西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0规格参数

西门子模块6ES7232-0HD22-0XA0规格参数

1、变频控制系统
1.1系统参数：
皮带电机为132KW，电流245A，四极，转速1480R/MIN
　　设计采用EV3000-4T132G（高性能）系列变频器。 配合EC20系列PLC及模拟量组合模块5AM（四模入、一模出），通过PLC作PID闭环控制。其中主变频器的给定采用数字量设定或模拟量设定均可，将主变频器的输出频率作为PID的给定量，将从变频器的输出频率作为PID反馈环节，PID输出量作为从变频器的给定值，从而实现主、从变频器的频率一致运行。具体原理参见附图一至五。
 1.2变频参数设置
主变频：
    F0.02=4      V/F控制             F0.03=0      数字设定，由面板给出   
    F0.04=50     主机给定             F0.05=1      端子控制
    F0.10=60S    加速时间             F0.11=20     减速时间 
   由于现场不具备电机调谐运行（接手无法打开），控制方式采用V/F控制，电机参数F1.00-1.08按电机实际参数设置。
    F2.09=1      停机方式为自由停车          
    F6.08=0      AO1输出信号为实际运行频率   
    F6.09=3      AO2输出信号为实际运行电流
    F6.12=20%    AO2信号输出偏置为20%
   具体原因是：由于AO2信号送入楼上控制站计算机室，控制站PLC要求信号为4-20MA。当变频器输出电流信号为4MA时，对应实际电流为0；即将4MA/20MA=20% ，输出偏置即位20%。
    从变频：
    F0.02=4      V/F控制             F0.03=5      模拟设定，由PLC给出   
    F0.05=1      端子控制
    F0.10=60S    加速时间             F0.11=20     减速时间 
    F2.09=1      停机方式为自由停车          
    F6.08=0      AO1输出信号为实际运行频率   
    F6.09=3      AO2输出信号为实际运行电流
    F6.12=20%    AO2信号输出偏置为20%
    2、PLC控制系统
   2.1 PLC硬件配置
   由主机EC20-1410BRA、模拟量组合EC20-5AM （四入一出）构成。其中输入的一通道为主变频器的实际运行频率；二通道为从变频器的实际运行频率，输入信号均为4-20MA；输出为从变频器的给定值，信号为0-10V。
   2.2变频控制PID程序
   LD SM1
    TO 0 400 16#1 1    5AM模块初始化
    LD SM1
    TO                       0 600 16#3311 1   输入1、2通道为电流信号3、4通道关闭。
    LD SM1
    TO 0 650 16#0 1  输出通道为0-10V信号
    LD SM1
    TO 0 500 16#1 1  通道设置更改允许
    LD SM1
    TO 0 800 16#1 1  输入通道设置更改确认
    LD SM1
    TO 0 801 16#1 1  输出通道设置更改确认
    LD SM0
    FROM 0 100 D100 1  读通道1数值（主变频运行频率）
    LD SM0
    FROM 0 101 D101 1  读通道2数值（从变频运行频率）
    LD SM0
    MOV D101 D21     通道2数值作为PID反馈值。 
    LD SM0
    TO 0 0 D22 1     PID输出信号从输出通道输出（作为从变频给定）
    LD SM0
    CALL PID_EXE      调用PID执行程序
    LD SM0
    CALL PID_SET      调用PID设置程序
    PID子程序
    LD   SM0
    PID   D20 D21 D0 D22             //子程序的PID指令生成公式PID S1 S2 S3 D
    LD   SM0
    MOV   D100 D20                   //设定目标值
    MOV   10 D0                      //采样时间（Ts） 范围为1～32767（ms）但比运算周期短的时间数值无法执行
    MOV   33 D1                      //动作方向
    MOV   0 D2                      //滤波时间常数
    MOV   1000 D3                    //比例增益（Kp） MOV  1 D4                       //积分时间TI MS
    MOV   0 D5                       //微分增益（KD） MOV  0 D6                       //微分时间
    MOV   0 D15                      //输入变化量MOV   0 D16                      //输入变化量
    MOV   2000 D17                   //输出上限设MOV   0 D18                      //输出下限设
2.3实际参数调整设置
   后经多次修改和调试，确定比例系数为10，积分时间为100毫秒，微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺，主、从皮带平稳启动。
3、连锁控制
   连锁控制主要实现如下功能：
    一、 启动时主、从变频器一起启动，一起停止。
    二、 任何一台变频器故障，则一台变频器立即停止。
    连锁控制的实现通过中间继电器（设计院设计，可以通过PLC实现）

昆明世纪城是云南大的居民区，该项目开发竣工时，将有十余万人口居住，其沐浴用的热水是采掘地下温泉抽到地面储水罐，再经恒压供水系统送到各住户，抽水的地下深度为100M，地面上抽水点与变频柜的距离为200m，潜水泵是采用天津甘泉集团QJR系列潜热水电泵，此前该项目分别采用ABB与上海日普变频器，多次烧坏潜水泵，后来，分析了前者失败的原因后，我们为该项目配置一套潜水泵的变频系统，经过一段时间的运行，证明是成功的，可行的。为在该项目中应用打下了良好的基础。

一、前者失败的原因：

    1．选型的错误。由于地下水有较强的压力阻力，选型时一定放大一个功率段，即30KW电机应选37KW变频器，旦一定设置为P型。

    2．对于这种长距离传输的变频器，应当在变频器输出端加电抗器，以防止线路的电压降落，维持电机端子足够的功率。

    3．变频器必须进行自调谐，以保证控制性能，即满足力矩特性和保护功能。

    4．参数设置不当。导致变频器的潜力没有得到充分的挖掘。

    针对上述情况，我们采取了相应的措施。

二、我们的对策
                     
    1．选用艾默生EV2000-4T0370P型变频器拖动30KW潜水泵。
    2．配置上海鹰峰电子公司的YFT-OCL型90A电抗器。
    3．做静态电机自调谐（因电机在水下，无法旋转调谐）。
    4．合理的设置变频器控制参数。

三、控制原理图：

    此方案采用VCI作为闭环给定信号，CCI作闭环反馈信号，由Xι作为开环工频给定，X2作为闭环失效命令。

四、主要参数设置

 关于通用变频器在恒压供水系统中的应用，有许多同行都对此做过很多介绍，有的采用PLC可编程控制器，控制多台变频器/多台电机进行智能控制运行;有的采用PID（在有些品牌的变频器中PID是内置的，有的变频器PID是可选配件）和变频器构成闭环控制系统。针对有些中小型企业，厂区内没有城镇供水系统，他们在自己厂区里打深井，铺设水管，建立厂区内小范围恒压供水系统,并且达到既能恒压供水,又能节约用电的效果,介绍一种经济的,实用的并且易管理的恒压供水系统。 

1 关于MSC-3系列变频器 

    MSC-3系列变频器是澳大利亚吉纳电机有限公司的荣誉产品,它利用第三代IGBT技术;采用无速度传感器矢量控制技术;宽电压（346-480V）输入范围,在恶劣供电情况下仍能正常工作;产品完全符合UL和ISO9001;并且MSC-3变频器有非常灵活的设置控制输入端的功能,用户可以根据实际应用有两种方式来设定其控制输入端的功能:（1）、从系统所给的8种标准设置中选择一个标准的设置。（2）、是用户自己定义各控制端的功能。

2 系统的工作原理 

    水泵的负载性质是平方递减转矩型,有下列关系:水泵的liuliangQ与转速n成正比;扬程H与转速n的三次方成正比;电动机的转速n与电源频率F成正比。改变电动机电源频率,可改变电机即水泵的转速,从而达到调节给水liuliang和水泵的扬程的目的。 
上图为恒压供水系统结构图，图中压力变送由电接点压力表完成。在电接点压力表中设置压力下限P1，上限P2。还有压力指示（动点）P0。当P0=P1时，用水量大,压力不足,给变频器输入增加信号,使电动机转速tigao,增大liuliang和扬程;当P0=P2时,用水量小,压力大了,压力表给变频器输入减小信号,使电动机转速下降,降低了liuliang和扬程;整个系统需要设置电动机低转速,并要合理地设置载波频率,要根据现场情况设置升/降速时间。 

3 系统的功能选择 

    根据恒压供水的要求,我们选择控制输入端的功能为结构7（见上表）,电接点压力表相当于常开触点（见下图）当压力达到高或低时闭合, 根据变频器接线端子连接图接好整个线路。 

4 系统应用应注意的几个问题: 

    ① 变频器的选择:根据井用潜水水泵的功率和额定电流选择变频器，一般情况下变频器的额定电流是水泵电机额定电流的1.2～2倍,以保证系统在恶劣的情况下也能正常工作。 

    ② 适当设置变频器的载波频率,减小漏电流对水泵电机的破坏,有必要的话可增加CMT。 

    ③ 适当设置变频系统的线性加速、线性减速时间和S型曲线的时间,以保证系统稳定运行。 

5 系统应用的 

    本系统不仅造价低,能稳定运行,达到恒压供水的目的。满足了一些用户的需求,系统具有以下应用好处: 

    ① 与用调节阀门来实现恒压供水相比较,节能效果十分明显; 
    ② 系统起动平稳,避免了电机起动时对电网的冲击; 
    ③ 系统可以消除起动和停机时的水锤效应。

一、总述   
水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和人口的增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国的基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的2000年治理目标，要求城市污水集中处理率达20%。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。  
二、建设城市污水处理厂的发展方向  
城市生活污水处理自200年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理率只有6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。  
结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向：  
（1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，严格控制总投资对国民经济大有益处。   
（2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。   
（3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。   
（4）脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国新实施的国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。   
（5）现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前，国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。  
　　  
三、几种处理系统的工艺比较   
为了选择出工艺上可靠，投资上经济，管理上方便的城市污水处理系统，结合当地的实际情况，我们调研了国内外污水处理厂的成熟经验和发展趋势，并进行了比较。   
目前，国内外城市污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性，溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代表性的工艺主要有传统活性污泥、氧化沟、A/O或A2/O工艺、SBR及CCAS工艺等。目前，这几种代表工艺在国内外都有实际应用。  

污水处理厂好的节电场合是曝气机的鼓风机（有些是采用搅拌机来曝气），节电率更高。  
污水处理厂的设备是全天候运转的，曝气机和潜水泵是污水处理的核心设备，需要用变频器对曝气机的鼓风机（罗茨风机）和潜水泵进行调速。鼓风机变频控制：污水处理好氧部分溶解氧浓度对处理结果有很大影响，溶解氧浓度太低，污水不能达标；溶解浓度太高，不仅浪费电能还可能使活性污泥上浮使出水也不能达标。鼓风机加变频器就是为了控制CASS池溶解氧的浓度稳定在恒定值.  
考虑到实际应用中只可能一台是变频运转，另一台停止或工频运转，为了减少固定资产投资，设计了2台风机只用一台变频器控制，刚曝气时，一台风机变频运转，如果该风机运行到50HZ后，溶解氧浓度仍没达到设定值，该变风机自动投到工频（50HZ）继续运转，第二台风机自动投到变频运转，在PID自动控制下直到溶解氧浓度稳定在设定值。当溶解氧浓度大于设定值,且变频风机频率低于一定频率,工频风机自动切断,只有变频风机运转。  
　　  
3.1变频调控原理与特性   
随着科技的不断发展，交流电机调速技术被广泛采用。通过新一代全控型电子元件，用变频器改变交流电机的转速方式来进行风机liuliang的控制，可以大幅度减少以往机械方式调控liuliang造成的能量损耗。   

3.2变频调节的节能原理   
图2中曲线1和2表示调速时的压力-liuliang曲线，曲线3和4表示节流调节时管路阻力特性曲线，曲线5表示恒速时功率-liuliang曲线，设A点为风机大工况点。当风量需从Q1减少到Q2时，如果采用节流调节法，工况点由A到B，风压增加到H2，由图中可看出轴功率P2下降，但减少的不太多。如果采用变频调节方式，风机工况点由A到C，可见在满足同样风量Q2情况下，风压H3将大幅度下降，功率P3随着显著减少。节省的功率损耗△P＝△HQ2与图中面积BH2H3C成正比。  
由以上分析可知，变频调节是一种高效的调节方式。鼓风机采用变频调节，不会产生附加压力损失，节能效果显著，调节风量范围0％～100％，适合调节范围宽，且经常处于低负荷下运行的场合。当风机转速下降，风量减小时，风压将发生很大变化，由风机比例定律：   
Q1/Q2＝（n1/n2），　H1/H2＝（n1/n2）2，　P1/P2＝（n1/n2）3   
可知，当其转速降低到原额定转速的一半时，对应工况点的liuliang、压力、轴功率各下降到原来的1/2、1/4、1/8，这就是变频调节方式可以大幅度节电的原因。  
　　假设将水泵转速降低10%（输出频率45Hz时）  
　　则功率P2=（0.9）×1=0.73P1,节电27%。  
　　假设将水泵转速降低20%（输出频率40Hz时）  
　　则功率P2=（0.8）³×1=0.51P1,节电49%。  
　　由于功率与转速成三次方的关系，转速变化越大，功率的消耗将呈几何  
　　级数减少。  
　　  
3.3启动电流对电动机及设备的损害  
电动机在启动阶段，往往采用自藕变压器降压启动或（星—三角）启动方式，这两种方式能降低启动电流对电动机的损害，但仍有高达额定电流5—6倍的启动电流，严重危害着电动机、水泵、单向阀、管路系统的使用寿命。  

使用变频调节以后，由于使用了SPWM技术，实现了真正意义上的软启动和缓冲停机，从根本上消除了启动电流对电动机及其它设备的危害，大大延长了设备的使用寿命。  
　　  
3.4设备运行中的噪音、震动、水锤等问题  
设备在全电压启动、运行、停止的过程中，由于无法进行及时有效的调节，会产生严重的水锤、机械噪音增加、震动加剧等现象，这些现象都具有极大的破坏性，会引起管道破裂或瘪塌、损坏阀门和固定件，并会增加进线变压器的负荷状况。采用了变频调节后，可以通过延长升、降速时间来延长起动或停机的过程，在运行过程中，也可以通过对工作频率点的选择，跳过容易引起设备共震的工作点，从而使水泵叶片、单向阀、管路系统承受的应力大为减小，轴承的磨损也大大减轻，设备的工作寿命将大大延长。