6ES7136-6AA00-0CA1型号介绍

应用背景
　　聚氨酯涂料属于一种新材料领域建筑防水材料，技术含量高,由于其具有环保，无污染、防水效果好、涂层弹性好、粘结力强、抗老化等特点，使其在建筑防水领域得到了广泛的应用。项目分为一、二期，长远规划为10万吨/年，目前是一期年产15,000吨环保型聚氨酯涂料生产线，全厂自动化系统采用了GE的PPS系统。为国内已投入运行的生产线中投资规模大，控制**的项目。
　　

客户需求
　　项目工期紧，控制系统立项到完成现场实施只有近4个月的时间。控制工艺复杂，这就要求系统具有简单、方便的特点。还要具有以下特点：
　　1、稳定，要保持连续生产。
　　2、高开放性和**性，希望选用具有技术的产品，同时由于规划的需要，要求产品有好的开放性和拓展能力，以便以后进行扩建。
　　3、价格和产品的性能也是用户关注的两点。

人机界面部分：
　　 采用新的 PPS（Proficy Process System） 软件，共设两台站，一台为工程师站（工程师站兼操作员站），另一台为操作员站兼历史数据站运行Proficy Historian及软件。工程师站的主要功能在于实现过程系统控制策略的设计、开发和文档生成以及可视化显示画面组态，工程师站还能够兼操作员控制台使用。操作员站兼历史数据站负责提供可视化显示画面、趋势图、PID 面板和系统的报警列表以及历史趋势的记录功能，操作员能够对过程控制器进行监视控制并确认报警，操作员站界面选用了代表当今的HMI软件Proficy HMI/SCADA–iFIX。
        

控制器部分：
　　采用一对冗余的PACSystems RX7i控制器,通过以太网与上位机连接。GE公司提供的PACSystems RX7i　控制器是一款行业的高性能控制器，主频高达600MB，用户内存可达64MB，数据同步速率可达2.12G波特率，每一个扫描周期同步2次，主、从控制器可真正做到无扰切换。控制逻辑组态符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模块。支持高速冗余，备用控制器等待在热备状态、作为主控制器的镜像。支持100Mbps EGD 以太网 I/O协议，以实现在子系统控制器和系统可视化软件中通讯。
       

 I/O 卡件部分：
 　　采用GE公司的VersaMax I/O模块。VersaMax I/O具有导轨式安装，维护方便、支持热插拔、可自动配置（不需要硬件组态就能被系统自动识别）等特点。采用这种解决方案既满足了用户对连续运行稳定、可靠的要求，又满足了用户节约投资成本的意愿。卡件种类包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。
　　

控制工艺
　　生产过程包括了原料储罐、原料计量、原料配比、反应釜加热升温、反应釜真空、反应釜降温、出料计量等控制。需要控制的对象包括储罐、原料计量槽，泵槽连锁、反应釜温度压力控制及连锁以及变频控制等，在整个过程中，温度、压力及原料配比控制尤为关键。控制方案涉及到自动、手动、配方管理、微控、滞后、连锁等控制手段。其中，典型的工艺方案摘要如下：
　　1) 甲组分生产工艺
 　　将聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反应釜，搅拌升温，真空脱水至含水<0.15%后降温，投入异氰酸及阻聚剂，聚合反应后降温，真空脱泡，出料包装入库。
　　2) 乙组分生产工艺
 　　将煤焦油、含水多元醇废液、氯油、填充料投入反应釜中，升温搅拌，经真空脱水后，冷却降温，投入不含水多元胺及各类助剂，搅拌均匀后，出料包装入库。
　　整个控制系统具有：
     　 1) 方便美观的操作员站界面。系统工艺图如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1：真空系统图

　　　　　　　　　　　　　　　　图2：原料储罐系统图
　　2）集中的历史数据库。系统采用统一的数据库系统记录过程实时数据和报警事件信息。
　　3）系统采用冗余的高性能控制器，确保了系统的稳定运行。
　　4）易扩展性和开放性。系统可以根据需要增加控制器和操作站，并且不影响原系统的运行。同时，系统具有很好的开放性，可方便的与第三方设备通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。
　　

实施结果
　　采用PPS方便了系统控制策略的生成，采用统一数据库变量名，简化了系统开发和维护的时间。高性能的控制器提升了运行效率，提供的解决方案大程度的保护了用户的投资。同时，由于PPS 系统良好的拓展性，确保了用户能够顺利实施二期项目。随着用户对 PPS 系统的不断熟悉，可以预期，PPS 系统更多的优点将不断被用户应用于生产过程中，给用户带来更大的利益，同时也为GE带来更高的声誉。

关于GE智能平台
　　GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制和嵌入式领域的软硬件产品、服务以及技术。我们为用户提供一个独特的、灵活的、超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防以及通讯等领域，获得持续的竞争优势。GE智能平台总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔，是GE企业解决方案业务集团的一员。需获取更多详情，请访问www.ge-ip.com。

关于GE企业解决方案
　　GE企业解决方案通过提供集成的解决方案帮助客户提升生产力和收益，这些解决方案涵盖了传感器和无损检测、安防和生命安全技术、电力系统保护和控制以及工厂自动化和bbbbbded计算系统。企业解决方案的高科技、高增长的业务包括传感与检测技术，安防，数字能源和智能平台。世界各地60多个国家的17000多名员工为客户解决各种问题。

　任务和目标
　　展览大厅的照明控制器的用途不仅依据每天的时间安排来变更，而且还要依据每年的时间安排来改变，因此照明控制器必须满足各种不同的要求。
本文将介绍灯光控制器在多功能厅中的应用，如汉诺威Deutsche Messe AG展览公司的4，14和25号大厅。照明控制器用SAIA PCD来实现。近完成的一个工程是4号厅的照明控制，该厅经常需要通过改变照明来满足不同场合的需求。.

该工程技术规范包括以下要点：
·在适当的时候各个位置应有正确的照明
·节能，经济运行
·在中央显示控制面板应操作方便
·简单，灵活的定义不同照明的配置
·快速定位和恢复任何故障
该厅的照明有640盏灯，它应能通过由用户定义的照明菜单配置单独或按组显示。

实现
　　该项目由汉诺威的系统集成商Kruse Schaltanlagenbau GmbH完成。
　　大厅内640个灯分为4个部分，在这4部分中，SAIA PCD4系列控制器通过S-BUS使其相互连接以形成主-从站系统。
　　整个照明既可以通过每个部分的控制单元启停，也可以通过大厅的服务面板进行控制，这取决用户的选择。系统的操作和配置非常方便，不需要有编程知识，只要在电脑监控系统中用鼠标点击即可。
　　监控系统显示了大厅所有的照明总览并允许对个别灯光的控制。
　　通过监控系统可以选择多达32组照明电路的配置。
　　定义的组可以从每个子系统,或从控制面板上或监控系统中控制，每个组的开关状态都显示在所有的控制单元中。
　　SAIA PCD4设备的主要任务是监控和控制照明组，而且当主计算机关闭后也能对其进行操作。

主要优点：
·灵活定义照明组和照明菜单
·监控整个大厅各个灯光的工作状态
·快速浏览所有的操作和故障信息，开关状态和操作模式
·简单，灵活的定义不同照明的配置，
·快速定位和故障恢复。
·软件支持所有的操作模式。
·紧急手动操作：本地开关处理，大厅服务操作盘及主计算机上操作。

一、引言

　　连云港天缘食品有限公司近新建一座大型冷库，它先后分两期实施。2006年竣工的一期工程为三层，容积23000M3，容量5500吨（按肉类计算－－下同），2007年竣工的二期工程为四层，容积35000M3，容量8500吨，共计14个冷藏间，总容积58000 M3，容量14000吨；另有冻结间4间，计40吨/日。冷藏间设计温度为-22℃；冻结间原设计为-25℃，后来将冷风机面积增加，实际能达到-30℃以下。

　　该工程由国内贸易工程设计院设计，制冷工艺安装工程由烟台冰轮集团施工。原设计制冷工艺部分是手指令程序控制，计算机辅助管理。后来我们将制冷工艺系统改为全自动程序控制，由冰轮集团配合我们对图纸作了部分修改。

　　冷库制冷系统有氨系统和氟系统两种。在小型冷库中一般使用氟系统，它能比较容易地实现自控；大中型冷库用的则是氨系统，由于氨制冷对安全性要求较高，而以前氨的自控元器件不过关、控制技术不成熟，搞自动化的较少。现在，随着技术进步和计算机的发展，利用信息技术改造传统的制冷工业已经成为可能。目前，有一些新建的冷库在上自动化，我省苏南就有二、三个中型氨系统的自动化冷库，但设备都是全进口的，利用国产设备实现氨系统冷库全自动控制的，连云港天缘食品公司冷库在我省还是个。

　　冷库采用计算机自动控制其制冷与配套动力系统，可以保证了制冷设备和系统稳定、可靠地运行，达到高效、节能、安全的目的。据冰山集团（原大连冷冻机厂）的资料介绍，自动化冷库较传统冷库一般可节电21％。天缘食品冷库的机房（含二期容量）和一期库房于2006年1月开始安装，4月中旬进行自动控制的调试，5月中旬完成；2007年8月二期库房竣工后并入使用。至目前为止已接近两年，自动运行情况较好，对出现一些问题，及时作了适当地修正，证明对氨制冷系统自动控制是完全可行的。初步核算一年多来单位容量耗电量约为0.25kw.h/吨.日，是普通冷库耗电量的二分之一至四分之一，低于国家二级企业规定的标准0.3kw.h/吨.日，而且98％以上是用的低谷电，大大地降低了生产成本。
 

二、冷库制冷系统与设备配置：

　　2－－1、系统配置

　　制冷系统分-35℃、-30℃、-10℃三个。-35℃系统用于冻结间，-30℃用于冷藏间。这两个系统采用配搭式双级压缩循环，共用一个中间冷却器（-10℃）和同一高压级；高压级还用于-10℃的空调系统，它通过两个卧式蒸发器为加工间夏季空调提供-3—2℃的乙二醇溶液－－目前-10℃系统暂未上马。

　　2－－3、制冷系统特点：

　　2－－3－－1、两个低温系统采取配搭式螺杆机双级压缩。单机双级螺杆机大多是国外的产品，价格十分昂贵，而采用螺杆配搭式双级压缩可以以较低的投资，可以取得同样的效果。具有节省系统的运行费用、降低了压缩机的压缩比、容积效率提高的优点。本工程由于把-35℃、-30℃的高压级与-10℃系统合并为同一系统，比起其各自为独立的系统，可以大大减少压缩机组的使用台数，并使得压缩机组在部分负荷下的运行概率减低，增加系统的运行可靠性，并节约了能耗，节省了投资。

　　2－－3－－2中间冷却器使用了二次节流完全冷却方式。该方式在国内刚处于起步阶段，其优点是可以减少节流过程中的不可逆损失，减低了低压循环桶的供液温度（传统的一次节流中间冷却器盘管温度比中间温度高5－7℃，而二次节流完全冷却向低压循环桶的供液温度即为中间温度），从而提高了低压级的产冷量。二次节流的中间冷却器它除作低温系统的中冷外，还兼作-10℃系统的循环桶，附带了部分负荷，使单位功率的制冷量增大，系统运行费用降低，能取得更大的节能。由于没有了独立的中间冷却器，使制冷系统的管道简化了许多，也减少了初始的投资。

　　2－－3－－3、安装了蒸发式冷凝器，节约了水、电能的消耗。

　　2－－3－－4、系统中安装的‘多点自动空气分离器’，能够连续不断地将不凝性气体从设备中分离出来，以维持系统工作的经济性。

三、冷库自动控制情况：

　　3—1、综述：

　　冷库自动化由制冷工艺系统的自动化和贮藏系统的自动化两项构成。目前，我们所做的只是制冷系统的自动化－－-它包括自动运行控制、实时监测、自动保护、数据的采集与处理，以及报表的自动生成。

　　新型的工业自动化控制系统是以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统。现代冷库制冷系统自动化的概念，应当是利用信息技术为依托，通过各种检测和控制器件，按照制冷工艺的要求，组成一个较为完善的自控体系，使其在没有人直接参与的情况下，对受控对象及生产过程的运行状态实时监控，使设备与工艺系统按照预置的程序运行，并能自动保护。同时，对使用者提供人机对话界面, 能够显示各种参数的动、静态画面。可以打印、输出报表，进行相关数据处理和历史记录地追忆。在授权的情况下，能自由设定系统的运行状态。

　　PLC(Programmable Logie Controller)是一种非常成熟的工业控制器，已被广泛地应用于工业自动化控制。它用一台专用工业控制计算机作为上位机，与主控柜上的PLC、机组上的PLC和设备上的PLC通过通讯电缆将数据采集、显示，实现对设备的监测、控制、参数调节以及报警等功能，并可自动记录设备运行的参数数据及报警情况，以备查考。

　　3－－2、控制系统的结构：

　　控制系统采用工业总线型网络，保证各节点之间的可靠通讯。系统为集中监控、分散控制的控制模式。

　　整个控制系统可划分为三个层次，即监控层、控制层和设备层。

　　3—2—1、监控层：由一台配备了组态软件的专用工控机，负责下位机（多个PLC）的集中监控和系统的参数配置、管理。在微机上显示各个监测点动态模拟画面、对系统的数据自动生成表格、定时或人为输出到打印机打印，并可在授权的范围内进行设置点的数据设置。

　　硬件配置：监控计算机、打印机、通讯卡、通讯电缆等。

　　软件配置：系统软件（bbbbbbs/xp的操作系统），监控组态软件。

　　3—2－－2控制层：控制层由多个PLC组成，每个PLC都是一个独立的子系统，负责对本地设备即PLC的I/O点进行数据采集和控制。

　　通过通讯网络将所有相关的数据上传给上位监控机。

　　主要硬件设备：PLC控制器、通讯卡、通讯电缆转接器、人机界面、接口模块、通讯电缆等。

　　软件：PLC编程软件、人机界面组态软件、应用软件。

　　3—2－－3设备层：设备层在整个控制系统中处于底层，是整个控制系统的关键环节，是控制系统的执行机构和数据采集部分。主要包括执行器、检测单元。如果将PLC比作人的大脑，那么执行机构就是人的手、脚，而检测元件就是人的眼、鼻、耳。

 3－－3、系统控制功能

　　3－－3－－1、制冷压缩机的控制

　　制冷系统采用自动型制冷压缩机，它是整个系统的关键设备。机组采用PLC 控制，每个机组使用一台PLC来控制本机组的运行，并进行保护。

　　机组的人机界面可以就地显示制冷压缩机组的运行参数，如排气压力和温度、吸气压力、供油压力和供油温度、滑阀位置、开机次数、累计运行时间、主电机电流等。

　　机组上的PLC根据系统的需冷情况、吸气压力的变化自动调节压缩机能量滑阀的位置，使机组运行处在佳的工作点。

　　机组的界面能记录后数次故障的情况，包括发生的时间、故障类别、故障时的数据，这有助于维修人员对发生的故障进行分析。

　　机组具有完善的保护功能。它有排气压力超高、油压差低、油温高、吸气压力低、主电机过载、油泵电机过载、吸气过滤器前后压差过大等保护与报警功能。

　　为了实现系统的自动运行和适应调试与维修的需要，制冷压缩机的人机界面上设有‘本地’和‘远程’两种控制方式。当 控制模式设为‘本地’ 时，压缩机的开停由人工控制；当控制模式设为‘远程’时，压缩机的开停为自动；如果系统运行状态为‘自动’，压缩机设为‘本地’，系统不能开启压缩机，整个系统不能自动运行。一般情况，系统运行状态为自动，压缩机应设为‘远程’。

　　3－－3－－2、系统的控制

　　整个制冷系统设有‘自动’和‘手动’两种运行模式，可由‘系统配置菜单’选择“投入”模式。当系统处于‘自动运行’模式，压缩机设在‘远程’状态时，系统的开、停是根据库温和生产指令执行的，这时循环水泵、蒸发冷、冷风机、低压循环桶泵、压缩机都是由系统PLC按自动程序，判断系统的要求自动工作的。当系统处于‘手动’运行模式，压缩机设在‘本地’状态时，系统PLC不根据库温发出开停机的指令，水泵、蒸发冷、冷风机、低压循环桶和压缩机的开、停都由人工进行手动操作。手动操作和一般的手动冷库相同，不同之处是所有的开关是在PLC的人机界面上操作，或在计算机的显示器上点击‘鼠标’进行，使得操作更加简单方便。

　　3－－3－－2－－1、蒸发式冷凝器和水泵的控制：

　　可在组态界面选择手动、自动运行方式。自动运行方式具有‘夏季’和‘冬季’两种运行模式可选。自动运行时根据机组运行信号和冷凝压力自动控制水泵和蒸发式冷凝器的投入台数。当冷凝器的所有风机、水泵全部开启，冷凝压力高于1.5MPa时，报警停机电流保护。

　　冬季运行模式，根据冷凝压力依次先开各台冷凝器的风机，风机全部开启后再开各冷凝器的水泵；并可冬季根据负荷采取干式运行。

　　3－－3－－2－－2、中间冷却器及低压循环桶的液位控制：

　　采用丹麦Danfoss公司的氨用SV4（伺服控制器）+PMFL（液位调节阀）+AKS38（浮球液位开关）控制供液和液位，当液位超高自动报警－－循环桶液位超高与压缩机组连锁。容器上装有磁浮子式液位计和压力表，由远程液位变送器与压力传感器和计算机连接。

　　氨泵的控制，根据系统实际负荷控制氨泵的开启台数。氨泵与冷风机供液电磁阀、回气电磁阀及压缩机连锁，设有氨泵压差过低、氨泵缺液及电机过载短路等保护措施。并按照均匀磨损自动替补的原则自动换开氨泵。

3－－3－－2－－3、自动空分的控制:

　　自动空分单独采用一台PLC进行自动控制。空分和压缩机运行联锁，在压缩机运行时自动放空。多点式空分可以对系统进行实时监测，对各个管路进行巡检放空。

　　3－－3－－2－－4、库温的控制：

　　考虑到冷库面积较大，温度波动较大且分布不均匀，故每间冷库设二只‘温度传感器’（中德合资久茂德牌），库温取两者的平均值。并将温度值输送到控制系统的PLC和主机，利用库温控制压缩机的开停，并可进行库温超高报警。

　　3－－3－－2－－5、冷风机除霜控制：

　　除霜控制设有手动和自动定时除霜两种选择（除霜时间及除霜间隔时间可根据实际情况自由设定）。由于热氨除霜存在一定的危险性，故除霜系统全部采用Danfoss的EVRA电磁阀和PMLX主阀（两级开启）进行**控制。手动和自动除霜方式指除霜的指令是由人工发出或系统根据间隔时间自动发出，整个除霜的过程（即对供液电磁阀、回汽电磁阀、热氨阀等的开关及延时）可以由程序自动完成的。
　需要指出，由于氨具有一定的危险性，即便是非常可靠的自动控制系统，也需人来监护，仍要定期或不定期的进行巡视，以保证系统更加可靠、安全地运行。

　　系统加氨、加冷冻机油和放油因操作频率很低，仍用手动操作。
 

四、经验教训与问题：

　　4－－1、需要有性能可靠的监控工具和程序软件。 氨制冷系统对安全性要求较高，它的自动化控制比用于其他工业的控制复杂，所以选择可靠、**的控制器材和控制方式非常重要。PLC是以中央处理器为核心综合计算机和自动控制等**技术发展起来的一种工业控制器，是取代传统控制模式的有效工具；而基于PLC的SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)－－-数据采集与监视控制系统，为我们提供了一种可靠、灵活的监控方式。

　　编制程序是一件细致而艰巨的重要工作。要求与制冷工艺人员密切配合，以装置的整体为受控对象，综合考虑运行中各种参数之间的关联和影响，以保证其在任何条件下，它都是一个符合实际的、安全的和节能的佳操作程序。

　　4－－2、自动系统控制元器件的可控性、可靠性是整个系统自动安全运行的关键。Danfoss公司的阀门质量可靠，并有良好的技术支持和售后服务，使用该公司的产品，是理想的选择，但资金投入较高。

　　相反，同时安装的还有其他厂家的产品，都出现一些问题，有的甚至不能用。

　　4－－3、采用自动化控制，要求系统必须十分干净。为此，我们将管材全部作了酸洗、钝化处理。即使如此，仍可能有点杂质，需要检查清洗。

　　Danfoss阀门的易损件（如线圈）要有备件，因为进口的手续非常繁琐，需要较长的时间，必须早有准备。

　　4－－4、自动化的设计与安装要选择有实力、经验的承包商总包，并要求他们有优良好的售后服务，以取得技术支持。施工时好连电控柜的制作和电缆的敷设都由一家负责，减少施工单位之间的扯皮。

　　4－－5、冷藏系统的自动化运行较容易，冻结系统的自动投入相对繁琐和困难。因为冻结间不经常使用，该系统平时的压力较高，而厂家所产‘配搭低压级’配备电机较小，要求Te ≤-25℃（0.5bar）时才能满载运行，需要先用高压机作单级拉低温系统，而后，再转为双级拉中冷。因此，在拉-35℃时，有时需要手动操作，先将低压系统的压力降下来。

　　4－－6、自动化与用电避峰有矛盾。自动化的程序要求以库温为指令启、停设备，而单位大多要求在低谷时间用电。当然，按时间设定程序也可以做到避峰操作，但用‘鼠标’点击也很方便，因此在某种程度上说，还要人工干预。

　　4－－7、原设计压缩机单机排气量过大，使高低压机的排气量配比不尽经济合理。一般说在Te≥-40℃时，高、低压级的排气量的配比以1：3为宜，而现在我们只能配为1：2。如果多装几台LG16机组，可以使自动控制的配组更加灵活。

　　4－－8、除霜操作虽然可以选择‘自动’方式进行，但因热氨除霜有一定的危险性和防止水冲霜时管道会溢水等问题，一般还是以手动除霜为宜。为此，我们现在只采用水冲霜，但在用水冲霜时，需开启回气阀，以防“液爆”