西门子6ES7223-1BL22-0XA8质量保障
1 引言
由于炼钢厂恶劣的现场环境，在炼钢厂平车（钢包车、渣罐车、铁水车）系统一直采用传统的接触器（频敏电阻）控制方案，故障率高，维护量大。随着交流调速控制技术的迅速发展，变频调速控制系统成为交流传动的主流调速控制方案，济钢集团第三炼钢厂KR罐车应用了西门子变频器构成的控制系统，系统定位准确，故障率低，很好地满足了生产工艺的需要。
2KR罐车系统简介
KR罐车系统由1台45kW的变频专用电机驱动，采用西门子6SE7031-2EF60（55kW）全数字矢量控制变频器控制，变频器带输入、输出电抗器以消除谐波、抑制尖峰电压．变频器采用v/f速度开环控制模式，调速范围为1∶25。系统采用速度挡位开关量输入PLC，经软件处理后，再由PLC输出模块输出开关量信号给变频装置，通过变频装置内部的参数设定，输出相应的速度信号。速度分为两档40%和80%额定速度；起动、停止和各档速度过渡平稳无冲击，属于档位无级调速方式。KR罐车系统的电路原理图如图1所示。
图1 KR罐车变频器电路原理图
3KR罐车故障情况
两台KR罐车（1#、2#KR）调试情况良好，空车使用一切正常，但自06年4月投入使用，两台罐车不间断报“F011”过电流故障。经过对故障时罐车的工作状况的监测，变频器报故障主要集中在罐车满载启动和道轨上有积渣阻力较大的这两种情况。
4F011过电流故障分析
4.1西门子变频器手册对造成F011过电流故障原因的解释
（1）变频器输出短路或有接地故障；
（2）电机与变频器是否匹配；
（3）负载处于过载状态；
（4）是否动态要求过高。
4.2 故障排查
对于上述四种原因，一一进行排查：
（1）经过对变频器输出电缆以及电机摇测绝缘，电缆和电机绝缘情况良好，无短路和接地故障；
（2）电机和变频器规格匹配；
（3）根据监测到满载启动时频繁报故障，可能是负载处于过载状态，造成过流；
（4）罐车系统是恒转矩负载，道轨上有积渣，阻力增大或有变化，负载就发生变化，系统如果动态响应慢，也会造成过流故障。
根据以上的情况分析以及选用的变频器v/f开环控制模式，对罐车F011过电流故障的结论是：系统选用的v/f开环控制模式在低频时启动力矩小以及开环动态性能差是造成过电流故障的原因。
5F011过电流故障处理
西门子6SE70变频器有多种控制模式可供选择以及在v/f模式下的各种功能，现场两台罐车有相同的问题，于是就选择了两种处理方式，也有利于比较使用效果，其处理方法如下：
（1）1#罐车v/f模式下增加补偿功能
1#罐车仍采用v/f模式，增加低频补偿，转差补偿功能，其参数设置如下：增加低频补偿P318=1，P325=25V（一般10V到40V）；增加转差补偿P336=。
（2）2#罐车改变控制模式
2#罐车控制模式改为无编码器矢量控制，参数P100=3，系统参数重新设定优化。
6 结束语
1#罐车和2#罐车系统采用上述
法处理后，系统不再报F011过电流故障，操作工也明显感到系统启动快，动作也快，参数优化取得了很好的效果。需要注意的是，低频补偿和转差补偿功能在实际应用中，调试时应逐渐增加数值，满足系统的需要即可，不能过补偿了。
条并卷机作用是将多根棉条牵伸，并合成棉网，分两组牵伸出两层棉网叠合，紧压在特制成卷罗拉上卷绕成卷，从而完成精梳前的装备工作。
条并卷联合机喂入部分由三部分组成，每一部分各有18～24根棉条自棉条筒引出，经导条罗拉喂入，棉层经牵伸装置牵伸后成为棉网，棉网通过光滑的曲面导板转向90°，在输棉平台上三层棉网并合后，经输出罗拉进入紧压罗拉，再由成卷罗拉卷成精梳小卷。
欧姆龙整体解决方案及其优势：
条并卷机控制系统由欧姆龙的4.7”单色触摸屏NT20S、高性能小型PLCCP1H和3G3MV系列变频器组成，变频器控制主轴，通过Modbus与PLC进行通信。触摸屏NT20S负责工艺数据的输入和实时状态的显示。作为市场中少见的4.7”单色触摸屏NT20S具有独特有的性能和合理的价格定位，替代了条并卷机通常选用的文本显示器的过去，在基本同等的开发投入下，**了设备的档次。
HMI：OMRON触摸屏NT20S
NT20S是欧姆龙公司为小型控制系统设计的中型显示器，是一个简单实用的终端机。NT20S分辩率为256×128点，大画面数达500幅；可以采用1：NNTbbbb的方式使多8台PT来控制一台PLC。NT20S有内存、开关自检，通信和其他条件状态设定确认，简单通信确认等维护功能；还拥有不反光荧幕，可以调换背光灯来延长使用时间；在恶劣环境下也能运作。
通信协议：MODBUS-RTU
MODBUS-RTU协议是工业自动化控制系统中比较常见的一种协议。该协议采用RS-485传输，主从半双工方式，波特率可在9600bps和19200bps之间选择，具有抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉的优点，广泛地用于PLC与变频器的通信中。
只要在CP1H CPU单元上安装・布线RS-422A/485选件板（或RS-232选件板），通过软件开关操作，就能将CP1H作为Modbus-RTU的主站，来发送Modbus-RTU的命令。如果在Modbus-RTU 简易主站用DM 固定分配区域中设定了Modbus从站设备的从站地址、功能、数据，软件开关置ON后CP1H就可发出Modbus-RTU 指令，接收的应答也会被自动保存到DM固定分配区域。
1300MW循环流化床机组
1.1 机组特点
循环流化床锅炉是被国际公认的高效、低污染的清洁燃烧技术，是国家重点鼓励和发展的环保节能项目。该锅炉具有燃烧效率高，负荷调节范围大，无需加装脱硫、脱硝装置即可实现90%脱硫率，满足环保要求，以经济的方式解决大气污染问题，煤种适应性广，排出的灰渣活性好，容易实现综合利用。目前国内300MW等级循环流化床锅炉消化引进阿尔斯通技术，和常规煤粉锅炉相比主要在燃烧系统方面存在差异其具有如下特点：
通常锅炉四角分别布置4个返料器和4个外置流化床，外置床中布置了中温过热器，低温过热器和高温再热器等锅炉受热面。
锅炉左右两侧配有风道燃烧器，每侧风道燃烧器含有两支油枪，床上左右两侧各配有4支床上油枪。
风烟系统中一次风作为主要流化风，二次风分上中下分级送风助燃，多路流化风对返料器、外置床等受热室起到流化作用。
风烟系统中灰循环的合理建立是锅炉稳定燃烧的重要前提，也是控制床温、再热汽温的基础。
由于循环流化床锅炉的复杂性，锅炉炉膛安全监测系统和常规煤粉炉有较大差别，包含锅炉跳闸BT、送风跳闸AT和主燃料跳闸MFT三个主要跳闸信号。
由于循环流化床锅炉的大滞后特性，自动控制难点在协调控制，床温控制、床压控制、过热汽温控制和再热汽温控制。
对于循环配套直接空冷系统，直接空冷的控制关键在于风机转速主指令控制，即如何设定好背压是一个关键，既能够考虑到汽轮机效率，又能考虑到风机电耗率，达到一个佳经济性指标，兼顾到低温防冻保护。
图1-1 循环流化床机组示意图
1.2 配置方案
蒙西DCS项目由DAS、FSSS、SCS、MCS、DEH、ECS、ACC等部分组成，总点数约20000点，采用TPS系统，总配置单元机组配置控制器18×2对,公用系统配置控制器2对，ACC配置控制器2×2对，操作员站6×2台，工程师站2×2台，OPC接口服务器1×2台。单元机组系统配置如下图所示。
图1-2 循环流化床机组配置方案图
2 辅机一体化
2.1 工艺特点
火力发电站的传统辅控系统具有以下特点：
按照工艺系统的划分，形成了多个相互独立信息孤岛；
各个辅助控制系统物理位置上较为分散；
各个辅助控制系统不能实现统一监控，运行人员配置多；
系统种类多，维护困难；
与电厂主机DCS系统、SIS系统、MIS系统的信息共享困难；
因为传统辅控系统表现出来的以上问题，在信息化技术和控制技术日益成熟，辅控系统的一体化设计已经成为电站辅控系统的发展趋势。辅机一体化系统与传统系统相比具有以下特点：
各分系统通过高速网络相连，信息共享便捷，便于系统间协调配合；
集控运行统一布置，运行人员配置少，减员增效明显；
各系统的一体化选型和设置大大减少了热工人员的维护工作量；
可以通过单一接口与DCS、SIS等系统相连，接口配置大大简化，减少了投资；
辅网一体化为将来的主机辅网一体化奠定了基础 。
2.2 配置方案
以一套2X600MW机组的典型辅机一体化系统为例，其推荐配置方案如下图。该系统初步包括了输煤系统、水务系统和除灰除渣系统。根据不同电厂的要求，脱硫系统、制氢系统等也可以并入系统。该辅机一体化系统配置了一台全局工程师站、三台分系统工程师站、四台操作员站。网络系统采用容错工业交换机实现，为两条冗余100Mbps工业以太网。根据物理距离的远近，通讯介质可以灵活采用屏蔽双绞线、光纤或者是光纤与双绞线的混合配置。系统对外提供了统一的接口服务器，采用OPC规范。在系统融合了闭路电视系统，可以实现生产运行数据和现场生产视频情况的同步监测。
图 2-1 辅机一体化系统配置方案图
3 输煤控制
3.1 工艺特点
系统基本工艺流程是将煤场的煤经输煤皮带和碎煤楼输送至各原煤仓。
系统控制设备较多，控制分散，覆盖距离远。主要设备包括给料机，除铁器，碎煤机，三通分料器，犁煤器和速度，跑偏，拉绳等就地保护设备，设备间具有一定的联锁保护关系。
输煤流程具有顺序性特点。系统启动时，按照逆煤流方向逐台进行；系统停止时，按照顺煤流方向逐台进行。
输煤系统具有顺序输煤功能，自动配煤功能和余煤配煤功能。
考虑到电厂的输煤程控控制对象较分散，在离控制室较远的皮带和煤仓附近设置远程IO站。
3.2 配置方案
根据输煤程控自身特点，以内蒙古太西煤集团长山自备电厂输煤工程应用为例，采用SIEMENSS7-300系列控制系统，采用双机热备配置，主备采用完全相同的配置，即双机架、双电源、双CPU、双通讯模块，双机做到无扰切换；控制层通讯采用PROFIBUS-DP通讯，监控层采用工业以太网通讯，控制器冗余采用西门子软冗余方式，控制系统配置UPS电源的双供电系统，确保系统的稳定运行，上位机配置两台研华工控机，完成系统的操作任务。
控制柜包括一个PROFIBUS-DP主站和一个ET200M从站，两个ET200M从站远程柜布置在远程就地设备附近；安装了WINCC的上位机通过以太网与西门子通讯卡件CP343相连，实现监控层的通讯。上位机还通过WINCC的OPC接口与电厂SIS系统互联。
一、 控制器概述
控制器及通讯模块组成热网监控系统的远程终端站（RTU），远程终端站通过与其相连的仪表和执行机构完成对换热站和其它现场设备的数据采集和控制功能。控制器应能与电气控制柜及工艺配合实现热力站的全自动控制，确保热网安全、稳定、和经济运行。
所有的换热站通过网络经路由器与SCADA系统服务器相连，将换热站的时实数据、状态、报警信息等传送到集中监控中心，并且能接受集中网控中心下达的指令。若某一控制器发生故障，SCADA系统也可保持正常运行，而不会对整个监控网络产生不利的影响。
RTU中的控制器使用S7-300 PLC控制器其中包括：CPU 6ES7 315-2DP；扩展模块采用UniMATUN300系列扩展模块，通讯模块采用CP343-1；AI模块采用UniMAT UN300系列 UN331；DI/DO模块采用UniMAT UN300系列UN 321、UN323；AO模块采用UniMAT UN300系列UN332；人机界面操作员面板采用TP170B触摸屏。能实现换热站硬件、软件平台与热网监控中心相互衔接，终构成为一个完整的监控系统。系统中UniMAT产品与西门子CPU、通讯模块，及第三方软件完美组合，大幅度**系统的性价比。
二、控制器（RTU）主要功能
1、参数测量：主要完成管网现场过程的模拟量（如温度、压力、**、等）、状态量（如泵的状态、水位高、低状态、报警时数据等）的测量、并完成相应的物理量的上下限比较、PID运算、逻辑运算。
2、通讯功能：控制器具有通讯功能，并且采用开放TC/PIP协议的通讯协议，具有10BaseT通讯接口，控制器能将现场的设备运行情况传送到热网监控中心供分析处理，可接收监控中心传送的指令进行控制和调节，如控制参数的调节及泵的启停等控制，支持现场修改控制器内部数据；
3、显示操作功能：控制器采用SIEMENSTP170B中文显示液晶触摸屏，带WINCE操作单元，安装在仪表箱面板上；可设置参数有：温度曲线设置、系统定压点设置、供回水压差设置、调节阀阀位设置，PID参数设置。
4、控制调节功能：控制器除能在就地进行自动或手动控制和调节外，还能在监控中心的命令下和允许的范围内，对换热站和其它现场设备进行控制和调节；
5、控制器将测量主要工程参数，如一次网**、补水**、压力、温度、水箱水位等信号，测量结果将传送到监控中心；
6、控制器根据热力公司提供换热站运行曲线编辑，通过检测二次网回水温度和室外温度，自动调节电动调节阀的开度，实现换热站的质调节和气候补偿功能：也可手动设定恒温运行，监控中心也可以根据经济分析，自动生成经济运行的曲线，管理人员通过网络可以修改运行曲线和设定参数，完成运行曲线的修改、移植；
7、二次网补水压力控制，应能根据二次网供回水旁通管上压力点与压力设定值比较，自动调节变频补水泵的转速，达到热力站补水定压控制；二次网压差控制，应能根据二次网供回水压差设定值，自动调节变频循环水泵的转速。
8、控制器应能以固定循环的方式控制调节阀的开度来调节一次水的**，以保证二次网所需的供水温度，当管网负荷过大或供热不足时，RTU应能控制调节阀的开度，使管网水力平衡，防止争水现象发生；
9、控制器能检测二次网回水压力过低、超压与设定值比较，停止二次网循环泵，关闭电动调节阀、报警，达到要求后再启泵。
10、控制器应能根据水箱液位，判断液位所处状态，超高限报警，超低限与补水泵联锁，停止补水泵向二次网补水。泵阀连锁功能，启动时循环开启，电动阀才能开启；停止时则先停调节阀，再停循环泵。
11、能接受监控中心参数修改更新指令，并保存更改后的数据；