6ES7211-1HE40-0XB0技术参数

我国是世界上大的纺织国家、拥有10万多家纺织、服装企业。变频器在纺织机械领域中有着巨大的应用空间。纺织机械种类繁多，有纺纱机械、织造机械、针织机械、化纤机械、染整机械等等，一般小功率、低频变频器普遍应用在开清棉机，梳棉机，条卷机，精梳机，并条机以用粗纱机，细纱机和洛简机等，对于织造机械则有浆纱机，整经机等。而变频器在各类机械中的作用且不尽相同，而具有高效、节能、环保的纺织机械是我国从纺织大国迈向纺织强国所必须拥有的技术。现以A186E型梳理机为例，主要工序是开清棉联合机,后道工序是并条机,主要用于加工棉纤维和化学纤维。将前道工序送来的棉（化纤）卷或由棉箱供给的棉（化纤）层进行开松分梳除杂。使所有呈卷曲、块状的棉团成为基本伸直的单纤维状态，并在此过程中，除掉清花工序遗留下来的破籽、杂质和短绒，然后集束成一定规格的棉条，储存于条筒内，供并条工序使用。因为是老机器，在技术方面存在一定的缺陷，电磁离合器由于故障较高，不时出火警，给生产效率和产品质量造成一定的损失，现为了使道夫升、降速平滑，在机械传动中设计双速电机，采用交流变速调速，从而实现道夫升速斜率的任意调节，道夫工艺转速的任意可变功能。这项技术的内容包含了**的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统；**的驱动技术，有变频调速、交流伺服、步进电机等。

    1、改造方案

    根据梳理机运行实践及当前控制领域的水平与发展，确定A186E型梳理机改造的指导思想是：机电分离，集中控制，实时监控。其目的在于将电气控制系统与机械系统结构上相分离，以利于机电系统的维护和修理，将分离式硬件逻辑控制系统改为模块化集中控制，以**梳理机控制水平，增强系统的可靠性；运用智能化技术对梳理机运行进行实时监控，给操作工以指导。A186E电气改造的关键是去掉锡林电机、道夫电机的原有继电器控制系统，采用PLC控制变频器方案。新型控制系统以松下FP0PLC为控制核心，以两台JBA系列变频器为主要控制单元，控制梳棉机锡林和道夫的运转。

    使用了PLC和JBA系列变频器的A186E型梳理机控制系统，实现机电一体化，完成相对复杂的控制。并可节约能耗、实现无级调速、延长机器使用寿命、改善生产工艺，**产品质量，降低生产成本。

    2、变频器控制系统

    变频系统采用JBA系列交流变频器，电机运行时主要有三种速度，分别为：手动速度，低速及标准速度。手动速度用于试车，低速是启动过渡时的电机运行速度，标准速度是电机正常运行速度，通过改变相应参数值，就可以改变电机的运行速度。

    改造前后生产指标

    改造后梳棉机工作稳定可靠，而且能按梳棉机的工艺要求方便地控制梳棉机。可以根据所纺纤维种类和对产品质量要求确定梳棉机的电气参数，包括锡林和道夫的启动时间以及它们的转速等。通过纺不同纤维的试验并综合测试发现，梳棉机的平均产量可达21kg/h，**了近35%。断头率下降40%，减少回花30%，针布轧伤率平均下降50%，生条一级合格率**10.5%，生条重量不匀率下降0.8%-2.4%，并可促进安全生产，降低劳动强度。

    基于GT01触摸屏的PLC控制变频器的控制系统方案在A186E梳理机上的应用，**了单机的机电一体化水平，更为重要的是为**棉纺全流程运行的稳定性、可靠性奠定了基础，保证了全流程连续、同步、平稳运行，使输出毛条长片段、起长片段、甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内，从而保证了成纱质量的稳定性。该机所采用的控制系统，完全可以应用于其它国产传统纺织设备的改造当中。改造后的梳棉机生产稳定，整体性能大有**。改造费用不足6000元，却可较大幅度**A186型梳棉机的技术性能，延长使用寿命，对我国现有5万多台A186系列梳棉机的技术改造具有一定的推广价值。

 自上世纪50年代起，许多研究玻璃窑炉的学者对熔化过程的数学模型发生了极大兴趣。他们认为通过建立数学模型设计窑炉，在窑炉运行中的调整具有重大意义。但是数十年来，真正能用于实际的数学模型并不是十分完善，随着计算机技术的发展，基于CFD（计算的流体动力学）的数学模型才越来越有实用价值。现代控制理论早已非常成熟，但在玻璃工业上的应用，却十分罕见，这是因为玻璃工艺过程十分复杂，人们只能将其视为黑匣子，借助于玻璃窑炉数学模型和仿真器，我们正在找到玻璃生产过程**控制的突破口。

    在玻璃生产的自动控制中，我们必须十分了解工艺过程的条件与玻璃产品质量（按不同产品的合格率分）之间的关系。目前，过程仿真早已被采用，以预估各种工艺过程的影响，例如，窑炉内的燃烧状态、火焰分布、加料及配合料分布、电助熔对液流的影响、温度分布以及氧化还原的影响等情况。而仿真结果可以清楚地告诉玻璃厂家生产过程的水平，而工艺水平的**会相应**玻璃产品的质量。由于有了详细的监控信息，玻璃厂家就可以轻松地了解工艺过程与产品质量的关系，并且帮助他们在佳的生产条件下生产出佳质量的产品。

    LEONARDO软件套装是专门为玻璃工艺生产过程设计的。多年来，该软件在运转的窑炉上进行离线评估和硬件设计上已得到广泛应用，而且这个软件工具也是工程设计和安装在线操作支持系统（玻璃过程仿真器）的基础，并能够支持高性能控制系统（基于严格模型的预估控制系统）。有专家认为LEONARDO的技术突破翻开了窑炉优化设计和过程控制的的新篇章。这套软件的核心部分由GTM-X（玻璃池炉模型）和INCA（IPCOS新颖的控制结构）组成。GTM-X可以在不同的生产线上根据不同的玻璃类型建立数学模型，而INCA则是控制系统的内核软件，它可以用于互相关联的多变量控制系统，是许多**过程控制系统（APC）的基石，它可以和现存的PID、PLC、DCS等整合在一起，在不需改变操作界面的情况下，监督控制生产过程，同时便于操作员的操作。

    玻璃工艺过程数学模型：GTM-X在过去的20年中，实质性的程序研究、软件开发、工业应用与验证已经使新的玻璃工艺过程数学模型GTM-X这个的、**的玻璃窑炉仿真软件现实可用。这套玻璃离线工具软件，包括以CFD（计算的流体动力学）为基础的全方位严格的工艺过程模型。GTM-X不仅可以对稳态过程进行仿真，同时还可以对窑炉的动态行为进行仿真，并为包括燃烧过程、熔化过程、均化过程、澄清过程，以及料道温度调整过程等提供出详细的可显示的信息。而该软件的另一大优势是适用于任何窑炉和料道类型上以及任何的玻璃类型。GTM-X包含了专用的模型和数据库，其中有玻璃模型、燃烧模型、耐火材料模型和实用窑炉技术模型，可方便地用于窑炉的设计、优化和解决故障等。因为它是模块化组态的，用户可根据不同需求自由组态。

    LEONARDO软件套装中，GTM-X是个层次的软件。通常客户提供其窑炉的技术图纸，包括一些材料的性质以及玻璃成分等必要的数据，GTM工程师们根据这些数据建立模型，然后进行仿真，后对模拟出来的数据进行分析。GTM-X不仅可以对窑炉内部的温度液流情况给出相应的数据，同时对鼓泡、搅拌情况、电助熔的性能给出相应的数据显示，GTM-X还可以计算出玻璃液的驻留时间。另外，玻璃生产厂商都很在意耐材的情况，GTM-X同样可以向用户显示出窑炉内耐火材料的侵蚀程度。

   电气设备的检测与控制主要由PLC系统完成，电气开关量及模拟量全部进PLC,包括拉矫机、引锭系统、结晶器调宽与振动、结晶器液位、辊道系统、液压润滑系统等。监控系统根据从现场检测到的限位开关、接触器、光电开关的信号和仪表的检测数据，对系统进行连锁控制。

    计算机操作站通过以太网和远程I/O网络将PLC系统采集的信息集中处理，产生实时数据文件、趋势文件、报警记录文件。主要完成的功能有：（1）操作监控：通过监控生产工艺过程和设备运行状态给操作人员提供必要的操作指导，并可对现场设备进行**控制。（2）报警与事件记录：自动记录故障发生、恢复的时间及关键设备的操作情况，为故障或事故分析提供可靠依据。（3）二次冷却水动态控制：根据钢水过热度、钢水成分、等生产过程参数，在线修正二冷水配水模型。（4）曲线回放：实时显示设备运行曲线并自动记录。

    仪表检测与控制主要对冷却水系统的压力、**、温度进行测量、调节和开断；实时检测结晶器钢水液位，根据液位高低调节拉速。

    服务器主要用于数据库管理，包括冶金数据库、生产数据库、设备运行数据库。服务器采集各操作站数据，对数据按要求进行处理后，提供给下一步的过程控制。

    3 系统和应用软件

    系统软件采用Microsoft公司的bbbbbbs，PLC采用Siemens公司的Step7.0编程软件；人机接口采用Siemens公司的Factorybbbb；1.5级计算机采用Siemens公司的Factorybbbb和Microsoft公司的Access数据库软件；通信采用工业以太网，通信协议遵从IEEE800.2和动态数据交换DDE。

    （1）PLC应用程序

    包括大包回转台旋转及升降，大包称重、测温，中间罐车行走和升降，中包称重和中包液位控制，结晶器液面控制及振动，二冷段汽雾冷却，拉矫机及压下控制，辊道控制，铸坯跟踪、液压润滑系统，定尺切割及铸坯打印等程序。其自动化控制程度高,安全措施连锁多。

    （2）HMI画面软件

    根据工艺要求，设有主菜单、铸流概貌、出坯概貌、拉矫机、结晶器液面、结晶器调宽和振动、大包/中包称重、液压系统、驱动装置运行状态，PLC状态、事故停车状态等近40幅画面。操作人员通过对HMI的监控，可以实时观察到设备的运行状况。及时发现处理设备出现的各种事故和隐患。

    控制系统的特点

    连铸机计算机控制系统不仅技术**、实用可靠、资源共享、易于维护和维修，而且投资少。在传动装置方面采用了全数字矢量变频调速，控制精度高，运行可靠，与PLC通过现场总线PROFIBUS通讯，操作简单、灵活。根据现场控制划分,本系统为分散控制系统，但作为远程站I/O又是紧凑型的控制系统，这样就大量减少了电缆，增强了信号的稳定性和可靠性，因此这套用PLC、微机等组成的计算机控制系统为集中操作、分散控制的系统。

    应用效果

    济钢第三炼钢厂连铸机三电一体化的设计适应了自动化的发展趋势，计算机过程监控系统对于**连铸机生产的自动化程度，保证产品质量，节约能量，降低劳动强度，改善操作条件，**劳动效率，增加生产效益以及维护安全生产都起到了积极的作用。

济钢三炼钢板坯连铸机工程是济钢“十五”发展的重点工程项目，其自动化控制技术已达世界先引水平。济钢三炼钢板坯连铸机工程基础自动化控制系统配置，采用德国SIEMENS公司的S7系列产品组成仪控合一的基础自动化控制级，用于主PLC与从PLC之间相互通讯使之现场设备正常运行的媒介——PROFIBUS总线。

    概述

    第三炼钢厂铸机系统由澳钢联设计，软硬件均采用德国SIEMENS产品，自动化程度处水平。该系统在自动化控制方面分为L1（基础控制），L2（过程控制）两级控制，在网络结构上利用各种专用PLC通信处理器构成不同应用不同层次PLC网络,采用PROFIBUS现场总线控制构成PLC网络,可以实现在线监控和在线编程PLC主要采用S7-300、S7-400及C7系列作为主站，远程I/O、变频器等智能单元作为从站，主站与从站采用现场总线PROFIBUS_DP与从站进行通讯。同时，为了满足各主PLC、各单体设备之间数据的传输，一级系统的通讯网络采用Siemens工业以太网，TCP/IP开放协议，光缆介质，通信速率10Mb/s,采用环形拓扑结构，进行信息的交换。

    系统组成

    1 硬件配置

    济钢三炼钢连铸机的电气设备采用德国SIEMENS公司产品，包括PLC、数字传动装置等。该连铸机控制系统由18套PLC、4台计算机操作站、2台计算机服务器以及远程I/O组成。整个过程监控系统底层为远程I/O，负责对分布的设备进行数据采集及监控；通过以太网可实现各PLC系统间的可靠通讯，通过服务器与管理网络连接以实现管控一体化，可实现与转炉、精炼、外围、质检分析等系统的数据交换。其中，1台PLC用于公用系统的检测和控制，1台PLC用于铸流系统的检测和控制，1台PLC用于拉矫系统的检测和控制，1台PLC用于仪表系统的检测和控制,1台PLC用于辊道系统的检测和控制,1台PLC用于结晶器调宽系统的检测和控制,1台PLC用于结晶器振动系统的检测和控制,2台用于结晶器液位系统的检测和控制3台用于液压系统的检测和控制，2台用于润滑系统的检测和控制，2台用于一次、二次火焰切割机的检测和控制，1台用于铸坯打号机的检测和控制、1台用于去毛刺的机检测和控制。设置了4台彩色智能人机接口，分别放在主操作室和出坯操作室，对连铸机进行动态监视和操作，并打印报警事件。配有一台1.5级计算机，用于生产管理、质量管理、历史数据存放、趋势显示、报表及打印等。其配置与HMI基本相同。

    2 系统功能

    连铸机自动化系统采取“三电一体化”的设计思想，采用德国Siemens公司现在的新高性能的PLC产品S7-400系列，该模块上有以太网接口、MPI接口、远程I/O接口、串行口等，可根据不同的需要，串入不同的通信网络。S7-400内存大，运算速度快，处理大量开关量信号外，还可以快速处理模拟信号。因此在设计本控制系统时，将电控和仪控信号均纳入PLC，充分、合理地共享硬件和软件资源。通过检测仪表、现场限位等采集工艺生产过程和设备运行状态的各种数据，实现过程回路和电气设备的顺序控制。计算机过程监控系统主要完成对浇铸平台、拉矫、ASTC、结晶器调宽与振动、二冷配水、后部辊道自动监控

　　一系统概述
　　纸浆绝干量是影响造纸质量的重要指标，绝干量控制系统以浓度调节为主线，浆料在调浆箱前经过浓度传感器检测到浆料浓度，由中央控制器实现浓度控制，保证进入调浆箱的浆料浓度稳定、准确。送浆**的控制采用电磁**计检测纸浆**，根据系统设定的绝干量和从浓度传感器检测到的纸浆浓度，通过控制**电动球阀，保证输浆管中单位时间流过的绝干浆量和系统设定值基本一致，达到连续稳定控制单位时间绝干浆料上网量的目的。
　　某纸厂涂布白板纸生产线目前有四套纸浆绝干量控制系统，包括浓度变送器、电动调节球阀、电磁**计、电动球阀和DPS纸浆绝干量测控仪等。系统存在以下几点缺陷，造成纸浆质量不稳定，严重影响纸机连续稳定生产。
　　1．DPS纸浆绝干量测控仪对环境的适应性比较差，环境温度、湿度、震动等经常导致测控仪的控制效果变差。
　　2．该测控仪属于专用系统，系统的可开发性和可维护性比较差，当控制系统出现故障时很难判断故障原因。
　　3．测控仪监控功能相对封闭，功能不能满足用户稳定连续生产对纸浆绝干量实时监控的需要。
　　4．该测控仪自成一体，无法实现和其它控制系统的联网和通讯，不能满足用户希望将流送和切纸相联系，构成闭环控制的要求。
　　因此，改造原有控制系统，克服系统中的问题，满足生产对稳定性、可靠性和通用性的需要，已成为当务之急。
　　二 系统要求
　　1．选用的控制系统采用通用设计方案，具有通用性、可靠性、可维护性强等特点。
　　2．控制软件具有良好的灵活性，对控制方式的调整和修改方便。
　　3．系统应具有良好的扩展性，系统规模的扩展简单、方便，对原有控制软件的修改小。
　　4．系统具有良好的网络功能，可以和纸机控制系统联网，实现流送和切纸同步。
　　三 系统配置与功能实现
　　1．本控制系统采用SIEMENS CPU315-2DP配亿维公司UniMAT品牌I/O模块组成，实现浓度信号、**信号和现场控制状态等，经过数字滤波、信号转换等信号处理后，对纸浆浓度和**进行闭环控制，达到绝干量控制的目的。
       

　　2．绝干量集中监控采用SIEMENS操作面板OP270，完成两方面的工作，一是以系统流程图、表格、趋势等形式显示流送系统当前参数，二是对绝干量控制系统的参数设置，包括浓度设置、绝干量设置等。
　　3．绝干量控制系统以PROFIBUS DP方式与纸机控制系统相连接，一方面将绝干量控制系统的实时参数传送给纸机控制系统，在WinCC上显示和存储，另一方面，纸机控制系统将纸机的调节信号发送给绝干量控制器，绝干量控制器自动适应工艺调整，实现纸机控制和流送控制的同步，实现整个造纸过程的动态实现。由此可以对整个控制过程进行配方管理，对不同品种和车速的纸进行快速系统同步，减少工艺调整时间，提供生产效率。
　　4．绝干量控制系统可以实现很多以前系统无法实现的实用功能，包括浓度调节周期设置、手自动施工切换、纸浆浓度多点标定、传感器故障保护、浓度检测的滤波处理等。
　　5．通过本控制系统，可以将流浆泵的控制和绝干量控制集成起来，并直接控制流浆泵变频器。
　　四 使用效果分析
　　水分定量控制系统投运至今，工作稳定、可靠，调节精度优于原来的DPS绝干量测控仪，而且实现了和纸机控制系统的连动，对连续稳定生产具有积极意义，是一款具有竞争力且高性价比的成本控制解决方