西门子一些技术资料

西门子标准变频器在锅炉鼓/引风燃烧系统中的应用
产品部门：SD 所属行业：
来源：山东韦尔斯电器有限公司
西门子标准变频器在锅炉燃烧控制中的应用

摘要:

使用西门子MM4系列变频器控制锅炉鼓风与引风，实现手动开环/自动闭环运行。

关键词：

手动与自动切换。BICO连接。开环/闭环运行。

一:控制对象:4吨蒸汽锅炉

鼓风电机引风电机。

二:设备参数:

电机参数: ：鼓风电机功率:5.5 KW 引风电机功率18.5KW
三:控制目的:组成良好的燃烧工况，提高燃烧效率。节约燃料和能源。

四:变频控制系统设计工作原理：

本系统可实现开/闭环运行：

1.引风控制：通过炉膛上的负压变送器将炉膛压力标准电信号送入引风变频器PID 控制器的反馈通道,经处理后与设定炉膛负压力比较,经过PID 控制器产生运算信号,此信号控制引风变频器调节电机转速,使炉内负压稳定在设定值,从而达到自动跟踪鼓风保持炉膛负压恒定目的。引风电机速度随着炉膛负压值的变化而变化。即保证锅炉燃烧部分的自动运行。

2.鼓风控制：通过蒸汽管道上的压力变送器将所需蒸汽压力标准电信号送入鼓风变频器PID 控制器的反馈通道,经处理后与设定蒸汽压力值比较,经过PID 控制器产生运算信号,此信号控制鼓风变频器调节电机转速,使蒸汽管道上压力基本稳定在设定值,从而达到自动跟踪蒸汽管道上压力。

3.由于原锅炉为非节能型燃烧方式，控制风量靠人工操作风道挡板，蒸汽压力单靠人工控制燃烧不好。因此电机全速运转产生的风量不能全部使用，采用挡板截流造成约30%的电能损耗。使用变频器可根据生产需求任意调整电机速度，使输出风量可以调节，提高生产工效并且节能降耗。

变频器采用西门子MM430系列。控制系统的起动方式为外部远程人工控制。
调速方式：
1: 为操作工人根据生产情况由外部远程升速/降速按钮
实现对电机的速度控制。
2：变频器通过端子BICO连接切换为自动PID运行方式。
3：系统还可实现全开环运行，通过控制柜或现场操作箱
上的启停按钮和电位器实现人工控制和调速。
系统的主要连锁：
1.鼓风机运行条件：只有当引风机投入运行后，鼓风机
才允许启动运行。
2.变频和工频连锁。变频运行与原旧工频运行，连锁控
制系统。
3.当变频系统在运行过程中出现故障时,发出声、光报警
信号,提醒值班人员适时处理。

五、系统构成：
1、锅炉变频改造控制系统原理

配置：GGD控制柜体2200×1000×600 一台
鼓风变频功率: MM430-7.5 KW 引风变频功率MM430-22KW
见下图:

六、变频控制柜技术参数及性能特点：
1.主要技术参数：
(1)主回路电源：三相五线制。380V+10%。
(2)控制回路电压：220V
(3)负压压力传感器调节范围：以保证建立充分燃烧系统为
准。
(4)蒸汽压力传感器调节范围：以生产所需实际为准。
2.系统性能特点：
(1)具备运行方式选择开关：实现变频和工频互锁，工频运行为原控制系统，变频与工频由转换开关转换，并具有互锁保护功能。
(2)具备变频方式下的--本地/远程--选择开关：实现本地电位器人工调速。变频器PID闭环调速方式。
(3)变频软启动：电机通过变频器启动，电机电压采用数字自动斜坡补偿技术，电机缓步升速时系统机械冲击小，能显著延长电控元件及风机机械的寿命。
(4)具有完善的电机，及变频器自身保护功能：电机欠电压、再生过压、过流、过载、短路、过热保护等。
(5)具有电源电压、电机电流等柜体仪表显示功能。变频器运行工作状态指示灯显示功能。并能将变频器速度和电机运行电流以0—20mA标准模拟量形式传输给DCS监控系统。
(6)变频器故障报警指示及开关量传输、远程复位功能。
七：变频器的主要调试参数：

八.应用体会：
使用西门子变频器组成控制系统非常方便。控制非常灵活，尤其BICO互连技术应用起来使设计简单化。
九.现场应用照片：

酷客

2007年02月02日 07:35:26

12楼

LOGO!小型冷库的应用
产品部门：AS 所属行业：冷冻设备制造业
来源：Siemens
要求
---- 某船用冷藏库由菜库和肉库组成，分别有一台风机进行风冷、制冷压缩机有两台可根据需要选定一台或两台同时工作也可以通过开关强制两台时间工作。

LOGO！的解决方案
---- 库温由两只温度继电器实行两点式控制。压缩机的运行由两只压力继电器控制，压缩机产生的制冷液由电磁阀控制分别送至菜库或肉库的蒸发器通过风机运转对全库制冷。压缩机运转时必须有水冷却，若压缩机运转10秒后仍无冷却水（通过水压力继电器检测）压缩机停转，同时发出声光报警，压缩机正常运转后三分钟内仍有水冷却。压缩机采用排出压力过高保护和电机过载保护。一旦出现上述故障发出声光报警，故障未排除不能启动。

使用的部件
LOGO！ 230RC
I 1 菜库温度下限继电器
I 2 菜库温度上限继电器
I 3 肉库温度下限继电器
I 4 肉库温度上限继电器
I 5 1＃压缩机吸入压力低限
I 6 1＃压缩机吸入压力高限
I 7 1＃压缩机排除压力过高
I 8 2＃压缩机吸入压力低限
I 9 2＃压缩机吸入压力高限
I 10 2＃压缩机排除压力过高
I 11 2＃压缩机选择开关
I12 冷却水压力继电器 Q1 菜库风机电机接触器
Q2 菜库制冷电磁阀
Q3 肉库风机
Q4 肉库制冷电磁阀
Q5 1＃压缩机接触器
Q6 2＃压缩机接触器
Q7 冷却水电磁阀
Q8 故障声光警报

优点和特点
---- 减少了电气元件提高了可靠性，控制简单，在实际应用中维护工作量大大降低，保证可靠制冷。

酷客

2007年02月02日 07:36:06

13楼

西门子自动化系统在带钢坯连铸机控制中的应用
产品部门：AS 所属行业：炼钢,炼铁业
来源：郄锡才、吴晓峰、赵乐生
项目介绍

我公司热轧带钢每年需42万吨熟料，原来由炼钢厂模铸锭通过750轧机轧制成带钢坯，?/SPAN>500mm热轧带钢轧至成材，但模铸和初轧机工艺均为淘汰落后工艺，而采用连铸工艺代替模铸锭开坯工艺即可取消年近50万吨的模铸和初轧能力，使带钢生产由两火成材变为一火成材, 不仅能大幅度提高效率、降低能耗，而且会使成材率提高7%以上。为此，我公司于2001年新建并投产一座年产57万吨的带钢坯连铸机，控制系统全部采用西门子S7-400 PLC控制器，传动装置采用西门子变频器，整个系统 I/O点数约2500点左右，本系统的投入使转炉钢实现了全连铸。

系统配置

根据连铸机的工艺生产特点，铸流控制系统一般采用相同的配置，每流一套，共3套，公用系统1套，CPU采用了CPU416-2DP共4块，开关量DI模板采用421-1BL00, 用于现场设备如开关、操作箱等I/O点的接入。DO模板采用422-1BL00，均为24VDC*32CH型模板，采用中间继电器方式控制设备，对于指示单元直接输出。模拟量模板AI采用431-1KF10，用于仪表监测信号的接入，如二冷水各段的压力、流量、拉速等。AO模板采用432-1KH10, 可任意组态通道类型，用于控制调节阀门。高速计数模块FM450连接增量型编码器，用于钢坯跟踪、测长等, 以太网卡采用CP443-1 IT，既可以通过10M粗缆通讯, 也可以通过双绞线通讯。PLC通过STEP7 5.0编程软件, 采用网络接口实现编程，监控站采用基于WINNT4.0操作系统的SIMATIC WinCC5.0组态监控软件，1套开发版，3 套运行版。

系统构成

根据公司实际情况和现有连铸机的配置情况，在自动化选型中既要保证系统的先进性、可靠性，又要降低成本, 保证系统的通用性，因此我们选用了西门子控制设备。

我公司现有连铸机4台，其中2台采用西门子PLC控制,监控系统全部为SIMATIC WinCC软件；四座转炉全部采用SIEMENS S7-400PLC，监控系统也全部为WinCC软件。这些系统多年来运行稳定可靠，几乎没有影响过生产，我们的应用水平不断提高，能处理几乎任何故障, 由于产品可替代性，也节约了大量的备件购买投资。

SIEMENS PLC的优势体现在：

·大大节省了备件资金和开发人员的培训资金

·大大提高了开发速度和运行质量，并缩短了故障处理时间

·全集成自动化(TIA)有效减少了运营成本，大大降低了系统间接口费用

根据实际情况而设计出的方案是：每套为两个机架，由

接口模板IM460实现中央机架和扩展机架之间的连接, 采用CPU内置的PROFIBUS-DP接口实现与变频器的通讯, 用扩展单元IM通讯卡连接远程站ET200M，系统的通讯网络采用西门子高速工业以太网，粗缆连接，通讯速率

10Mb/s，抗干扰性好，用于PLC与PLC之间的通讯，采用国际现场总线标准之一的PROFIBUS-DP与变频器通讯控制，它属于设备总线，主要用于复杂现场设备和分布式I/O，物理结构为RS-485，传输速率最大为12Mb/s, 由于采用的相同协议标准和传输介质，还连接ET200M作为远程I/O站，在液压站、操作台、MCC等I/O 点数较为集中的地点设置ET200M，有效减少控制电缆量，监控站与PLC的通讯采用双绞线介质、TCP/IP开放协议。

系统功能

公用PLC主要完成钢包连浇装置的控制、中间罐车走行、横移的控制、中间罐预热控制、二冷室蒸气排出装置控制、切头小车控制、推钢机控制、液压系统控制、冷床控制。铸流PLC主要完成结晶器振动频率调节控制、拉矫机传动控制、驱动辊压下压力调节、引锭杆跟踪、定尺切割控制、切割前后辊道控制、结晶器冷却水调节、二次冷却水流量调节。其中，较为关键的功能包括：

·引锭杆工作过程控制 ·结晶器液面检测控制

·二冷水流量动态控制 ·自动定尺系统

·安全连锁和异常对策

小结及体会

我公司带钢坯连铸机2001年10月建成投产，控制系统运行稳定可靠，未由于自身原因导致任何模板损坏或者通讯中断现象，用户评价良好。本连铸机计算机自动控制系统采用西门子PLC控制系统，实现了设备的连锁启停、回路调节、报警、趋势记录等一系列功能，降低了能耗，提高了作业率，减少了故障停机率，提高了铸坯的质量和产量；同时，连铸－热送－热轧工艺的运行，也提高了劳动生产率、改善了工人工作环境、减轻了工人劳动强度；控制系统在实现“三电一体化”的基础上成功将 PROFIBUS现场总线将传动系统和ET200M远程I/O系统连接到控制系统中,西门子全集成自动化的可靠运行，大大降低了投资和维护成本，提高了可靠性和控制水平，另外基础自动化系统所具有的开放性充分考虑了过程机接口和全厂计算机数据网的联入方式，由于自行设计、自行开发，为整套系统的可靠运行提供强有力的保障，取得了显著的经济效益和社会效益。

酷客

2007年02月02日 07:36:45

14楼

西门子PCS7冗余系统在北海涠洲炭黑自动化生产线的成功应用
产品部门：AS 所属行业：化学原料及化学制品制造业
来源：Siemens
一．北海涠洲炭黑自动化工程简介
北海涠洲炭黑自动化生产线自控系统方案的技术要求和经济指标如下：
１．系统软硬件总体要求
1) 系统先进成熟可扩展，以便今后建立全厂级的控制－管理一体化；
2) 系统组态软件平台采用Windows NT操作系统；
3) 系统提供高级语言接口和高级算法；
4) 系统提供在流程画面上支持控制调节窗口、报警窗口和报表窗口等；
5) 系统具有操作员级的控制站和I/O模板运行状态自诊断及显示功能；
6) 系统具备带电插拔功能；
7) 系统冗余功能：通讯网络、控制器和电源都要求冗余。

２．系统功能要求
1) 调节控制系统功能：双闭环控制调节回路14个；单闭环控制调节回路13个；远程手操调节回路14个。
2) 安全连锁系统功能：包括有各反应炉温度、风机、水泵安全连锁信号和天然气、一氧化炭浓度探测安全连锁信号。
3) 显示操作打印系统功能：高分辨率各种画面直观显示，鼠标操作，屏幕列表报警，实时参数、状态和操作记录等报表打印。
4) 信号处理系统功能：AI合计102路，AO合计48路，DI合计134点，DO合计63点。

二、自控系统方案
本工程采用德国西门子公司基于全集成自动思想化的新一代过程控制系统PCS7，具体系统方案既保证其技术和经济指标，又保证用户在使用后在当前激烈的市场竞争中稳操胜券经过仔细分析、对比和研究上述系统需求，我们选定的集成方案见附图。有关该系统的主要特点简述如下：
１．工程师站和操作员站的特点
1) 充分贯彻西门子公司全集成自动化的思想，系统具有统一的通讯、统一的组态工具、统一的数据库，消除了传统的DCS与PLC之间的鸿沟；
2) 监控软件WinCC (视窗控制中心)为基于 Windows 95/NT操作系统的开放型全图形化R人机操作界面，具有组态方便，操作简单的特点；
3) Win CC拥有完备的工业图形库，如阀门、反应罐、模拟传统显示仪表、管道等, 方便了工程师设计监控系统的过程画面；
4) 人机界面具有良好的开放性，支持以太网、Profibus、RS232、RS422/485等通讯方式，支持TCP/IP、网络DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等标准通讯协议;
5) 操作员界面为全汉化界面，并且具有动态语言切换功能，有利于出口项目的开发和调试；
6) Win CC提供独特的组态向导，详细的在线帮助，多媒体自学软件, 以及全套中文使用手册和参考手册，有利于用户在较短的时间内快速掌握;
２．系统通信功能特点
1) PROFIBUS-FMS通信协议运行于WindowsJNT环境，用于上位机与控制器间的实时通
2) MPI通信协议运行于WindowsLNT环境，用于上位机与控制器间的编程组态通讯；
3) PROFIBUS-DP通信协议运行于Windows NT环境，用于控制器与ET-200 扩展I/O间的实时通讯，速度可达12M，距离可达9.6公里(电缆)或 90公里 (光缆)。
３．控制器和I/O模板特点
1) S7系列控制器和 I/O卡件可靠性高，MTBF在数十万小时以上（最短MTBF ＝19.6年）；
1) 模拟量输入卡具有两线制变送器配电功能，所有类型的I/O信号均有本安卡件供选择；
2) 所有模块均有完善的自诊断功能、传感器断线监测功能、在线插拔功能，保证了系统安全、长时间运行，提高了系统的可用性和可维护性；
４．控制组态软件特点
1) 系统提供完善的符合IEC1131标准组态工具，包括梯形图（LADER）、语句表（STL）、连续功能图（CFC）、顺序功能图（SFC）、结构化语言（SCL），且各种组态工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷；
2) 系统提供近500个CFC标准功能块库，提高了系统组态效率，缩短了工程周期；
５．冗余系统功能特点
1) 控制器冗余系统可以实现双控制器冗余切换的功能，当主控的CPU出现故障时，另一个CPU自动地接替主控CPU的工作，切换时间为毫秒级。
2) 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP协议的ET200M I/O站冗余通讯接口和电缆，实现与双控制器（CPU）的冗余通讯；
3) 电源冗余功能：10A 直流电源冗余配置，用于CPU和模板供电；

三、解决实施中出现的问题
科技由于该工程是我公司第一次应用西门子PCS7冗余系统，在整个实施过程中遇到了一些较小的技术问题，但在西门子公司技术的大力支持和我公司的共同努力下，都得到了圆满解决。在此将问题和解决办法说明如下，以供参考：
１．问题：新购的EPSON公司LQ-1600-KIII打印机无NT4.0打印驱动程序，不能打印。
办法：安装EPSON公司LQ-1600-KI FOR NT4.0打印驱动程序即可。
２．问题：炭研院原来未提声卡报警要求，后用户要求增加，但订西门子声卡来不及。
办法：购买普通电脑声卡，并编写相应程序解决。

四、结论和体会
集合本系统是根据炭黑设计院为北海涠洲终端炭黑厂建设工程自控系统所提技术和经济指标，结合西门子先进的过程控制系统PCS7的特点，特别是应用冗余技术进行配置选型优化设计，才得以中标的。同时在整个实施过程中确实遇到的一些技术问题，不仅做到完全满足招标书的技术条款，现场按期通过调试，并且一次投运成功，获得了化工部炭研院和中国海洋石油南海西部公司北海涠洲终端炭黑厂的一致好评。

酷客

2007年02月02日 07:38:11

15楼

LOGO!模块办公楼窗帘控制系统
产品部门：AS 所属行业：建筑配电和控制
来源：Siemens
2003 年BMW 生产出第一辆劳斯莱斯，从这一年开始辉腾在英格兰西海岸的Goodwood 造价1 亿欧元的新车厂进行生产。公司总部体现出了技巧的艺术和复杂的建筑技巧。Brandenburg 公司，Jank 对总部建设做出了卓越的贡献，它
通过21 个LOGO！模块来控制办公楼窗帘的自动打开和关上。

Jank Elektro-, Schalt- und Automatisierungsanlagen from Calau near Cottbus 接到了同样在当地的Rapid Maschinenbau 的订单，任务是要开发一套自动控制解决方案，该方案不是用来豪华车的生产而是作为办公楼的光线挡板控制。总体来说，56 块4 到4.5 米宽的窗帘与房屋成90 度打开和关闭。安装和调试不是Jank 实施的，所以找到一个作为100%成功运行先决条件的方案非常重要。而且任何以后用户的更改要求同样可以很容易遥控实现。原来设计的用继电器实现的方案被证明技术上行不通，只有使用LOGO！才能达到满意的效果。

技术实施

56 块窗帘的运动由112 台交互式电机控制，挡板两面都可以用。总体来看，需要21 块设计好的LOGO！230RC 模块连接到LOGO！DM8 230R。每个LOGO！模块负责两到三块窗帘。在控制中心根据天气情况发出命令后，模块控制和监测两个驱动电机的同步运行直到它们到达各自的最终位置，以及锁定电机的反向开关。发生故障的情况下也会停止运行。紧接着故障信息只有在该故障类型在控制器中存储了对应故障的情况下才会发给控制中心；这也包括了两台电机的不平稳启动。当所谓可忽略的故障比如因为结冰引起的堵塞发生时，接下来的过程将覆盖故障信息。可以对不发送到控制中心的故障的序号进行设置。由于三个数字LOGO！输出对于电机控制已经足够，继电器不再需要，因此有限的开关柜空间得到有效利用。

方案灵活并且全世界可用

21 个模块的解决方案意味着每个窗帘可以独立打开和关闭。对一些特殊部位，要防止发生任何故障，以免系统完全失效。如果用户在以后的时间里认为必须要进行一些改动或者增加功能，可以通过黄色的程序模块来对系统进行更改。这一过程不需要软件专家，对LOGO！有基本的了解就足够了。这同样适用于逻辑模块发生故障的情况。模块可以从英国的电子器件批发商那里获得，而且程序可以用黄色模块来快速复制。为了防止第三方对程序进行修改，模块提供了密码保护。事实表明运行没有出现故障，并且完全让用户满意。

酷客

2007年02月02日 07:39:07

16楼

怎样读和写S7-214的实时时钟
产品部门：AS 所属行业：其它工业领域工程
来源：Siemens
***概述***
---- 这个程序示例涉及到关于实时时钟的两种特殊指令：读和写日期及时钟时间。

---- 为了进行这些操作，需要有如下结构的8字节缓冲区：
---- 字节0：年（00-99）字节4：分（00-59）
---- 字节1：月（1-12）字节5：秒（00-59）
---- 字节2：日（1-31）字节6：未分配
---- 字节3：时（00-24）字节7：星期（1-7=Su-Sa）

---- 为了读或写方便，这些数据用BCD码存储。当操作开关I0.0为1时，就将预定日期和时间写入实时时钟。为了显示当前的秒值，将其值拷贝到输出字节QB0.当I0.1=1时，则用BCD码显示；当I0.1=0时，则用二进制码显示。

***程序和注释***

---- 通过按输入开关I0.0，可调用子程序0。这个子程序按照要求的时间和日期，预先将其值置入VB100到VB107这8个字节，然后用TODW指令，将此设置传送给实时时钟

---- 每个周期都读出实时时钟的值，这些数据以BCD码形式（4位代表0-9的数字）存储在VB400到VB407这8个字节中。如果输入I0.1为1，这些值就被直接拷贝到输出字节QB0,以供显示。

---- 如果输入开关I0.1为0，将数据从VW404拷贝到VW204,再将包含分钟值的VW204清零。这一步是必须的，因为把秒值从BCD码的形式转换成二进制码的形式，只能按字来转换现时的二进制码的秒值被传输到输出字节QB0,以供显示。

具体程序(有详细中文注释)可以下载直接调试:
tip0008.zip(6.27KB)