西门子模块6ES516-3AN02-0AB0型号介绍
| 全集成自动化控制系统 — TIA在电厂输煤控制中的应用 |
| 项目简介火力发电厂锅炉的单炉/单磨燃煤的计量准确问题一直是 影响电厂发电成本正平衡统计的顽症，更是燃煤发热量和 锅炉燃烧效率统计计算尚无法解决的棘手问题，大多数早 期的火力发电厂都因此存在着生产成本核算方面的问题。某 电厂曾委托本公司对该厂的输煤控制和入炉煤计量系统进 行全面改造，以解决生产成本核算问题。鉴于该工程要在 整个电厂正常发电的情况下进行，且改造的内容比较大, 涉及的面比较广，因此决定分两步对该项目进行改造，先 期进行输煤控制系统的改造，而后进行输煤入炉煤软测量 的改造，以期终达到单炉瞬时燃料计量及动态生产成本 核算的目的。配置及设备特点该电厂的输煤工艺系统比一般的火力发电厂要复杂得多, 它先后由一、二期工程来构成现在的输煤系统，两个系统 之间即独立又有相互交叉的工艺连接，同时要为六台发电 机组供煤。虽然本次仅涉及煤场至入炉煤斗之间的输煤控 制系统设备改造，但为了安全可靠地实现改造，又不影响 所有机组的正常运行，因此将该项目分两步进行；步 先将输煤控制系统改造，而后再将入炉煤计量部分改造, 本文所介绍就是部分的内容。其工艺布置如图：各工艺段所包含的设备有输煤皮带机、叶轮给煤机、往复式给煤机、碎煤机、滚轴筛、带式除铁器、圆盘除铁器、精 细除铁器、犁煤器、切换挡板、拉绳开关和跑扁开关等组 成。其它如撕裂，打滑，堵煤等保护开关均不进本控制系 统。系统结构根据现场的实际状况和输煤工艺控制的技术规范要求；我 公司推荐采用SIEMENS TIA的系统结构。以满足输煤系统 狭长的输煤栈桥在一侧布置的电缆桥架，该桥架既要敷设6000VAC动力电缆，又同时要敷设控制和通讯电缆，因此 电缆周围的共模和差模干扰信号必然要影响控制系统的通 讯质量，甚至于使得控制系统不能正常工作。为此我公司 选用 PROFIBUS-DP现场总线来组成网络。用光电交换机 OLM来完成与主控制器之间的信号交换，因为采用了光 纤传输通讯，可将电磁场对通讯设备的干扰影响降至低 程度，真正达到阻断干扰的目的。它以主控制器AS-417-2作为主站，通过以太网交换机 ESM连接到四台安装有以太网卡CP-1613的工控机上，每 台的HIM系统界面选用WIN CC V5.2版本，主控制器除了 自身带有的 PROFIBUS-DP 接口外，另外又配了一块 PROFIBUS-DP模件；这样可以组成两个相对独立的光纤 环网，亦便于两个输煤系统的布置；一个接口连接一期输煤系统上的六只OLM光电交换机，另一个接口连接二期输煤系统上的五只OLM光电交换机。其系统拓扑图如右图。结束语由于工艺控制技术规定的要求，所有控制设备都必须配置 就地控制开关按钮，因此这里选用了开关按钮盒作为就地 控制所需。但由于按钮盒与电机启动器不能在Asi层之间 直接进行相互通讯，而必须通过主控制器方能完成它们之 间的数据交换，为此这种配置不能满足就地后备控制的技 术要求。SIEMEN现场执行器MOTOR STARTER的停产是 本方案的大遗憾。本控制系统由于当时存在经费问题，没有选用H型冗余控制器，应该是本控制系统不足的地方。另外该项目是老厂 改造项目，有些控制设备不能作彻底改造，亦带来了些须 遗憾。对于像输煤系统的控制如果能在新建厂设计时就将 控制与电气高、低压开关、变频设备、燃料计量一起整体 考虑，那将是一套很完整的TIA系统。 |
前言：
农业自动化是近几年来，在全球范围内积极推广的使用方向。通过自动控制的技术运用于国民经济的产业，帮助农业生产更快地提升效率。目前，在农业自动化技术中运用较多的是温室控制、自动排灌控制等控制应用。
现代农业灌溉带来的新问题：
在地广人稀的现场作业环境中，人为的工作效率已经远远不能满足规模化生产的需要。然而对于现场地质环境的限制，有线的控制系统不能很好地在农作物的种植现场实施开槽、布线、安装等一系列传统的步骤。
邦纳DX70工业无线网络系统成为现代农业灌溉上定时器
针对于此，邦纳公司推出的DX70无线网络系统，能够很好地应对现代农业对自动化技术提出的特殊应用需求，工业无线产品的优势在农业生产中的应用凸显而出。
邦纳的DX70无线网络系统在农业生产中的应用之一就是自动灌溉。通过安装布置于各个种植区的无线网络产品，将控制信号传递到灌溉用的电动阀门上。长传输距离可达3.2公里的邦纳DX70 工业无线网络产品，非常适用于农作物的现场应用。
邦纳无线定时器的实现方案：
灌溉中使用的DX70无线网络系统
在自动控制灌溉的过程中，管理人员若发现出现旱象的地段即可用工业无线产品DX70发出控制信号，控制电动机和水泵喷灌。当喷溉水量达到要求时，再次通过无线装置发出控制信号，停止灌水。由PLC采集泵的运行状态和其他液位等数据，并驱动灌溉阀门的开闭，邦纳无线系统完美的实现了泵站监控和水泵控制的功能。同时也实现根据稻田水分蒸发情况自动决定供水或停水的无人值守自动灌溉系统。
分布于各个种植大棚的无线装置，不仅能够定时、有序地进行灌溉。同时也可以做为温度的传输装置。可以进行温度信号的传递，一旦达到临界点的时候，需要发生警报信号，进行相应措施，信号通过Data Radio实现信号中继，真正的实现了自动灌溉。邦纳无线网络系统成为农业自动化领域一个重要的砝码----定时器。
装置在灌水器上的邦纳无线系统
自动化日益发展的，自动化控制所涉及的领域也越来越为广泛，农业作为国民经济中的产业，需要依靠科技应用，促成农作物更快、更好的生长。在这其中工业无线网络产品是不可缺少的重要环节。
邦纳无线网络系统DX70的技术参数：
邦纳无线DX70产品图
Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS) 无线电跳频扩频以及Time Division Multiple Access (TDMA)时分多址控制架构的技术结合, 抗干扰强。
无线工业级I/O 系统, 4 路开关量I/O, 2路模拟量I/O, 连接信号丢失输出
网关与节点为双向数据传输, 包括数据传输的应答
坚固的外壳, 防护等级为IP67
即插即用
2.4 GHz 频率
内建信号强度指示
内置或外置天线可选, 天线种类繁多
超远距离3.2 Km
总结：
邦纳DX70无线网络系统在实际中的应用中，适用于各种已有的传感器安装，减少了布线距离增加的成本，解决了现场布线障碍 (高架桥路, 桥梁, 河流…)及生产中断或是在室外工作的限制，并且解决了需要耗时耗力的布线及现场的环境如灰尘等问题。该产品可以应用到许多行业及自动化领域的多种信号输入输出而无需布线的场合。DX70无线网络系统的出现，将为国内传感器市场带来更为广泛、高效的产品应用。
据有关机构统计，使用无线传感器和使用有线传感器相比，在应用条件和输出结果相同的情况下，总体的应用成本后者将是前者的3倍。因为有线不可避免布线和开槽这些常规操作，而无线的传感器将更为自由、方便地使用。相信，随着应用理念的提升，更具性价比和实用性的无线传感器将会被越来越多的国内企业所接受。
附：
1．FHSS-无线电跳频扩频技术: 载波频率受一个伪随机码的控制，在其有效工作带宽范围内，按PN码的随机规律不断改变，实现频谱扩展。同时在接收端，接收机的频率合成器受相同的伪随机码控制，并通过同步措施，保持与发射端的跳变顺序一致， 终实现双向通讯。 跳频的优点是抗干扰性能强，相比其他单一频率通讯方式（例如数传电台），一旦在某个时间点上通讯受到外界噪声干扰，便可以主动跳变到其他频道上继续通讯。
2．Data Radio 是串口线的完美替代者,实现信号中继，消除地形所带来的对无线通信的影响。
一 前言
ACS6000SD是advant control system 6000 synchronous drive的缩写。ACS6000SD是ABB公司出品的大功率同步电动机所使用的中压传动无级调速系统（简称中压传动系统），它允许用在同一个直流母线上带多个整流单元和逆变单元，从而来实现拖动多个机械设备的功能。它所使用的功率元件是IGCT（Integated Gate Commutated Thyristor），是一种大功率，高电压的功率元件。我公司采用的ACS6000中压传动系统是作为拖动穿孔机的两台4000KW同步电机变频调速装置，其进线电压是50Hz交流3160V，中间的直流电压为4850V，输出电压为32.33~40Hz交流3150V。
二 硬件组成
本厂的ACS6000中压传动系统包括两个ARU（Active Rectifier Unit）整流单元，两个INU（Inverter Unit）逆变单元，两个CBU（Capacitor Bank Unit）电容单元, 一个VLU（Voltage Limiter Unit）电压限幅单元，两个COU（Control Unit）控制单元，两个EXU（Excitation Unit）励磁单元，一个WCU（Water Cooling Unit）水冷单元和三个TEU（Terminal Unit）动力电缆的连接单元，其中有两个TEU是和COU在一个柜体内，详见图1。
图1
下面对每个单元作详细的介绍
1．ARU（Active Rectifier Unit）整流单元和INU（Interface Unit）逆变单元ARU的作用是将交流整流成直流，INU的作用是将直流逆变成交流。ARU和INU的硬件组成基本上是相同的，唯一的不同就是ARU比INU多两块ASE（Anti Saturation E）防磁饱和板。图2是ARU主回路的电气原理图，其中包括：进线滤波装置L3011、L3012、L3013、C3011、C3012、C3013、R3011、R3012、R3013；项模块G3021、G3031、G3041，每个项模块包括四个IGCT 即VF1、VF2、VF3、VF4，四个续流二极管即VR1、VR2、VR3、VR4，两个钳位二极管VC1、VC2，两个零电位二极管VN1、VN2，两个钳位电容C1、C2，平衡电阻RS1；L3051两个限制电流波动的电感。
图2
INU主回路电气原理图与ARU主回路电气原理图相反，在此就不再介绍。
2．CBU(Capacitor Bank Unit)电容单元和VLU（Voltage Limiter Unit）电压限伏单元CBU和VLU在ARU和INU之间，起到一个直流稳压作用，如图3。CBU主要包括9组2ⅹ1.6mF的水冷电容，以及一个接地刀闸。
图3
3．EXU(Excitation Unit)励磁单元
EXU是ACS6000的励磁单元。EXU主要包括两部分：部分是整流桥，它用的是可控硅整流；第二部分是过压保护装置，它包括几个大电阻，用来保护大电流对整流桥的冲击。
图4
4．WCU(Water Cooling Unit水冷单元)
这套传动系统由于功率大，发热量大，所以采用的是内循环水冷却的方式。通过图3可以看出这套水冷系统是用外循环水通过热交换器来冷却内循环水。为了保证内循环水的导电率低于它的保护值0.5，本套系统还包括一个离子过滤器。
图5
5．COU(Control Unit控制单元)
COU可以说是ACS6000的核心，是整套传动系统的大脑。如图6所式，整个ACS6000传动系统在这里被分成了3部分：一部分是整流单元，由一块AMC3板(Application and Motor Controller)来控制两个整流单元；另外两部分各由一块AMC3板控制一个逆变单元。
图6
6．ACC(辅助控制单元)
它负责系统的控制电源以及系统的辅助控制，包括变压器的辅助信号，电机的辅助信号。
三 ACS6000的操作
1．从ACS6000上电
（1）ACS6000控制电源上电（在ACC1左侧柜门的第二个开关）；
（2）将CBU上的接地开关搬到不接地的位置（开关是纵向的且“GROUNDING ISOLATOR UNLOCKED”指示灯不亮）；
（3）如果手操板（CDP312）上都显示“READY ON”，那么可以按COU1门上的“SUPPLY ON”按钮，等待一分钟；
（4）从COU1左边的手操板上可以看到“DC VOLTAGE”的电压在4300伏到4400伏左右并没有明显的升压或降压，则可以按COU1左边的手操板上的绿色按钮，“DC VOLTAGE”升到4850伏，在COU1右边的手操板上和COU2上的手操板上可以看到“READY RUN”，上电结束。
2．从操作台上电
（1）ACS6000控制电源上电（在ACC1左侧柜门的第二个开关）；
（2）将CBU上的接地刀闸开关搬到不接地的位置（开关是纵向的）；
（3）如果手操板（CDP312）上都显示“READY ON”，则从操作台上可以上电。
3．停止电机
（1）从操作台上停止电机有三种方式：按停止（STOP）按钮、按快停（FAST STOP）按钮、按急停（EMERGENCY STOP）按钮；
（2）从ACS6000上也可以按快关（EMERGENCY OFF）按钮来停止电机；
四 ACS6000的故障处理
1．从CS2的HMI上能检查故障和报警信息,从手操板上可以检查更详细的报警信息；
2．从用户手册上可以检查相应的信息内容；
3．一定要查看故障时间。因为一个故障可能导致其他故障，通过故障时间找到个故障。
4．如果故障比较严重，那么用电脑连接到COU1的branching unit板。检查详细故障信息。
5．看故障LOGGER，并存成.TXT的文件。从故障LOGGER可以看到故障时间。
6．从FAULTED NODE (ARU/INU1/INU2)上传datalogger1和datalogger2。保存这个图片。试着去调查故障的原因。
7．从FAULTED NODE (ARU/INU1/INU2)上传参数。看参数EPLD First fault。把参数保存成.TXT的文件。
8．如果故障在EXU里，那么用电脑连接到CBB板并按照上面的步骤去做。