整定，趋势按钮，可以调出PID的P、I、D参数并进行修改，结合三者的实时曲线图，更方便的快速的使控制回路稳定。

·参数整定：数据集中设定画面，包括牵伸比，速度变比的设定。数据的设定必须有一定的权限（管理员级别），一般操作人员不允许修改此表。

·报警操作，记录报警时间，报警类型，报警级别，报警点名字，报警组号，报警值，特别对于模拟量报警有多种类型,如上限、上上限、下限、下下限、变化率、最小偏差和最大偏差等等，而报警的优先级可达999种，操作工可以进行报警确认。报警列表，以发生的前后次序显示历史报警。

4 实施结果

整个生产的控制系统全部采用了GE Fanuc自动化公司产品，保证了系统运行的连续性与高可靠性。

系统的人机接口除了采用上位工业控制计算机外还可在现场增加现场操作接口（触摸屏），提供丰富的接口界面，便于分散控制与集中管理。 

系统的可编程序控制器采用了现场总线的分布式I/O结构，从而结省了大量的现场接线并且大大减少了系统的维护工作量

   1．前言
    在油气长输管道行业中，中压大、中功率的电动机担负着油品输送的驱动任务，负载多为泵（油品）或压缩机（天然气）。随着社会工业的快速发展，电力资源日趋紧张，在某些区域内，不允许大、中功率的电机直接起动，必须采取必要的措施来操作电机的起停工作。一个工程项目建设的优劣，应该是一个系统的、综合的评价，这就包括各专业的细分与密切配合，而在实际执行过程中，更多的是专业的细分，而或多或少的缺失专业的密切配合。
2．工程设计专业的细分与配合的分析
    在工程项目的设计过程中，如工艺专业只注重工艺专业提供的工艺设备所需的参数，不要求电气专业能否考虑电气设备对工艺设备的保护。而电气专业就只满足工艺专业提出的配电要求，不再深入的考虑整个工艺系统的电气操作对工艺设备的保护。因此，在工艺设计上出现了系统严密性的盲区。在管道（包括水力方面）运行过程中，众所周知，泵的起动和停车，都会引发对管道不利的“水锤或水击”效应。
    为了克服对泵、管道及其附属设备造成不必要的冲击破坏，工艺专业设置了防止水力惯性的止回阀、自动压力保护装置，来调节瞬间压力的冲击，但是不能够从根本上解决存在的安全隐患。从系统分析的观点来看，引起安全隐患的源头是电机的起动和停车过程，如果电机的起动和停车过程能够柔性的实现，那问题就从大大缓解了。
    从电气专业的角度来说，在满足工艺要求配电设计前提下，最关心的问题是电机操作参数是否满足国家规范对电网压降15%的要求，除非在临界状态考虑是否采取必要的起动方式外，一般很少考虑对工程项目的优化综合保护，因为认为此范围已不在电气专业的范围之内了。殊不知，管道工艺参数的设计和电气参数及其操作方式有很大的联系，管网及其设备的使用寿命和设备的驱动方式有很重要的联系。
3．用户或工程项目建设成员知识结构的分析
    一般情况下，工程项目的设计工作委托给设计单位，而业主或项目管理职能部门往往过分的依赖设计部门或自身职能部门知识体系的不健全，导致所监造设计的工程项目难免出现盲区。单一的狠抓项目的安全、剔除设计及建设的安全隐患。如软起动设备的销售商在做技术推广时，得到诸如我的电网条件非常好，不会对电网及其它设备造成影响等等的回答。其实，这个情况仅仅考虑自己与第三方（如关联外部电网用户）的保护，而没有考虑自己的工艺设备是否也需要保护或更需要保护。
    从节能观点考虑，使用和不使用软起动设备仅相差3-5%，对于一个企业来说，是微不足道的。往往被多数人忽略，特别提示，尤其在电力资源相对紧缺的情况下，这种节能意识的缺失往往比这3-5%的电力浪费更严重。
4．社会经济发展的转型，全面建设节约、和谐型企业的分析
    由粗放型向经济节约型转变过程中，企业主管的思想的转变往往滞后于社会、企业的目标，当然，这其中也会受到投资等诸多因素的影响。但是，工艺设备的运行同样需要和谐，降低操作过程中的冲击，延长设备的寿命，也就节约巨大的资金、资源。
    欧美国家的企业、员工对资源的节约意识是比较高的，因此，软起动器的使用并非如同我们国内的迫不得已的选择使用。是否使用该产品，有一个综合、系统的评价指标，包括量化的和无法量化的指标。量化指标指是否满足工程设计规范配电母线压降15%的要求，是否满足工艺配电参数的要求等。
5．输油气管道行业，软起动器的应用分析
    2003年，在中油管道分公司惠-宁管线上第一次成功应用固态晶闸管软起动器开始，软起动器终于打开了管道软起动器行业的应用大门，这和以色列SOLCON公司优越的产品优势是分不开的，成功的缓解起动大电流的影响。调试的安全防范措施和简易的可操作性，深受电气人员的欢迎。内置完美的泵控曲线，大大简化设备调试过程，全面的设备和电机的保护功能有力的保证了生产的顺利进行。设备的软起动和软停车功能，成功的解决了水力惯性对管网设备造成的损害，为管网的安全、平稳运行保驾护航。
    2005年的中-哈管道项目中，以色列SOLCON公司的中压软起动设备在竟标的过程中，以优秀的性价比获得标的，进一步拓展在油汽管道行业的应用。在大港-济南-枣庄成品油管道中，同样获得管道专家和项目管理人员的认可。
广阔的管道运输前景，迎来管道行业的又一个建设春天，为软起动的应用提供更加宽阔的舞台。
6．软起动器同类产品的选择
    现代社会用电设备多，而且电力资源紧缺，中、大功率的电动机直接起动给同网供电的其它设备的安全、可靠运行带来威胁，同时也造成过大的起动能量损耗。所以对电机直接起动有以下限制条件：
１）生产工艺设备是否允许电机直接起动；
２）低压电机的容量应不大于供电变压器容量的１０％－１５％；
３）起动过程中的母线电压降△Ｕ应不大于额定电压的１５％。
    对于中、大功率的电机一般都不允许直接起动，而要求采用一定的起动设备，完成正常的起动工作。其实，在优秀的工程建设方面，除上述保护别的电气设备的运行外，在满足上述条件外还应更多的保护自己，这样才能算是一个完备的优秀工程。
6．1 常用的电机起动方式：1) 直接起动; 2) 降压起动; 3) 变频起动。
6．2 直接起动引起的电气或机械方面的问题
电气问题：1.冲击电网，使电网电压下降，导致同一供电系统下的其它设备不能正常工作。2.较大的冲击电流（可达5-7倍的额定电流）破坏电动机的绝缘，降低电动机的寿命。
机械问题：1.过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短寿命，影响精度。如使联轴器损坏、皮带撕裂等。2. 造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。
    综析，直接起动引起的电气或机械等方面的特性较硬，甚至是破坏性的，主要因素是起动时的冲击电流过大。
6．3 电动机软起动器的分类（以降压或限流器件划分）
1）星/角变换装置---------------星/角软起动器
2）串联电抗器-------------------电抗器软起动器
3）自耦变压器-------------------自耦变压器软起动器
4）电解液--------------------------液阻软起动器
5）磁饱和电抗器-----------------磁控软起动器
6）晶闸管--------------------------晶闸管软起动器
7）变频器--------------------------变频软起动器
从1）-7）的排序过程中，不难看出电机起动方式的进化进程，目前晶闸管软起动越来越受到工程技术人员的青睐。
6．4 软起动器对泵类负载的应用优势
1）保证电网压降低于１５％的规范要求，不影响其它用电设备；
2）克服管路系统的“水击或水锤”效应，延长管道的使用寿命；
3）延长工艺设备（如电机、泵、阀门等）的使用寿命；
4）特别是输油气管道系统，更有效的延长管道的使用寿命，降低起停泵或倒泵对管路系统的压力冲击，降低安全隐患，保证生产的安全、连续运行。
综述，无论是输水还是输油气管道，管道应力的活动都应保持在一定的微小范围内，限制管道的管壁的疲劳度，同时也保护了管路的防腐功能。
6．5 软起动设备的选择
    在选择和使用某一个设备时，要综合各个因素考虑，给予正确的评价。如水电阻软起动器和晶闸管软起动器，在首次投入资金的对比中，水电阻占明显的优势，但是从优秀的设计、长远的应用来说，固态晶闸管软起动器占优势。水电阻虽然价格便宜，但后期的投入，维护工作量大，而且液体电解质在工作过程中有挥发，对周围电气设备的裸露触头有污染，易形成微小电解电池效应，加速触头老化，结垢，给其它电气设备带来不利的影响。固态晶闸管软起动器虽然产生谐波，谐波含量抵达千分之几，足见谐波含量远远低于国家GB/T14549-93标准百分之几的要求。究其原因，软起动晶闸管产生谐波的机理和变频器产生谐波的机理完全不同而异，整流或逆变是利用管子的通、断两种状态来实现，而软起动中的管子是从初始态实时渐变到终态的过程，因此，产生的谐波含量远小于整流或逆变类的设备。而固态晶闸管属于免维护产品，技术含量、可靠性高，方案设计灵活。从长远的设备应用来说，固态晶闸管软起动器具有广阔的应用前景，同时代表了软起动标志性的产品。
7．结论
    随着社会经济的发展，社会和企业对安全生产的观念提到一定的高度，对软起动器设备的使用有了深入、公正的评价，企业决策者和项目投资的管理者慢慢的解除对该产品的投资资金的围困，相信在不久，固态晶闸管软起动器将得到广泛的应用，同时，为企业的生产担负起保驾护航的重要角色。与时俱进，创造和谐的生产过程，需要相关人员的共同努力！

浔之漫智控技术（上海）有限公司经销/CO-TRUST科思创西门子PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件：原装进口电机，电线，电缆，希望能跟您有更多的合作机会。我公司经营西门子全新原装PLC；S7-200S7-300 S7-400 S7-1200 触摸屏，变频器，6FC，6SNS120 V10 V60 V80伺服数控备件：原装进口电机（1LA7、1LG4、1LA9、1LE1），国产电机（1LG0，1LE0）大型电机（1LA8，1LA4，1PQ8）伺服电机（1PH，1PM，1FT，1FK，1FS）西门子保内全新原装产品‘质保一年。一年内因产品质量问题免费更换新产品；不收取任何费。欢迎致电咨询。