6ES7223-1BM22-0XA8常备现货

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1. 引言 

    对于大部分生活供水系统来说，日常供水随着各个时段和各个季节的变化而有很大的起伏，一般在晚上黄金时段的用水需求量比较大，深夜由于客户需求量大幅度减少，管网压力急剧升高。对于传统的水塔等方式供水，其维护困难。尤其是面对消费供水等突发事件时，其反应速度较慢，早已不能满足恒压供水的需求。使用变频器对供水系统进行闭环控制，达到管网压力基本稳定，通过变频器内部的智能控制功能，轮循供水电机运作，达到设备的合理利用以及维护方便功能，当管网压力不正常，或者其他故障产生时，通过变频器的远程报警功能及时通知维护人员，避免故障扩大。 

2. 系统基本组成 

（1） 系统主控环节 

    系统整体的控制信号，包括压力设定信号，工频和变频故障信号处理，水位故障检测处理均由主控 PLC 或主控人机设定， 对于整个系统的运行信号进行综合，尤其是当出现故障状态的系统处理操作，是整个系统的核心控制部分。 

（2） 变频器内部控制环节 

    变频器内部控制，主要是指变频器内部 PID 功能模块，内部 PID 功能使现场工程师设置和调试方便，相对于原来的硬件 PID 板控制，省去了硬件维护需要，节省了成本。主控环节的压力设定信号与系统压力信号反馈形成闭环以维持管网恒定压力。 PID 的特性可由参数选择。 

（3） 供水附件 

    供水附件为变频器控制外部电机的中间控制机构，四方变频器供水附件为一个独立的控制系统，只需要一根外接的电话线，就可与主控板连接，方便的远程控制，利用 485 通讯底层接口，无需外接电源，就可控制多达 5 个以上的继电器，从而用来控制外接接触器。接口简单，使用方便。 

（4） 电机控制环节 

    当管网压力的变化要求增加或减少工作水泵时，通过供水附件基板的中间继电器，控制各个电机交流接触器。基板输出端口的状态决定外部各个水泵的运行状态。 

（5） 执行环节 执行环节为各水泵。 

（6） 信号反馈环节 

    管网压力的信号反馈，用于与设定环节形成 PID 控制闭环，对于大部分供水系统，由于压力控制为一个大惯性环节，且其要求不太高，不必要使用微分环节。 

下面对山东省济南市某小区恒压供水系统，使用四方 C320 系列变频器系统改造进行分析，其框图如下 : 

3 ．工作过程描述 

    当变频器被投入自动运行时， 1# 泵电机接触器被控制导通，变频器输出频率上升，管网压力信号逐渐增加，出水管网的压力信号与 PLC 管网压力设定信号负反馈闭环，当电机频率上升到高频率，而管网压力达不到设定要求时，变频器立即控制工频接通 1# 泵，使 1# 泵全速投入运行，变频器经过时间延迟，对 2# 泵进行变频控制。当管网压力与设定压力基本平衡时，变频器控制当前变频电机维持在一定的频率，压力的稳定和超调量可以通过 PI 参数的调整。当水需求量减少，管网压力逐渐升高，内部 PI 控制器输出频率降低，当变频器输出频率低至 0HZ ，而管网在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中，逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统可靠性。 

4 ．四方通用变频器的使用 

    对于当前的恒压供水系统，配置了四方供水附件，其他需要设置的参数功能组包括： 1. 基本运行参数； 2. 模拟输入输出参数； 3.PID 控制参数组。供水系统与变频器相关接线如下图： 

    •  基本运行参数主要参数设定： 

    F0.0=0 选择 V/F 控制方式 

    F0.15=1 选择泵类负载 

    F0.4=0001 PLC 输出端子控制起停 

    •  PID 控制主要参数设定： 

    F8.0=0121 选择比例积分，单极性 PI 功能有效。 

    F8.1=0204 选择设定信号输入 VC2 ，反馈信号 CC ， 

    F8.3=0 ， F8.4=10 选择小给定量 0V ，大给定量 10V 。 

    F8.5=2 ， F8.6=10 选择反馈对应量。 

    F8.7=2 ， F8.8=10 设定 PI 控制器参数。 

    •  拟输入输出参数组： 

    F2.2=0 ， F2.3=10 设定通道 VC2 信号特性， 范围 0～10V 。 

    F2.4=4 ， F2.5=20 设定反馈通道 CC 信号特性，范围 4 － 20mA 。 

5 ．改造中注意事项 

    •  正确设置设定和反馈对应曲线。 

    •  变频泵至工频控制时可直接切换，以免管网压力形成波动，工频泵至变频控制的切时间必须适当设置，延时太短，水泵对变频器形成冲击电压和冲击电流，容易使变频器出现故障，延时过长使管网压力不稳定，从而易出现频繁切换动作。 

    •  当供水基板与主控制基板距离较远时（ 20m 以上），需提供附加电源以确保信号正确传输。 

    •  当供水系统不需要处理消防等紧急状态下的供水问题时，可简化 PLC 控制功能。甚至只通过单变频器实现简易恒压供水。 

    •  适当使用四方变频器独特的负载检测和切断自停机功能，方便远程水泵的控制。 

前言
    中国造纸工业有效生产能力自1990年以来，特别是自1995年以来一直在持续增长。到2002年底为止，我国有4000多个造纸厂，其中规模以上的有2600多家。2002年的总产量达到了3780万吨。在今后的l-2年中，还将会有近1000万吨的新增生产能力。目前我国造纸厂家众多，可是普遍存在着自动化控制水平较低、能耗高、纸品的质量和产量一定程度上受限制等状况。而随着社会经济的高速发展，人们对纸张的消费数量和纸张的质量要求也越来越高，这就要求造纸企业不断提高生产工艺和自动化生产水平，使纸产品能够满足日益发展的经济需求。

造纸机变频改造的必要性
    我国造纸机分部传动设备，以前采用SCR直流调速方式，由于存在滑环和炭刷造成可靠性和精度不高，从而导致纸机的机械落后，高车速也只有200m/min左右，很难同国外的1000m/min的高速纸机相比。造纸是一个连续生产的过程，生产线的连续和有序控制成为了制约成品纸质量和产量的瓶颈。直流调速系统在纸机的发展史上占有重要的地位，但由于直流电机存在维护难、抗环境能力差，主要表现如下：
（1）整流子磨损严重, 烧毁整流子的故障, 导致停机时间长；
（2）直流电机维修困难多, 要求高, 修理费用也高；
（3）测速发电机易磨损，造成传动系统精度低；
（4）直流调速控制系统复杂, 调试困难, 一般技工很难调出好的机器

造纸机变频控制系统简介
     造纸机结构上大致有流浆箱，网部，压榨部，干燥部，压光，收卷几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及jingque的调速功能：
（1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致。便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸。
（2）连续平稳地拖动纸机运行。
（3）具有平滑加减速功能。

目前在纸机分部传动上使用的变频器必须能具备以下特点
（1）调速范围宽，在全速度范围内，效率必须在90%以上；
（2）功率因数高于0.9以上；
（3）输入谐波电流总失真小于3%；
（4）采用可靠性高、技术成熟的标准器件IGBT；
（5）能减少输出谐波分量并有效降低dv/dt噪音和转矩脉动的效果

    实例分析如：大连XX纸厂的五层纸生产线，采用安邦信G9变频器改造五层纸生产线主要有坑机、复合机、热板、纵切机、横切机组成。坑机用来将原纸制造出波浪，根据波浪的疏密程度可分为A、B、C、E四种。波浪是由电动机带动浪辊在固定的有槽的钢板上将纸挤压形成的。坑机电动机的功率一般在22KW和30KW。复合机用于将生产出来的浪纸和芯纸再加两层面纸复合在一起，这样就生成了五层纸板。在通过热板干燥，纵切机切边和压痕，由横切机进行剪裁。本次改造主要是4台坑机和热板的变频改造，以获得优良的调速效果和节能效果。如下图所示：

方案： 
坑机和热板采用安邦信G9系列变频器，其电气图如下所示：

功能介绍：
＆#61548; 统调功能：采用主-从式结构，其速度可以通过统调电位器给定。将一台G9变频器作为主驱动输出，从驱动均采用G9系列产品，多台从驱动可以共用一台主驱动。
＆#61548; 微调功能：主驱动的运行频率通过统调电位器模拟口输出，作为从驱动变频器的初始同步转速，其偏差可以通过从驱动的微调电位器来修正。
＆#61548; 由于变频器具有较前强的过载能力和低频额定转矩，保证了速度不随负载的变化而变化。克服低速时速度不稳定的缺陷。

系统优点
1、本系统采用先进的变频控制技术，使电机软启动，减轻机械冲击和降低部分噪音，延长机械设备的使用寿命，减少机械维修费用。
2、运行、操作、维护简便，提高产品的质量和产量。
3、节约大量的能源。

节电效果分析
    大连XX纸厂是大型造纸厂家，其中我公司改造的1760白板纸机有5个传动点，都是用电磁调速，各个传动速度断断续续很不稳定，生产中经常断纸，采用我公司设计的变频同步控制系统改造后取得很好的节能效果。
＆#61548; 改造前生产1吨纸用242.5度。，
＆#61548; 变频改造后生产1吨纸用127度电（6个月平均数）。
＆#61548; 每吨节约为242.5-157=85.5度。
＆#61548; 节电率达到：（85.5÷242.5）×=35.2%。
    也就是说，该造纸机进行改造后，每月可为该厂节约42750度电，按每度电0.7元计算，每月就可节约29925元。每年就可节约35.9万元。且操作从45米/分一直调到75米/分仍相当稳定，同步效果极好，提高了纸的产量，增加了企业的效益。  

结束语
    将生产线整体变频控制与改造后，生产线电机所需转速由电机直接给出，避免了转矩传递损失，既可实现电机联动控制，又可分别调速控制，整条生产线可由其统一指挥，有序工作。我们相信，随着交流变频控制系统及通讯技术的发展和完善，交流变频传动系统以其技术先进、调速范围宽，调速性能好，节电，操作方便等优点在新型造纸机上的应用越来越广泛！

    1 前言
    近几年我国的造纸业及印刷包装行业取得了飞速的发展，面临着前所未有巨大机遇，但相对于世界先进的设备，也面临着巨大的挑战。生产设备的生产能力非常强大，但我们的产品基本处于中低端市场。主要的原因是技术条件的限制。目前为至，大量的分切机上仍旧使用磁粉制动器来进行收放卷张力控制，限制了设备的运行速度，也浪费了能源，由于磁粉本身的使用寿命的原因，造成了故障率较高的情况。
    安邦信公司推出的G11变频器，可以进行恒张力控制，并且可以控制张力锥度，保证收卷后各层形状均匀，极大的提高了分切机的运行速度。

    2 分切机介绍
    分切机是一种将宽幅纸张或薄膜分切成多条窄幅材料的机械设备，常用于造纸机械及印刷包装机械。分切机的简易示意图如图1所示。

    分切机的传统控制方案是利用一台大电机来来驱动收放卷的轴，在收放卷轴上加有磁粉离合器，通过调节磁粉离合器的电流来控制其所产生的阻力，来控制材料表面的张力。
磁粉离合器及制动器是一种特殊的自动化执行元件，它是通过填充于工作间隙的磁粉传递扭矩，改变励磁

    电流可以改变磁粉的磁性状态，进而调节传递的扭矩。可用于从零开始到同步速度的无级调速，适用于高速段微调及中小功率的调速系统。还用于用调节电流的方法调节转矩以保证卷绕过程中张力保持恒定的开卷或复卷张力控制系统。
    其主要的特点是磁粉离合器作为一个阻力装置，通过系统控制，来输出一个直流电压，控制磁粉离合器产生的阻力。主要的优势是其为被动装置，可以控制较小的张力。其主要的缺点是速度不能高，高速运行时易造成磁粉高速磨擦，产生高温，造成磁粉离合器发热进而缩短其寿命。

    3 G11变器器在分切机上的控制框图：
    方案说明：
    使用安邦信E11变频器驱动压辊，控制分切机的运行速度，它可以工作在开环矢量工作方式。主速度一般可以用电位器来调整。AO1端口作为运行频率的输出，作为放卷变频器、上、下收卷变频器的线速度给定。放卷变频器及收卷变频器要使用A11变频器，A11变频器是一种可以实现张力控制的变频器，可以通过变频器内部的计算，获得所需要的转矩，通过控制变频器的输出转矩来获得恒张力控制。

    因为矢量控制变频器的转矩控制精度为额定转矩的5%以上，当控制的张力过小时，在空卷时变频器应输出小的转矩，比较困难。
    参数配置情况：
    主驱动变频器（E11）：
    （无速度传感器矢量控制）
    （端子命令）
    （AI1输入）
    （后级变频器输入和驱动变频器输入频率相除）其它参数均为出厂默认值。
    调试情况说明：
    利用G11变频器作分切机控制时，建议使用电机直接拖动主轴的方式而无需安装减速装置。主要原因是变频器控制张力时控制量终为变频器的输出转矩，转矩为张力与卷径的乘积，在空卷时，输出转矩为小。如果减速比为N，折算到变频器上转矩为转矩/N，若小于电机额定转矩的5%，则控制的不够准确。
    在调试时，将收放卷的三个变频器的闭环矢量方式调试正常，否则没法完成后续的转矩控制。在此过程中，常遇到的问题是编码器信号没有输入、旋转编码器A、B方向接反、编码器脉冲数输入不正确。这几种问题的表现形式主要是运行速度和输入速度偏差较大或者电机低速蠕动运行电流与实际空载电流相差较大。
    放卷控制中变频器实际上只是提供一个反向的拉紧力，其控制精度要求不高。调试相对简单。关于零速时的反向拉紧，A11变频器可以提供两种选择，一个是允许反向拉紧功能，表现形式是在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器可控制电机一直将材料拉紧，避免刚开始运行时由于材料松驰而造成的速度冲击，将材料拉断。一种选择为不允许反向收紧，在零速时若运行命令没有撤掉，则变频器没有力矩输出。材料可能会松驰，但可避免断料时的飞车情况。
    收卷变频器工作在张力控制模式，在加减速过程中，需要提供额外的转矩用于克服系统的转动惯量。如果不加补偿，则会出现收卷过程中张力偏小减速过程中张力偏大的现象。如果起动时出现张力变小，则增加系统惯量补偿系数。磨擦补偿主要是克服在整个运行过程中由于系统存在的磨擦力对张力的影响，可通过调节磨擦补偿系数来完成。正常运行时材料张力若小于设定张力，则将摩擦补偿系数增大。需要补偿的是卷轴上材料所产生的转动惯量，通过设定材料的密度及宽度，变频器可计算出当前材料的转动惯量。调试时合适设定张力锥度，可以控制材料的卷曲质量，避免外紧内松的情况发生。
    很多情况下卷径的获得是统过线速计算法来获得的，而卷径又是计算输出转矩的直接的因素，正确设定大线速度是非常关键的。调试时可以通过验证变频器显示的当前卷径和实际卷径，来判断所设大线速度是否正确。若显示的当前卷径大于实际卷径，则表明所设的大线速度偏大。
    通过设定以上的几个补偿量，可以有效的改变系统惯量对加减的影响。设定合适的张力，可以达到比较好的收卷控制。

    4 结束语
    因为用变频器来控制分切机的收放卷控制克服了磁粉固有的弱点，使得高速分切的控制成为了现实，大大提高了设备的可靠性，从成本上并没有过多的增加，越来越多的客户开始采用变频器来实现分切机控制。