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现场安装
6ES7223-1PH22-0XA8库存现货
2.从第一个裁切点开始(裁方位角等于180度)，当时仍然在同步区域内，因此裁速度必须与进料速度维持同步运转。
3.当裁切」离开同步区域后，裁速度曲线经过控制系统精确的计算、控制，在降低到零速的同时，裁方位角也必须刚好等于0度。
4.当进料长度累计到适当长度时，裁切轮开始朝进料速度目标加速；而且裁速度曲线经过控制系统精确的计算、控制，务求在裁速度上升到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域。
6.进入同步区域之后，裁速度必须随时与进料速度维持同步运转，直到第二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。
图3:裁切长度大于切圆周长且小于两倍切圆周长的运转曲线
如果裁切长度大于切圆周长且小于两倍切圆周长，则运行速度曲线如图3所示。基本运行速度曲线类似图2。差异如下：
1.在整个裁切循环中，当裁切轮离开同步区域后，裁速度虽然也会下降，但不会降速至零速停止，不存在零速区域。
2.经过VEC-VBR控制系统精确的计算、控制，在裁速度降低到一定值之后，立刻开始再加速；务求在裁速度上升到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域；并维持同步直到第二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。
3.裁切长度越趋近切圆周长，则速度下降越少；当裁切长度等于切圆周长时，裁速度在整个裁切循环中都维持与进料速度完全同步
图4:裁切长度小于切圆周长的运转曲线
如果裁切长度小于切圆周长，则运行速度曲线如图4所示；基本运行速度曲线类似图3。差异如下：
1.在整个裁切循环中，当裁切轮离开同步区域后，裁速度不降速，反而开始加速。
2.经过VEC-VBR控制系统精确的计算、控制，在裁速度上升到一定值之后，立刻开始减速；务求在裁速度下降到与进料速度同步的同时，裁切轮也恰好进入同步区域；并维持同步直到第二个裁切点出现，乃完成一次裁切循环。
3.裁切长度越小，则裁速度上升越高，将造成马达剧烈的加减速。
四、器件选型的注意事项
VEC-VBR轮切系统基本架构中所需的主要组件是：
1.同步伺服或感应伺服电机
必须依据系统扭力的需要，包括伺服电机、机械系统自身的惯量、效率、摩擦损耗等因素来选定适当的形式及功率。
一般选择电机时需注意：
1）低惯量惯量愈低愈好，否则会损耗许多扭力去克服自身的惯量。
2）适当的额定转速及减速比
选定电机规格时应配合减速机构一起考虑，*佳的匹配是当电机运行于*高转速时，即是机台切的*高合理运转速度（考虑机械的承受力，及实际应用上的要求）。
一、引言
秦山三期除盐水系统包括超滤、 反渗透和离子交换器三级处理, 超滤作为重要的一级水处理设备, 主要去除水中的胶体, 保证反渗透正常工作。 自 2002 年 10 月超滤投运以来, 由于超滤设备原设计入口压力偏高, 出现了超滤膜大量破损, 膜壳破裂, 出水水质不能达到反渗透进水水质的要求, 使得后置反渗透设备运行条件恶化, 膜堵增加, 淡水出水流量和脱盐率下降加快, 运行周期缩短。为了确保超滤设备正常、 稳定运行, 延长膜的使用寿命, 根据超滤已有的工艺布置和控制特点对系统进行了改造。改造中, 采用了可编程控制技术( PLC) , 优化了系统压力调节方案, 解决了超滤设备压力工况问题。
二、 工艺分析
现场使用的超滤设备共有两台, 并列运行。每台设备有两列(A/B)各 11 根超滤膜组件。超滤设备启动时, 会自动进入反洗和快洗模式, 而后进入正常运行模式, 在运行到设定的时间间隔(或手动操作)后, 会重复反洗和快洗运行模式, 如图 1 所示。正常运行时, 水由超滤给水泵抽送到设备入口, 经 V1 /V2 进入膜组件, 从V3 输出产品水, V5 /V6 将过滤后的盐水排出; 反洗时, B正常运行, 但V3 关闭, B 的产品水反送给 A, 从 V9 /V10 经 V12 排出; 快洗时, 超滤设备入口阀关闭, 快冲泵将水从水箱经过滤器送到设备, V7 /V8 打开, 从 V11 回到水箱, 随后, A正常运行反洗 B组。2号超滤设备运行过程相同, 不过两台设备时间上错开, 依次进行反洗和快洗。在超滤的运行中, 给水泵出口压力为 500± 10kPa(扬程 50.3 米)。因为水泵在水厂 1 楼, 而超滤设备在水厂 2楼(楼层距 10 米左右) , 超滤设备入口的实际工作压力为400± 20kPa, 厂家手册中的超滤膜组件*大入口压力为690kPa。依照设计要求, 设备可以正常运行。但是到 2003年底(设备投运一年左右) , 现场 1 /3 的膜组件出现不同程度的膜丝破裂, 出口水质急剧恶化。通过咨询超滤膜生产商有关相同型号的超滤膜组件信息, 得知其技术参数中的入口*大压力为 310kPa。现场泵的出口压力远大于超滤膜组件的工作压力。解决运行压力设计过高问题刻不容缓。除盐水就像电站的血液, 因此, 系统每天都需要运行生产除盐水。由于生产出的除盐水先贮存于除盐水箱中,当液位到达要求时, 系统可停运短暂间隔。改进变更只能在停运时进行, 不能影响到系统的正常运行。因为目前超滤设备的入口阀只有 20%的开度, 噪音已经很大, 如果加设入口减压装置, 噪音会加剧, 影响工作人员健康, 且影响到泵的正常运行。如果换泵, 需考虑现有位置和安装尺寸, 并进行一系列相关的试验, 成本高, 且改造周期长。采用在泵的电源回路中加设变频器, 通过 PLC控制来调节泵的供电频率, 以达到按需供水的目的, 是一个比较理想的方案。 水处理系统目前使用的是 PLC控制。 PLC控制系统具有改造、 可靠性高的特点, 而且此方案已经大量应用在国内各水处理系统中, 技术成熟。所以, *终确定采用添加变频器, 用微型 PLC控制系统来实现设备运行工艺优化的目的。
三、PLC 控制系统
因为超滤设备在不同的运行工况下压力要求不同,而超滤设备的前置给水泵是出口压力恒定的离心泵。采用在泵的电源回路中加设变频器, 通过 PLC控制来调节泵的供电频率, 可以达到按需供水的目的。整个水处理系统采用的是罗克韦尔公司的 PLC控制系统, 从系统兼容及设备维护便利的角度考虑, 决定采用同一家公司的 PLC控制产品。
（1）PLC 控制系统硬件配置
根据现场实际情况和控制要求, 配置 PLC控制系统的硬件。由于三台给水泵并列放置在水厂 1 楼, 超滤设备在水厂 2 楼, 动力电源在水厂 2 楼, 值班人员在水厂 2 楼的控制室中工作。因此, 为了方便监控, 改造的控制设备,包括 PLC控制组件和变频器可置于控制室外墙上近电缆桥架处。对总体控制的要求。正常运行时:保持给水泵母管压力为设定压力, 恒压供水;反洗时:保持反洗压力低于报警值, 按要求降低母管压力;快洗结束:迅速恢复所需的设备入口压力。新控制设备所需的输入输出量见表 1。选 用 的 内 嵌 开 关 量 输 入 输 出 的 微 处 理 器Micrologix1500 系列为两块式组合结构, 包括处理器和带导轨的机座, 占地小, 符合现场空间要求。 该系列处理器可扩展超过 100 点 I /O、 内置 PID功能, 支持 DF1 全双工、 半双工及与设备网通讯功能, 符合控制要求, 它采用两块 4
通道的模拟量输入模块 1769- IF4, 通道间互相隔离, 用以采集给水泵母管、 超滤进出口的压力信号。为了监控设备运行, 采用 Panel View 600 的控制屏, 显示设备运行参数,允许在线修改设定值。1769- SDN的扫描模块用于设备网通信, 与变频器交流信息。与系统原有设备的交互。超滤设备所在的除盐水处理系统采用 PLC控制方式, 根据超滤设备的运行要求, 来启动停止给水泵。为了与原控制方式兼容, 并让原控制系统了解新加 PLC的工况, 需要做好两套控制系统的交流及相关设备的交互。超滤给水泵的起停控制依旧按水处理系统总 PLC的方式控制, 泵的原启停条件*终体现在其主回路的交流接触器的辅助触点上, 即其常开辅助触点闭合时泵处于运行状态, 其常开辅助触点断开时泵处于停止状态。 根据这一原则, 其电路作以下改动: 把原超滤给水泵的电机主回路交流接触器的主触点摘除, 把变频器的电源线与交流接触器的原电源线并接在交流接触器的上端(电源端) , 变频器的负荷线与交流接触器的原负荷线并接在交流接触器的下端(负荷端) , 其余电路保留不变。这样只是把原电路的交流接触器的主触点改变成变频器; 新加 PLC- CPU的内嵌开关量输出, 经中间继电器隔离敷设线路, 到超滤给水泵控制回路与原有热保护常闭触点串联, 完成变频器的故障输出到原控制回路, 从而反馈至总 PLC。PLC- CUP 的内嵌开关量输入, 经中间继电器隔离敷设线路, 到超滤给水泵主回路交流接触器的辅助触点, 实现 PLC对超滤给水泵的状态采集; 新加 PLC采集超滤给水泵的原状态信号和 5 台新增加的压力变送器 (超滤给水泵汇管压力变送器、 1 号超滤机组膜前压力变送器、 1 号超滤机组膜后压力变送器、 2 号超滤机组膜前压力变送器、 2 号超滤机组膜后压力变送器)的模拟压力信号。因此, 需敷设新的信号线路。 从 PLC的模拟量输入模块 1769- IF4 敷设线路, 分别到5 台压力变送器完成对压力模拟信号的采集。通过新敷设的信号线路使新增加的设备与原有设备之间互知对方的信息, 即新增线路为新增加的设备和原有设备的信息桥梁, 使新增加的设备和原有设备握手。控制 网 络 。系 统 采 用 基 于 CAN 技 术 的 设 备 网(Devicenet) , 设备网网络是一种柔性的、 开放型的网络, 目前已大量使用在现场设备与控制器之间的通信中, 这种64 个节点、 通讯速率可达 500kbps、 多支线的网络, 允许500m以内的设备连接, 支持 1769- SDN扫描器送来的 4-20 字 I /O数据轮询信息, 支持从 PLC程序修改设备参数的能力。使用中, 将 PLC与就地设备- 变频器通过设备网连接。PLC通过网络对变频器进行监控, 节省 PLC的 I /O模块。网络结构见图 2。PLC和 3 台变频器组成一个 4 节点的设备网, PLC作为网络的监控管理设备以点对点的通讯方式与人机界面( HMI)连接, HMI 通过 PLC把设备网上的所有节点设备以及 PLC自身所采集的运行状态、 故障、 频率、 压力等工艺参数显示出来, 同时可给出故障报警, 并且可根据设备实际运行情况人为调整运行工艺参数。
（2）PLC 控制系统软件配置
在改进变更中, 配置的是 Micrologix 系列的 PLC-CPU。 PLC- CPU使用 RSlogic500 编辑软件, 可选择梯形图、功能图和指令表等编辑语言。在编程设计中, 采用了目前秦山三核其他 PLC控制系统中大量使用的梯形图形式。为满足超滤设备在各种运行模式下对进出口压力的要求, PLC通过采集、 分析、 运算和输出监控信号, 调节给水泵的电源频率, 改变泵的输出压力, 实现超滤设备按要求运行。超滤设备处于运行模式时, 当 PLC检测到任何一台给水泵交流接触器常开辅助触点闭合时(由原控制系统给出闭合命令) , 自动起动该泵所对应的变频器, 水泵母管压力与水泵的频率构成闭环, 通过 PI 运算实现控制。当超滤设备处于反洗模式时, 一台设备的一组运行,用背压反向输送产品水清洗同台设备第二组。此时, 如果直接用正常运行压力反洗, 由于设备出口阀门已经关闭,背压就会上升, 超过要求值, 甚至会造成第二组超滤膜被反向撕裂。为防止以上情况发生, 此时就需要降低给水泵的频率。当超滤设备在接下来的快洗模式时, 由快洗水箱中的水单独冲洗刚反洗过的膜组件。快洗后, 超滤设备正常运行, 此时如果刚才的频率降幅太大, 设备入口压力可能又不满足要求, 甚至给水泵会因为频率接近 0 而停运。这就要求我们选择合适的降频率起始背压值、 合适的频率降幅, 以避免背压太大损坏膜组件或是频率降幅过大影响设备的后续运行模式。经过综合考虑, 计算和现场试验降频率起始背压值为: P=aPD- 15其中 P 为降频率起始背压值, a 为安全系数, PD 为背压设定值, 15 是试验平均值。aPD 在膜清洁度较高时, 可通过人机界面输入较小的值, 此时 a<1; 随运行时间的加长, 膜清洁度降低, 可选择较大的背压值, 此时 a=1。频率降幅为: dF=d ( FO - FC) /dt其中 dF 为频率降幅, FO 为正常运行频率, FC为反洗
时频率。设备快洗结束采取给定*低频率, 而后设备又进入PI 控制。FMIN=FO- FC+10≈25Hz其中 FMIN 为给定*低频率, FO 为正常运行频率, FC 为快洗时频率, 10 是试验平均值。给水泵出口压力设计为 500kPa, 50Hz电源, 正常运行时出口压力应小于 400kPa, 对应频率 35～ 40Hz, 快洗结束时频率很低, 通过试验及估算, 采取给定*低频率为25Hz。改造后连续跟踪设备运行参数, 超滤设备入口压力在期望值 260kPa 附近 15kPa 左右稳定运行, 膜后压力( 25～ 35kPa)在远低于设定的报警值 55kPa 以下运行, 设备运行情况良好。
四、结束语
本次设备改造, 根据系统间歇运行的特点, 兼顾到系统的原控制方式, 采用了技术成熟, 具有改造、 可靠性高的可编程控制, 经过 5 天时间的安装、 调试, 进入试运行。在一台给水泵改造完成并试运行成功的情况下, 陆续进行了第二台及第三台的改造。 改造后的超滤设备未出现一次入口超压和膜件破损事件, 设备正常稳定运行, 出口水质满足设计要求。由于在改造初期的硬件配置和软件设计中兼顾了原控制系统的硬件和软件, 采用了同一厂家的系列产品, 使用了同样的梯形图语言进行程序设计, 方便了现场工作人员对新控制系统的掌握, 提高了改造系统的可读性和可维护性。 改造中, 第一台给水泵的控制调试略长于预期时间,但在调试中, 根据现场测试结果, 通过不断优化控制方案,*终达到了满意的控制效果。
通常情况下，石灰石破碎控制站使用一个西门子SIMATIC S7-300站（315-2 DP）进行控制，其余各个控制站使用一个西门子SIMATIC S7-400站（416-2 DP）进行控制。依照现场设备及工艺布局的具体情况，可以将窑尾控制站和窑头控制站合并为一个控制站；将水泥磨控制站和包装控制站合并为一个控制站。
以上每个子系统均通过西门子不同的通讯模块连接在同一个工业以太网上。在窑线主要生产控制部分，采用工程师站及服务器/客户机结构，运用若干数量的人机界面（操作员站）完成对生料、熟料、水泥生产过程自动化控制系统的监视和控制。并且，管理人员能够使用IE浏览器，利用WINCC中的Web Navigator，通过网关，对生产线的监视和控制进行实时浏览。
二、系统要求
1．控制系统设计的总体目标
·提高水泥生产的自动化水平；
·实现实现水泥生产系统的高品质运行，提高运行经济性；
·提高运行人员工作效率，满足整个系统运行全能值班要求；
·提益，降低能耗。
2．系统设计及应用时的设计思想
1) 功能设计：体现DCS建成后的自动化程度、处理事故能力（报警、分析、指导、处理等）及先进的控制策略等，以*大限度提益，降低能耗为设计思想。
具体如下：
对象控制
·按工艺流程的自动化过程由DCS系统协调完成，达到平衡。
·**系统安全、可靠、运行和启停。
提高水泥生产系统运行的技术经济效益
·实现高自动化投入率，提高可靠性，减少误操作，降低事故率。
完善的操作指导和事故分析手段
·系统运行工况可由很多监测参数反映出来，当运行工况出现异常时，提供相关参数、趋势、图表等方式通知运行人员及时处理。
·操作记录打印、报警打印、事故追忆打印、周期性报表等功能，有助于系统日常管理和事故分析。
·、便捷的系统在线维护。
2) 系统设计：体现DCS的高可靠性、先进性、易维护、易组态等为设计思想。具体如下：
可靠性设计：
·所有部件标准化、通用化、模块化。
·控制系统按分层、分散、自治的原则。
·所有I/O模件均为智能化设计，采用隔离措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。并具有软件数字滤波和偶发干扰的措施。
维护性设计：
·可带电插拔。
·系统自诊断至通道级。
·选用模块化的功能组态软件，提高软件透明度。
扩展性设计：
·采用工业以太网网络结构，通讯速率100MBPS，主干网采用冗余环网，个子站通过双绞电缆挂接在主干网络上，有极强的通讯扩展能力。
·提供与其它系统的通讯接口，如工业以太网、PROFIBUS DP或MODBUS。
开放性设计：
·支持国际标准数据接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。
·标准MIS数据接口站，与厂级MIS互联。
三、PCS7系统的主要特点
华新水泥为什么选择SIEMENS PCS7?
●水泥生产各个车间和工段互不干扰，但它必须实现相互之间的通讯，完成交换数据，从而保证连锁要求；
●系统有大量的离散输入/输出数据，以及少量的模拟输入/输出；
●部分离散输入/输出需要高扫描速度；
●部分重要过程传感器需要系统能够实现优化处理，也可以实现人工设置；
●工艺相对简洁，设备数量多；
●系统方便地与随机控制设备（PLC）的连接、通讯；
●控制系统必须有很好的兼容性；
●控制系统可靠性高，有自诊断和冗余功能
●TIA的理念和强大的系统软件功能
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