西门子6ES7360-3AA01-0AA0技术参数
全手动、无联锁这在一般的化工厂是不可想象且不可思议的,但国内大部分制药厂特别是传统型生产厂家却都是如此。
深圳市德天奥科技有限公司的柔性控制系统ATCS(Advanced Tailored ControlSystem)在某维他命A药厂的成功应用,使维生素B6药厂及一个柠檬酸厂欣然接受了"柔性控制"概念,并采用了新型柔性控制系统ATCS。
我们除了向用户提供整个系统所需的软、硬件产品,还对整个工程提供相应的服务,从系统编程和组态到控制柜的设计和制造,以及现场安装指导,接线和调试等直至项目投产运行.
工艺简介
由于维生素B6药厂及柠檬酸厂规模较大,现仅以某厂的某一生产步骤为例。
Step n的主要设备:加成反应釜、冷凝器、芳构反应釜、分馏塔。
控制策略
在维生素B6药厂,为了实现高分散控制又集中监控的方案,整个工厂在中央控制室内放置了三台操作员站,对全厂相关设备的运行状态进行实时监控、数据采集、参数调整,在11个工段的11个就地控制柜内放置了11个相应的操作员站,实现本地监控和操作的控制方式。这种设计方案特别适合那些由全手动、无联锁改造为全自动、全联锁的工厂。既实现了全集成自动化,又保留了本地监控和操作的传统习惯,可降低对操作员的要求。而工厂的操作员可在保留传统习惯的的快速掌握操作和控制方式。在柠檬酸厂,根据设备的分布特色,配置了二台主控制器,每台控制器各带一路工业以太网现场总线,与所有连接现场设备的分布式I/O站及操作员面板直接连接并进行实时通讯。
柠檬酸厂采用集中控制、集中监视的控制方式,即在中央控制室内放置二台操作员站,但在现场的8个工段仍设置了4个操作员面板,这样主CPU故障或停机,这些操作员面板仍可自动切入,对一些重要的监控画面和控制回路进行监控。分布式I/O站选用专用的有源背板总线,性能可靠。
模块工作状态由模块所带的LED状态显示灯直接指示。采用了模拟量的闭环控制模板,此模板自身带CPU,可起到后备的作用。即当带CPU的主控制器出故障或停机时,此闭环控制器会自动切入而继续工作,此模板具有自优化温度控制算法,特别适合温度控制回路。对一些重要的温,压,流,液的控制回路,采用这种模板,实现了纵向冗余的概念,大大降低了控制风险。由于采用部分设备部分冗余的控制方式,一改以往整个工厂控制系统冗余的控制方式,使整个工厂的控制系统总投资大大降低。
模拟量输入信号大多为4~20mADC的二线制和四线制信号,输出为4~20mADC信号。数字量为干触点或有源信号,部分数字量信号通过安全栅引入,部分脉冲信号也由数字量模板引入。数字量的输出信号由带状态指示灯和外带保护二极管的继电器送至现场仪表。
通讯方式
在维生素B6药厂,中央处理单元CPU集成了ARCNET接口和工业以太网的接口,不仅可与操作管理层直接通讯还可与连接现场设备的分布式I/O站进行直接实时通讯,其采用了高性能的系统总线——-工业以太网和二个星形连接器使得工程师站和操作员站通过与控制器及现场控制单元进行通讯,同一大楼不同机柜的操作员站与不同的星形连接器通过工业以太网相连,可做到站与站之间的后备,即相近的二台操作员站,当一台故障时,在另一台操作员站上可实现对此站的监控画面进行监控。
而在柠檬酸厂,系统总线采用485网络实现站与站之间的通讯。为使传送速率保持在2.5Mbit/s左右,每300m加设一个网络放大器(repeater)。由于柠檬酸厂设备按位差和工艺流程的顺序布置的特点,许多同一回路的相关设备分布在同一大楼的二个甚至六个不同的层面,控制对象直接就近引入,充分体现总线的优势。即:无论被总线上的任何一个分布式I/O站采集的对象都能通过通讯的方式实现闭环或联锁控制。
系统功能
1.安全性
从工厂安全要求的角度操作分为四个等级:
工厂级紧急停车
车间级紧急停车
单设备级停车
单设备报警
2.自诊断能力
3.组态功能
4.报警功能
5.记录功能
6.历史数据的存储和检索
7.显示功能
PPC31
结束语
柔性控制系统的应用前景是广阔的,这一点已得到很多工厂的肯定。灵活方便的组态,快速、准确、平稳、可靠的操作,必将成为实现工厂管控一体化的。应用窗口技术特别适用于批量控制。采用ETHERNET、MODBUS的现场总线,可得到更多的现场仪表信息,减少40%左右的硬件设备、电缆、安装调试、工程费用等。
位于贝尔格莱德东南部约90公里处的Kostolac大型露天煤矿采用了艾默生CT的重载交流驱动器。
经过激烈的竞争,艾默生CT的本地驱动专家:Subotica的Master Inzenjeringd.o.o.及其长期系统合作伙伴和电机系统制造商ATBSever共同赢得了这一享有盛誉的合同。这是一份基于包括价格、技术解决方案、经验和本地支持在内的复杂评分系统的政府合同。ATBSever的项目经理Petar Mikovic评论道:“我们与艾默生CT和MasterEngineering之间的密切工作关系、以及此类方案经验和客户支持等各方面共同促成了该合同的签订。”
ATB Sever为客户提供了一个完整的交钥匙解决方案,包括电子控制面板、软件、电机、所有电气和现场调试工作。
政府拥有的Te-KoKostolac矿是塞尔维亚第二大露天煤矿,直接为附近的燃煤电站供应燃煤。此项应用可驱动和控制大型两件式传动带系统,以去除煤层上方的泥土和岩石。
该装置提供了4个315KW的重载Unidrive SP独立驱动器,每个驱动器均配备可直接与中央PLC和ESAHMI面板通信的Profibus模块。紧凑的尺寸以及易于安装和维护的模块化格式是选择这些驱动器的关键因素,该驱动器可以安装在输送站上有限的清洁的电气开关室之中。
这四个驱动器均可在艾默生CT独特的开环RFC模式下运行,并控制两个碾压鼓,每个碾压鼓的一端都具有一台315千瓦、1490转/分的电机。控制系统可监控负载并调整驱动器的速度,以确保电机功率的均匀分配。
发生故障时,该系统可以三台甚至两台电机运行。大多数情况下,传送带以50赫兹/4.5米/秒的全速运行,但为了减少能耗,轻载时该系统则自动降低速度。
挖掘机将泥土装入1.6米宽的负载传送带系统,该系统将装载物输送到分配传送带上。可通过履带系统将这两个传送带移到所需位置,总长度可达2公里。24小时日常运行期间的负载相当均匀,根据装载泥土和岩石的特性,系统能力在3000和5000吨/小时之间变化。
UnidriveSP独立控制室以小空间外壳和极具竞争力的价格提供了预制解决方案。至今客户深信经过现场强有力验证的产品,该产品也提供了业界的通信、反馈选件、多种操作模式(包括节能四象限操作)和高度的可编程性。
Petar Mikovic补充说:“此项目进展非常顺利,我们已经着眼于下一个重要方案。”
Scierie Zahnd SA是一家设立在瑞士的锯木厂,这家工厂已经安装了艾默生CT的总容量约1.2 MW的交流驱动器,实现了重大升级——在公司的改造计划完成之后,还将提高到超过2 MW。
这个项目包括对锯切机和铣切机传动系统进行彻底升级改造,所有驱动器被分配在七个直流母线供电系统中,每个直流母线使用一个分组断路器,它们共享电源,使电控柜内具有更低的运行温度(由于减少了制动),节省能源的消耗。
初计划为这3条直流母线每条配备一个制动电阻,但在实际中这被证明是不必要的,因为电能通过直流母线共享,从而节约电能。这些驱动器都采用开环模式,功率从5.5到30kW,所负责的工作包括生产线速度、木材长度旋转、选择左/右和沿生产线布置的长度切割机。14台圆锯中的每一台都装有艾默生CT的CT-START软启动器,除需要更换锯片外,可以在一个班次中以恒定的速度运行。
工厂在2005年12月底关闭,目标是在2006年3月1日重新开始生产,这个目标被轻松地实现了。这些驱动器被证明非常易于安装,每台驱动器只需要设置20个参数,并通过Profibus-DP总线适配模块,与PLC实现轻松连接。
结果如何?生产线速度从60米/分增加到80米/分,现在每天可以生产500立方米的木材,在工厂剩余部分完成升级后产能还会增倍。如此,每立方米的成本也从52-53瑞士法郎降低到48,工厂的目标是在3年内降低到43瑞士法郎。
“我们在开始这个项目之前调查了许多驱动器,”Scierie Zahnds的技术如此说道,“艾默生CT的驱动器在所有的测试中都显示出好的表现,我们对他们的苏黎世驱动中心提供的支持感到非常高兴。
整个项目将使工厂的产能增倍,达到200,000立方米木材的产量,只需花费大约相同的运营成本,这使这家公司在非常激烈的欧洲市场具有更强的竞争力。现在的能耗为每年280,000kWh左右,根据早期估计显示,现在切割每立方米木材的电能消耗几乎减半!
4台额定功率为160 kW的Unidrive SPM大功率模块驱动器被用于驱动1800rpm的铣切机,其中的2对铣切机用于在原木通过圆锯之前将原木从圆形铣切为方形。
具有IP20防护等级的Unidrive SPM系列驱动器输入和输出模块,可以组合出全面的动力系统,功率范围从90kW到1.5MW。这种驱动器非常紧凑,被设计成共直流母线系统,从而将制动能量回馈至直流回路,并实现驱动器之间的能量循环,实现高效的能源利用率,从而节省了运营成本。
在这个案例中,UnidriveSPM单元被安装在4条独立的直流母线上,每条直流母线都具有电源、整流单元、RFI电抗器和制动电阻,在3条直流母线系统中还装有15台较小的UnidriveSP驱动器。
关于艾默生工业自动化
艾默生工业自动化是Emerson公司所属业务品牌,提供技术的生产解决方案,包括机械、电力及超声波等,为全球多种多样的行业提供先进的工业自动化。该业务品牌广泛的产品和系统应用于生产过程和设备,包括运动控制系统、物料连接、精密清洗、物料测试、液压控制阀、交流发电机、马达、机械动力传输驱动器和轴承等。了解详细信息,请浏览www.emerson.com 或 www.emerson-ap.com
关于ControlTechniques
Control Techniques (简称CT)是艾默生工业自动化的下属公司。我们的专项是驱动器的设计、生产和工程应用,并提供技术支持和售后服务。我们的目标是确保客户在使用了CT优良可靠的产品后,能降低生产成本,提高生产效率。
CT业务遍及全球,其生产与研发机构集中于欧洲与亚洲,另有驱动与应用中心分布在35个国家的50个地区。驱动与应用中心主要为客户提供本地销售,服务与设计技术。
在中国,艾默生CT(属于CT)拥有30个办事处和代表处分布于中国各省城区域,如深圳、上海、北京等。凭借在工业自动化行业的驱动技术以及丰富的经验,艾默生CT提供完整的全方位的配套驱动解决方案,从通用到高性能的直交流驱动器、伺服、伺服电机、PLC及触摸屏产品。