6ES7222-1BF22-0XA8型号介绍

6ES7222-1BF22-0XA8型号介绍

1  项目背景

油田是产能大户，同时也是耗能大户，消耗的主要能源是天然气、煤、电，以及渣油等。针对能耗高的特点，某油田确立“产能不忘节能低碳”的发展理念，全面推行“立体化”节能方式，把节能减排纳入企业总体发展战略，综合考虑产量、效益和节能的关系，编制并组织实施了《某油田“十一五”节能规划》和《某油田2009年-2020年节能规划》，让节能减排深入人心。

抽油机为该油田主要的采油设备，数量多、耗电高，存在功率因数低、谐波含量高、能耗大的典型电能质量问题。通过对抽油机电控技术研究分析，提升抽油机功率因数、降低谐波含量、回馈发电状态时的电能，是实现抽油机提升电力品质、节能降耗的有力手段。电控节能主要从调压节能、变频节能、自适应节能、合理间抽等领域发展。

2  项目方案

台达为该油田抽油机配置37kW的AFE2000有源，此油井采用6kV/0.4kV的50KVA变压器供电，抽油机采用ZYCYT-280M-8/12高起动力矩多速电动机，电机功率为30/20kW，采油过程工作在30kW转速模式。台达AFE2000有源针对四象限运行负载，具备提升负载功率因数、降低谐波干扰、回馈电能的独特优势。

3  项目配置

项目配置如图2所示。

4  项目效果

调整上下行程速度， 提高产液量。

采用AFE2000技术， 除了可以改变抽油机的冲程频次之外， 还可以根据实际需要把转速控制细化为上行程转速控制和下行程转速控制， 使抽油机工作在*佳运行状态。在下行程时， 适当降低下行程的速度， 可以减小抽油杆的弯曲度， 从而减小偏磨程度， 提高在泵内的充满度；在上行程时， 适当提高上行程的速度， 则可减少在提升中的漏失系数， 有效的提高单位时间内产量。改造后平均产液量提高了10%左右。

提高功率因数， 减少无功损耗。

抽油机的负载是交变的， 工作周期中时大时小。而在选用电动机时， 通常是根据工作周期中的*大载荷（例如启动转矩）来选配。电机的额定功率都是恒定的， 以不变的最大功率拖动时刻变化的载荷， 势必造成大马拉小车之类的浪费。这一现象会使电动机的电能利用率很低， 功率因数下降很多， 相应多占很多无功功率。抽油机采用AFE2000控制系统后，电动机平均功率因数由工频运行状态的（-0.3）0.7提高到（-1）1 ， 减少了无功损耗。从而大大减小了供电电流，减轻了电网和变压器的负担，降低了线损。

减小电网冲击， 实现软启动。

当电机在工频状态下启动时，启动电流相当于3～7倍额定电流，所以通常在电机带载启动时，会对设备和供电电网造成很大的冲击，导致对电网容量要求过高，且在启动瞬间产生大电流和震动，对设备极为不利。使用AFE2000控制系统后实现了电机真正意义上的柔性启动，使启动电流大大降低，既减少了对电网的冲击，也避免了对电动机、变速箱、抽油机等大机械的冲击， 延长了设备使用寿命。

解决倒发电产生的供电污染，回馈绿色电能。

抽油机下行时电机转子超过电机同步转速时（曲柄净扭矩为负），交流电机变成交流发电机，引起主回路母线电压的升高，称为“泵升电压”，过高的泵升电压使变压器不能正常工作。采用AFE2000后可以将原倒送的电能转化为标准的正弦电源回馈系统，回馈电能节电率在30%-50%左右。

*大程度降低谐波危害，提升电力品质。

抽油机改装AFE2000控制系统后，原变频控制电源谐波电流含量从53.1%降至3%，典型谐波5、7、11、13、17次到几乎可以忽略程度，绿化抽油机的配电系统，保证了供电质量。

5  项目总结

AFE2000控制技术在抽油机上应用，对抽油生产设备来说是一个很大技术进步， 它从根本上改变了抽油机的运动特性和动力特性，使抽油机、抽油杆、抽油泵达到动态协调，有杆抽油系统和油井供液系统达到动态协调。抽油机应用AFE2000，既可以提高工效，增加采油量，又可以节约电能，保护电机及设备，其应用前景是十分广泛。在能源日益紧张的今天， 相信AFE2000控制系统在抽油机提升电力品质节能降耗方面具有广阔的应用前景

台达C200系列变频器是包含高频输出功能的通用变频器，丰富的功能和良好的驱动适应性使它在多种应用场合表现出色；高速主轴电机能够实现高速运转，除了凭借电机本身优秀的高速特性，还需要有一台能够驱动其稳定运行的高频输出驱动器。

本文将介绍C200变频器高频输出功能应用在某专用机床所配置的主轴驱动系统，变频器*高输出频率达到3333.3Hz，实现四极主轴电机*高转速达到100000转。

调试设备为用于某专用机床的高速主轴电机，电机为*某品牌高速主轴，该电机极数为4极，功率0.65kW，额定电压180V，额定频率3333.3Hz，电机额定电流4A，用户对变频器调试的要求为：速度开环平稳启动的前提下，电机转速达到100000转额定转速平稳运转。C200高频版本VF控制模式在该场合*为适用。

下面将介绍C200高频版本驱动电主轴的调试过程。

调试步骤：

变频器上电前，检查配线是否正确，接地布线是否良好可靠。

00-02=9  恢复出厂设置（基底频率50Hz），检查机种代码00-00是否与机型相符

基本参数设置

VF控制模式是依照电机本身适用的VF曲线对变频器进行参数设置，*终达到变频器输出电压频率曲线符合电机的VF特性。

01-00=3333.3  *高操作频率3333.3Hz

（设置前需确定当前变频器为高频版本）

01-01=3333.3  电机额定频率3333.3Hz

01-02=180  电机额定电压180V

（由于驱动器默认额定输出电压参数默认为220V,所以运转前必须确认已经将额定电压改为电机额定电压180V，否则有损毁电机的风险）

高速电主轴带载工作时，一般需要作过转矩限制或电流限制，以确保主轴不会因过转矩或电流过大而损坏，所以一般在机器运转前需要设置保护参数：

06-06=4    出现过转矩OT1报警后，立刻停止运转

06-07=50   过转矩报警电流准位

06-08=1    过转矩时间准位1s

06-12=70   变频器输出*大电流限制

01-12=10  01-13=10   加减速时间均为10s

参数设置完成。

用软件查看运转时的波形：

上图中所示为电机从100000转开始，进行多次减速加速运转时的波形，可见，在加减速时间为10s的情形下，由于减速时电机回升能量造成变频器直流母线电压上升，触发变频器过电压失速防止功能，直流母线电压达到失速防止准位时，输出频率停止减小，电压恢复正常时，输出频率才继续接近给定频率，说明变频器的失速保护功能能够有效的控制变频器输出，防止失速，保了设备的安全正常运转。

台达C200变频器的高频版本支持3333.3Hz高频输出，驱动高速电主轴的典型应用，能够完全满足机床、加工中心对主轴系统的速度要求，进一步拓宽了C系列变频器在机床行业的应用范围。

吸塑成型技术即塑料片（板）材热成型加工技术，又叫热塑成型，是塑料二次加工工业技术中的一种。利用真空泵产生的真空吸力将加热软化后的PVC、PET、PETG、APTT、PP、PE、PS等热可塑性塑料片材经过模具，真空压力使片（板）材变形，达到要求的形状和尺寸，或贴附着于各种形状产品的表面，辅以配套工序，实现应用目的。

2  系统介绍

吸塑成型设备包括夹持系统，加热系统，真空和压缩空气系统及成型模具等几部分。塑性塑料片材的吸塑成型过程，主要工序之一就是片（板）材加热。本机使用的是红外线加热方式，红外线的传热形式是辐射传热，具有穿透力，内外同时加热，效率良好升温迅速，热惯性小，不需要暖机即可开始工作。

3  DT3温控器

台达新一代温控DT3，支持*快0.1S的采样周期，提供多种优越控制模式与自整定功能：Self-Tuning, FUZZY, PID, ON/OFF, Manual，其中*新研发的Fuzzy模糊控制功能可在设定温度与实际有温差时在一定范围内动态调整多组PID各项参数。当检测与SV有较大差异时，系统立刻重新计算PID，以达到快速反应的效果。图中可看出，当干扰进入和干扰消失时，FUZZY PID反应速度都较传统PID很多，更快收敛。

DT3的三色LCD显示屏幕，提供简单明了的视觉界面，可直观地显示出仪表目前的运行状态。如发生超温报警等异常状态，就可借助显示色差提醒用户及时处理。另外，DT3还提供强大的功能扩展性，如RS485、事件输入、变送输出、远程遥控输入、CT电流检测功能模块，应用更具弹性。

吸塑机加热区域面积较大，需要数十个陶瓷红外加热片一起工作才能达到要求加热功率，并且使整个加热区域的温度基本一致。模具闭合后，材料表面的散热大致相同，只要所有加温区域的加热片的输出功率一致，温度就可保持稳定。

吸塑成型过程为：送板（片）材－－－－-合模－－加热软化－－－－-吸塑成型。

陶瓷红外加热片是易损配件，日常维护需要经常检测每路工作是否正常，一般检测其工作时电流是否在正常范围，DT3的CT电流检测功能正合此要求。

用DT320RA-0202作为主控制，检测中心点的温度计算温度差值，输出PID控制运算输出量。DT3的输出接到台达SX2 PLC的输入。到DT3输出信号时，PLC打开多个输出通道，如此可以 1个探头控制多个温控区域。

通过PLC选择红外加热管对应数量的输出通道，可以选择各种不同大小加温区域。例如16个红外加热片，则SX2扩展16个DO输出通道。通过HMI和DT3的485通讯功能，可以读取写入温度设定值SV及测量温度值PV，以及PID系数等其它参数。

DT3提供*多两个CT，*大支持100A的电流检测。CT输入分别侦测输出一、输出二的电流，相对应的输出“ON”时，PLC接通DO导通SSR，负载流过电流，利用CT线圈量测陶瓷加热片汇总电源线的电流，即可以测量出对应电流是否在正常范围。

DT3还可设定ALM1或ALM2其中一路报警为CT警报，设好CT上下限范围，若电流超过设定警报范围，警报输出继电器就会闭合。通过485通讯，DT3的寄存器1182H和1183H的内容分别为CT1和CT2电流值，可以方便地读取到HMI上显示。

日常维护检测各个区域陶瓷片时，设定好CT警报，DT3检测加热器汇总电源的接线，配合PLC逐个区域选通，即可方便地检测每一个加热器件工作是否正常。

现有方案简洁，但如需要更精确地控制每个加热片对应点的温度，可以采用台达多路温控模块DTE。一个红外片区域连接DTE的一个通道，直接使用DTE温控器PID计算和多路输出控制SSR固态继电器，不需再通过PLC。可以更精确地控制温度，只是成本会有所提高。

4  结束语

用户只需在原有控制方案上添加一台DT3，就能实现更佳精确控制加热片，控制效果良好、方案简易、容易调试，且克服了此前控制速度较慢、程序计算量大、负载电流检测方案复杂的缺点，提高了设备的工作效率，达到了事半功倍的效果