6ES7231-0HC22-0XA8库存充足

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1 安装高压变频器的目的及意义

    注水泵是满足油田注水，保证地层压力的源设备，随着油田开采进入中后期，油田注水量也将逐年加大，注水耗电已占生产用电的19%、注水电费占总电费的16%，并呈逐年显上升趋势。在高压注水系统中，高压电机中大马拉小车的现象比较普遍，注水泵泵压与注水管线干压之间存在较大的压差，必须靠控制泵出口高压回流阀门来保证注水管网的注水压力，这样既造成大量的电能被白白的消耗掉，又由于泵压较高，对机泵的运行，管道的使用十分不利。安装高压变频调速装置后，依据注水管网需要的压力进行参数设定，自动调节注水量，既可节约大量的电能又能降低机泵的损耗，对降低生产成本有着十分积极的意义。

    辽河新三联注水站投运一台型号为DFJ200-170AX11的注水泵，匹配电机型号为YB1800S2-2的6KV/1800KW异步电动机，采用直接驱动方式控制，离心泵流量通过控制出口阀门的开度进行调节，造成大量节流损失,离心泵及电动机运行在低效率工作区，能源浪费严重。目前月注水流量为183210m3,夏秋季节注水量相应降低，运行中离心泵实际泵压为16.5MPa，注水管网实际运行压力为12.5MPa，由于多泵注水实施并网运行，当注水管网压力升高到目前注水管网实际注水压力以上时，将造成高压注水量减少，无法满足油井注水需求，污水量大于注水量将造成污水外排。为此注水电机运行时必须靠调节离心泵出口高压回流阀门来控制注水管网压力，以维持联网注水平衡。这样就造成泵压与管网干压平均压差达到4MPa以上，造成了大量的电能浪费。

    通过综合调研和考虑，我们选用了山东新风光电子公司JD-BP37-1800F型号的高压变频器，通过应用，该变频器有安全性能好，可靠性高，设计合理，易损件寿命长，启动性能好，降耗效果明显，安装、维护和保养都比较方便。

    2、高压变频器的原理    

    图1变频调速系统的结构

    JD-BP37系列高压变频调速系统的结构见图1，由移相变压器、功率单元和控制器组成。6KV/1800KW变频器共有24个功率单元，每8个功率单元串联构成一相。

    2．1功率单元电路    

图2单元结构

    每个功率单元结构上完全一致，可以互换，其电路结构见图3.2，为基本的交-直-交单相逆变电路，整流侧为六支二极管实现三相全桥整流，通过对IGBT逆变桥进行正弦PWM控制，每个个功率单元完全一样，可以互换，这不但调试、维修方便，备份也十分经济，假如某一单元发生故障，该单元的输出端能自动短路而整机可以暂时降额工作，直到缓慢停止运行。

1．引言

　　　PLC的输出类型有继电器和晶体管两种类型，两者的工作参数差别较大，使用前需加以区别，以免误用而导致产品损坏。本文简要介绍了继电器和晶体管输出的特点及使用中的注意事项。

2． 继电器和晶体管输出工作原理

　　　继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的（如图1所示）。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。从继电器的工作原理可以看出，它是一种机电元件，通过机械动作来实现触点的通断，是有触点元件。

图1 电磁式继电器结构图

晶体管是一种电子元件，它是通过基极电流来控制集电极与发射极的导通。它是无触点元件。

3． 继电器与晶体管输出的主要差别

由于继电器与晶体管工作原理的不同，导致了两者的工作参数存在了较大的差异，下面以艾默生EC系列PLC相关数据为例进行比较说明（输出口主要规格参见表1）

（1）驱动负载不同

继电器型可接交流220V或直流24V负载，没有极性要求；晶体管型只能接直流24V负载，有极性要求。

继电器的负载电流比较大可以达到2A，晶体管负载电流为0.2-0.3A。与负载类型有关，具体参见表1。

表1 输出端口规格

（2）响应时间不同

继电器响应时间比较慢（约10ms-20ms），晶体管响应时间比较快，约0.2ms-0.5ms，Y0、Y1甚至可以达到10us。

（3）使用寿命不同

继电器由于是机械元件受到动作次数的寿命限制，且与负载容量有关，详见表2，从表中可以看出，随着负载容量的增加，触点寿命几乎按级数减少。晶体管是电子原件只有老化，没有使用寿命限制。

表2 继电器使用寿命

4．继电器与晶体管输出选型原则

继电器型输出驱动电流大，响应慢，有机械寿命，适用于驱动中间继电器、接触器的线圈、指示灯等动作频率不高的场合。晶体管输出驱动电流小，频率高，寿命长，适用于控制伺服控制器、固态继电器等要求频率高、寿命长的应用场合。在高频应用场合，如果需要驱动大负载，可以加其他设备（如中间继电器，固态继电器等）方式驱动。

5． 驱动感性负载的影响

图2 驱动感性负载时产生的瞬间高压

继电器控制接触器等感性负载的开合瞬间，由于电感具有电流具有不可突变的特点，根据U=L*(dI/dt)，将产生一个瞬间的尖峰电压在继电器的两个触点之间，该电压幅值超过继电器的触点耐压的降额；继电器采用的电磁式继电器，触点间的耐受电压是1000V（1min），若触点间的电压长期的工作在1000V左右的话，容易造成触点金属迁移和氧化，出现接触电阻变大、接触不良和触点粘接的现象。动作频率越快现象越严重。瞬间高压如下图2所示，持续的时间在1ms以内，幅值为1KV以上。晶体管输出为感性负载时也同样存在这个问题，该瞬时高压可能导致晶体管的损坏。

当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。当驱动直流回路的感性负载（如继电器线圈）时，用户电路需并联续流二极管（需注意二极管极性）；若驱动交流回路的感性负载时，用户电路需并联RC浪涌吸收电路，以保护PLC的输出触点。PLC输出触点的保护电路如图3所示。

图3 PLC输出触点的保护电路

6． 使用中应注意的事项

目前市场上经常出现继电器问题的客户现场有一个共同的特点就是：出现故障的输出点动作频率比较快，驱动的负载都是继电器、电磁阀或接触器等感性负载没有吸收保护电路。建议在PLC输出类型选择和使用时应注意以下几点：

（1） 一定要关注负载容量。输出端口须遵守允许大电流限制（如表1所示），以保证输出端口的发热限制在允许范围。继电器的使用寿命与负载容量有关，当负载容量增加时，触点寿命将大大降低（如表2所示），要特别关注。

（2） 一定要关注负载性质。根据第4节的分析，感性负载在开合瞬间会产生瞬间高压，表面上看负载容量可能并不大，实际上负载容量很大，继电器的寿命将大大缩短，当驱动感性负载时应在负载两端接入吸收保护电路。尤其在工作频率比较高时务必增加保护电路。从客户的使用情况来看，增加吸收保护电路后的改善效果十分明显。

根据电容的特性，如果直接驱动电容负载，在导通瞬间将产生冲击浪涌电流，原则上输出端口不宜接入容性负载，若有必要，需保证其冲击浪涌电流小于规格（见表1）说明中的大电流。

（3） 一定要关注动作频率。当动作频率较高时，建议选择晶体管输出类型，如果还要驱动大电流则可以使用晶体管输出驱动中间继电器的模式。当控制步进电机/伺服系统，或者用到高速输出/PWM波，或者用于动作频率高的节点等场合，只能选用晶体管型。PLC对扩展模块与主模块的输出类型并不要求一致，当系统点数较多而功能各异时，可以考虑继电器输出的主模块扩展晶体管输出或晶体管输出主模块扩展继电器输出以达到佳配合。

事实证明，根据负载性质和容量以及工作频率进行正确选型和系统设计，输出口的故障率明显下降，客户十分满意。

1　前言

　　在随动位置控制系统和位移量检测中，系统要控制的量有线位移或角位移。需要的检测装置较多，如自整角机、旋转变压器和感应同步器等。而对于旋转物体角位移的测量，旋转编码器的使用是必不可少的。旋转编码器是直接将角位移转换成数字信号，它分为增量式和式两种。根据制作工艺的不同，式编码器又分为二进制、二——十进制和格雷码盘等。现就格雷码盘式旋转编码器的特点介绍一下。

2　特点

　　格雷码盘的特点是，在相邻两扇面之间只有一个码发生变化。当读数时，发生改变，也只能有一光电管处在交接面上，也只是低一位的误差，不可能产生较大误差，此类编码器精度较高。其缺点是不能直接实现二进制的运算，在运算前必须通过逻辑电路转换成二进制码。旋转编码器的分辨率为360/N，值码盘N＝2n,n是输出字的位数。现就结合常用的16位数算一下轴的位置和对应的数码，见下表。

表

3　方法

3.1　逻辑电路
　　通过格雷码和二进制码对照参数表，不难发现格雷码转换成二进制码的规律。格雷码的第n位和二进制码的第n位是一样的。二进制码的第n-1位、……、第0位，可由Gray2n－1(格雷码n-1位)逻辑“与” (二进制第n位)得出Bin2n－1(二进制n-1位)。逻辑电路如图1所示。

图1　逻辑电路

3.2　PLC输入点转换
　　在实际应用中，如压力机滑块调整量、气垫调整量的检测，选用式旋转编码器，不但机械安装简单，检测位移精度高。在电气控制中，如果按照逻辑电路设计，那么成本造价高，不经济。通过PLC模块输入点以及内部继电器，完全可以实现格雷码向二进制码的转换。在PLC中，通过运算指令换算成实际调整量值。通过PLC可以实现数据通信、数据显示等。下面以AB公司PLC5的IVN模块为格雷码的输入点，此模块设为0框架，组的模块。格雷码转换成二进制码的过程可以以子程序被调用。当PLC主程序运算处理调整量时，可以直接调用此子程序，这样整个程序的处理就简单得多。其程序如图2所示。内部继电器B4/960～B4/975，B4/976～B4/991转换为二进制文件为B4∶60和B4∶61。按照B4∶61对应的二进制数，通过算术运算指令，就可按规定的比例换算成实际值。

图2　格雷码向二进制码的转换程序

4　结论

　　该编码器简单实用，在自动化程度控制比较高的地方，如机械手、机器人伺服控制系统中，对于自动回原点，记忆停车位置，此编码器的使用更是必不可少的。

在中国城市轨道交通快速发展的时期，作为的网络平台服务供应商---研华科技，为轨道行业的自动售票系统、电力监控系统、乘客信息系统、环境监控系统、信号系统、火警报灾等系统提供了多种解决方案。研华在六大干线提速、大秦重载、青藏铁路等项目的长时间运行中表现出的稳定可靠，得到广大用户的肯定，这也为研华持续专注轨道行业注入更大地信心和热情。

一、 系统概述

  因我国人口纵多，地域广阔，城际高速铁路和城市内的轨道交通越来越是人们出行交通的，这是一个由很多子系统组成的庞大的系统，比如：信号系统，自动售检票系统（AFC）、火灾报警系统（FAS）、环境监控系统BAS，电力监控系统（P-SCADA），旅客信息导引系统PIS等。其中信号系统是为重要的系统，信号是一个分布式系统，包括调度中心子系统、电务维护子系统、通信网络子系统和车站子系统。信号系统的核心系统就是联锁系统。

该系统的可靠性、安全性，稳定性、和实时性决定了列车运行的安全可靠。

所谓联锁即道岔、进路和信号三者之间相互制约、相互依存的关系，实现联锁的设备叫做联锁设备。

下图为联锁设备原理图：

联锁设备原理图

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二、联锁系统层级图

（1）层为人机对话层
将来自键盘、鼠标等操作输入，经串口送达联锁计算机，在图形显示器上显示站场表示信息。在站场规模较大致使联锁计算机负担较重或需要多终端操作的情况下，可设置操作命令采集机进行操作命令输入的有效性判别并转换成约定格式传送给联锁计算机。

（2）第二层为联锁运算层
联锁微机是系统的核心部分，承担着操作输入的判别、联锁信号的调理及分析、逻辑运算、控制命令生成、故障诊断等任务，其可靠性、安全性对系统的总体故障—安全性能有较大影响，系统中设置了两台联锁微机，其中一台为冷备机，可进行人工切换。

（3）第三层复核驱动层
复核驱动层承担着采集表示信息并将联锁微机下达的操作命令转化为故障—安全的控制信号的任务，对联锁微机形成的操作命令进行复核检查的屏障作用。

（4）第四层为结合电路层
结合电路的任务之一是实现现场监控设备表示信息与PLC输出的驱动信号的安全逻辑转换，使PLC的输入、输出信息均具有故障—安全性能。任务之二是用专用电路规范监控设备 的测控过程， 即包括表示信息采集机制与设备驱动流程。

（5）第五层为监控对象层 监控设备是指联锁系统的现场设备，即道岔、信号机与轨道电路。

联锁系统层级图

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三、系统要求

1．对稳定性，可靠性要求极高。因联锁为控制行车之指挥系统，需要10年双机运行无任何同步性故障，，不得有任何错误，人命关天。

2． 规格要求：需要2个CAN口通信，8个485口通信，2个arcnet网卡，声卡，双频显示，1个网口

四、研华产品方案

1.针对客户稳定性极高之要求，我们针对此行业开发二种专用低工耗，无风扇主板 PCA-6004和PCA-6008，此IPC-610整机系例方案经过铁路现场长达10年时间的论证，其中非常典型的项目有青藏线，大秦线，6大干线的提速，上海北京多条轨道交通项目之应用，在此行业已经证明为非常稳定之产品

2.针对客户应用规格：需要插CAN，串口卡，Arcnet网卡，多频卡，针对非常特殊之处插ISA较多及系统稳定性之要求此整机我们特别支持HISA驱动，且支持DOS驱动。

3. 联锁主机（维修机）硬件配置：

机/PCA-6113P4R

主板：PCA-6008（无风扇、低功耗、Cerm 全长CPU主板，支持DOS,bbbbbbs,系统

或PCA-6004（无风扇、低功耗、VIA，HISA全长CPU主板，支持DOS，bbbbbbs系统）

2块Arcnet网卡

1块ISA声卡

1块多频卡

研华铁路行业专用产品平台经过长时间运行，表现非常稳定可靠，是目前在此行业市场占有率高，实施项目多，经过论证考验多之方案。这是我们经过试用很多其他厂家产品后对研华之评价-----的合作伙伴。