西门子6ES7222-1BD22-0XA0参数图片

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西门子6ES7222-1BD22-0XA0参数图片Smart 分布式交通控制系统架构Micro PAC 微型可编程自动化控制器与分布式模块在(ITS)智能型交通监控系统的整合应用，是现今在远距离的交通控制系统整合应用的主要架构之一。智能型交通监控系统可分为下列三种应用架构：道路环境监测透过分布式模块将远程数据(风速/雨量/浓雾/坍方侦测器)收集，再由MicroPAC(I-7188/I-8000)经过运算转换成有效的气象与环境信息，并可直接连网回传到控制中心，判断是否须关闭某路段以保证行车安全。道路行车状况监测透过环形感应器可将车辆车速、车长、经过时间(单位路面拥挤程度)数据记录并透过Mirco PAC 回传到控制中心，以判断车流状态是否要采取管制(限量)、开放路间或封闭交流道，并透过广播系统建议驾驶人改道。隧道环境安全监测收集隧道口辉度计的讯号值，透过Mirco PAC 的运算和控制，调整隧道出入口灯光明暗变化，让驾驶人在进入隧道内时，内外灯光明暗变化不会超过眼球所能适应的状态，以确保驾驶人的安全；隧道内的测烟计可测量是否有火警发生，由Mirco PAC 启动火警消防系统警报，并将抽风机依序打开保持隧道空气流通，避免行驶人吸入浓烟而产生危险。以往数据收集系统是以远程分布式的架构，从远程传感器收集数据给主机控制器(master)，再传给计算机完成运算后上传到中控室计算机主机，旧式架构会产生2 项缺点：1.倘若数据量过大数据直接上传给计算机容易造成数据流「瞬间堵车」现象；2.交控系统范围大、距离长，若主机控制器无法直接连网，会造成现场端须再配备IPC 上网，不仅提高成本且易造成系统的不稳定。图一旧型三层式ITS 数据收集系统新式架构采用可连网及可程序的主机控制器(Micro PAC)，可以将旧式架构「中央集权式」的三层式架构，把远程I/O 资料全部集中在PC 端，改成新架构「地方分权式」的分布式架构，由各区域现场主机(Micro PAC)实时处理远程I/O 的讯号并运算转换成有效的数据后连接以太网或光纤网络，如此不但在数据收集转换时具有高效能与高灵活性，同时在长距离与大范围的环境可延伸扩充多个数据收集的子系统，减轻中控计算机的负担提高系统稳定性。图二智能型分布式交控系统1  引言    珲春煤炭（集团）公司八连城矿根据生产发展需要，新上两台主扇对旋轴流风机，一工一备。每台风机由两个相对互为反向旋转的叶轮组成了对旋结构。在开采初期通风参数较低，而开采中后期则通风参数较高，必须采取调节通风措施，以适应井下通风网络的变化和不同时期的通风需求，对风机的工矿点进行有效地调节，在确保风机稳定工作的前提下，既能满足生产对风量和风压的要求，又能大限度地节约能源。    八连城煤矿主扇采用两台燕京矿山设备有限公司生产的FBDCZ（原BDK）煤矿地面用防爆抽出式对旋轴流通风机，两台风机互为备用，风机型号：BDK-10-NO25，防爆合格证：52025-98，防爆等级：dI，风量：2580～8820M3/min，静压：1670～4510Pa，介质密度：1.2kg/m3，电机型号：YBF-450MI-10  2×250kW  592r/min，额定电流：379A，额定电压：500V，F级绝缘，△接，允许温升：85℃，2006年5月生产。风机是煤矿生产的主要设备之一，风机正常安全工作在整个煤矿系统中起着至关重要的作用。为适应对旋轴流通风机的通风调节需求，特别是电动机和变频器增容需求，特选用鞍山市权晟电子电力有限公司制造的专利产品“增容型高—低压变频调速集成装置”（中国专利授权号：200410021252.9）。变频控制部分采用高质量的Vacon变频器，矢量控制型Vacon变频器完全可以满足工业环境下应用要求。使得控制系统可靠性高、编程简单、易于维护。2  增容型高—低压变频调速集成装置简明原理    该变频装置由多功能变压器T、可增容的低压大功率变频器LF、利用普通高压电动机改压增容的变频调速电动机HM′，以及切换装置C所集成。    本项目就是利用6kV、250kW、10极防爆型电动机，通过采用“中压绝缘”和低压接线方式，增容为280kW。又利用多功能变压器，一则提供“变频器输入电压补偿装置”，将500kW变频器增容为630kW，为电动机提供变频电源；二则隔离并抑制来自变频过程中产生的高次谐波；三则为电动机提供工频电源，一旦变频器发生故障，即可恢复工频运行模式。利用组合开关实现变频/工频模式切换、正向/反向旋转切换和主/备机组切换。    其电气原理如图1所示。图1  高低压变频装置电气原理图2.1 增容型变频装置配置    增容型高—低压变频调速设备选型：QSHLVF500-O6/500。数量：两套（一工一备）。    装置配置:    （1）多功能变压器2台    选用S9M-1000kVA节能型免维护全密封无油枕变压器；环境温度+40℃时，允许温升55℃；兼有提供变频电源电压、工频电源电压、隔离与抑制高次谐波等多项功能。     （2）变频调速电动机4台    是利用YBF450M2-10型6kV、250kW高压电动机高等级绝缘、内风冷量大的特点，电机为：佳木斯电机股份有限公司，隔爆型三相异步电动机型号：YBT-450MI-10，250kW，50Hz，IP44，500V，379A，F级绝缘，△接，cosΦ=0.808，592r/min。控制电机的变频器采用具有开环矢量控制功能芬兰伟肯Vacon变频器，在电机制造过程中融入本专利技术，通过改压增容为280kW变频调速电动机HM′，使电机具备并超过变频调速专用电动机的一些特性，而且比变频调速专用电动机价格便宜50%左右。高压电动机实施低压运行，将进一步延长电机的使用寿命。    （3）变频控制柜2台    变频单元选用世界产品, 具有开环矢量控制功能芬兰伟肯Vacon变频器（进口原装）。输出功率由500kW增容到630kW。Vacon变频器型号为：A台NXP09205A0N0SSGA1A2，B台NXP09205A0N0SSGA1A2。    （4）模式切换柜2套    由万用开关组合而成，具有变频/工频切换、正向/反向切换等多种操作模式，以备特殊情况下，切换到工频启动—运行模式和反向启动—运行模式。    （5）现场操作箱（盘）2个    安装在电动机近处，面板上设有启动和停机按钮、多圈电位器调速旋钮、对旋方向切换开关、电动机运行电流和转速数显仪表，以及故障声光报警器等。2.2 增容型变频装置技术规格    输入电压：3相6kV-15%～＋10%；    输出功率：630kW；    输出频率：0～50Hz；    效率：96%以上；    功率因数：0.94以上；    电压总谐波：小于2%（远低于国家标准GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》针对6kV电网的限定值为4%，本方案业经东北电力谐波站多次现场测试，仅为1.1%～1.3%）；    启动模式：变频软启动，启动电流不超过额定电流；    运行模式：变频/工频切换，正向/反向切换；    控制模式:一台变频装置同步对旋驱动主扇轴流风机两台电动机，即“一拖二”模式；    系统控制：为PLC、DCS、FCF等系统控制留有数字量和模拟量接口；    变频柜外形尺寸：2200(高度)+2000(宽度)+800(厚度)mm    工    频、变频切换及正、反转切换柜外形尺寸：2200(高度)+2800(宽度)+800(厚度)mm    变压器外形尺寸：1780(长度)×1040(宽度)×1720(高度)mm    轨距：820mm;    电动机型号：YBF450M2-10；输出功率由250kW增容到280kW。3  系统工作原理概述    主扇采用两台防爆对旋轴流通风机，两台对旋轴流通风机互为备用。每台对旋轴流通风机又是由两台风机相对安装构成，控制时每一台对旋轴流通风机的两台风机要求转速一致，变频控制时同时起动和停止，工频控制是分别起动。控制电机的变频器采用具有开环矢量控制功能的芬兰伟肯Vacon变频器，用两台变频器分别控制两台防爆对旋轴流通风机，采用一台变频器同时拖动对旋轴流通风机的两台电动机方式。    平时工作时A台对旋轴流通风机变频控制旋转，B台对旋轴流通风机备用。每台对旋轴流通风机又分别具有工频、变频控制功能，工频控制为变频控制备用。当Ａ台对旋轴流通风机变频控制维护时起动备用的B台对旋轴流通风机变频控制。当A、B两台对旋轴流通风机变频控制同时维护时，起动A台对旋轴流通风机工频控制工作，用风门控制通风量，当A台对旋轴流通风机工频控制也同时需要维护时，起动B台对旋轴流通风机工频控制工作。通过风机互备确保通风安全。每台防爆对旋轴流通风机要求具有两种控制方式：机旁的直接频率控制和上位机的集中PID控制。每台防爆对旋轴流通风机具有变频控制和工频控制切换功能。    煤矿三相电源为6000V交流电，考虑到高压电机变频控制一次性投资大，安全性差等原因。采用增容型高-低压变频调速集成装置，用降压变压器把6000V电压降为500V，再采用电压等级为380V～500V的芬兰伟肯Vacon变频器进行变频控制。电机也由高压6000V电机换成低压500V电机，降低了投资，提高了系统的可靠性。    芬兰伟肯Vacon变频器具有可编程功能。Vacon编程工具Vacon NC1131-3 Engineering是一个符合IEC61131-3标准的图形化的编程工具，它可以用来设计Vacon NX特殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和功能模块，如各种滤波器，PID控制器和积分器。NC1131-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。    根据控制要求采用伟肯Vacon变频器的PID控制应用宏，PID控制应用宏具有两地控制功能，分别为源A和源B控制，其中源Ａ控制为PID控制方式，源B控制为直接频率控制，伟肯变频器控制端子接线图如图2。图2  变频器端子接线图    ● 变频器输入信号有：    P1：源B电位器频率给定值；    AI2:源A PID控制压力反馈实际值;    K1：源A电机起动／停止；    K2：正转／反转；    K3：故障复位；    K4：源B直接频率起动／停止；    K5：正转／反转；    K6：控制源A／B选择端子。    ● 变频器输入信号有：    模拟量AO1：电机转速；    继电器RO1：变频器故障；    继电器RO2：变频器运行。    开关K6闭合时源A控制有效，控制方式为PID控制，给定值为电位器P1的设定值AI1，实际风压反馈值为AI2，变频器的起动、停止和正反转控制由K1、K2控制，PID控制框图如图3。通过PID控制使得矿井风压保持为风压设定值。图3  变频器PID控制框图    开关K6断开时源Ｂ控制有效，控制方式为直接频率控制，给定值为电位器P1的设定值AI1，实际风压反馈值用于显示，变频器的起动、停止和正反转控制由K4、K5控制，根据风压设定值控制风机转速使得矿井风压达到要求值。    开关K3用于变频器故障复位。模拟量输出AO1设定为电机转速，送给控制盘上的转速表显示电机转速，继电器RO1用于变频器故障指示，继电器RO2用于变频器运行指示。4  现场主通风机变频装置实际工况4.1 6月20日主通风机一号二号及变频装置开始正式运行    下述数据是8月24日取得的现场一号风机的运行参数：    静压：629Pa;    风量：70m3/s;    电动机的运行温度：46℃（8月下旬气温28℃）;    变压器的运行温度：35℃（8月下旬气温28℃）；    运行频率：42.9Hz（513r/min）；    运行电流：242A（1#电机：130A;2#电机：113A）；    高压侧电压：6300V;    高压侧电流:7.7A(A相)，9.2A(C相);    有功：80kVA;    无功：21kVA;    功率因数：0.96。    主通风机一号二号8月份用电量统计（电业局）如附表所示。          附表  主通风机一号二号8月份用电量统计    2006年8月23日4.2 9月23日八连城矿二号风机运行数据    静压：559Pa；    风量：74.9m3/s；    电动机的运行温度：46℃（8月下旬气温28℃）；    变压器的运行温度：38℃；    运行频率：32.06Hz（513r/min）；    运行电流：240A；    转矩:15%；    功率:9.7%；    高压侧电压：300V;    高压侧电流：6.3A;    有功：62.72kVA;    无功：16.83kVA;    功率因数：0.96。5  结束语    增容型高—低压变频调速集成装置与其他变频调速方法相比具有显著优点：    （1）高效率    本变频系统效率大于96%。其中变频器的额定效率为98%左右，节能型变压器的额定效率为98.8%左右，电动机因放大了线规从而降低了电流密度和铜损，其额定效率可提高了0.5～5％，本项目电动机效率即提高了5％。    （2）高可靠性    一是采用无油枕全密封变压器或者干式变压器均系免维护类型。二是选用技术成熟的低压大容量变频器安全可靠，使用寿命长达70000h。其中易损件之一内冷却风扇的使用寿命为8年（其他变频器说明书标注2～3年），易损件之二电解电容器的使用寿命为15年（其他变频器说明书标注4～5年）。三是利用高等级绝缘的电动机运行在低压变频工况下，绝缘寿命可谓无限长。四是备有变频/工频切换开关，万一变频器发生故障还可及时切换到工频启动—运行模式，即使是工频运行，电动机仍可实现增容。    （3）低压安全    由于变压器将高/低压隔离，从变压器的输出侧→变频器→电动机的运行电压只有几百伏，颇有安全感，便于操作和维护。同时消除了电动机的高压电晕和变频器的高压吸尘弊端。    （4）省工期    本变压器的制造周期只要半月；变频器的供货周期只需1～2月；高压电动机增容改压约1个月左右；控制柜加工不超过1周；安装（包括敷设低压动力电缆和控制屏蔽电缆，无须重打地基和更换对轮）约1周左右，当天调试当天投运。总施工期（即见效期）仅为1～3月。    （5）省投资    由于该装置成本低，又增容，见效快，故投资回收期一般约为1～2年左右。本项目的投资回收期约为2年之内。    （6）省能源    节电率一般为20%～50%，本主扇对旋风机目前实测节电率为40%以上。    （7）省原材料    在同等原材料和元器件配置前提下，本方案能提高电动机的额定功率1～3个等级，提高变频器的额定容量0.5～2个功率等级；在同等功率前提下，增容变频方案可节省制造高压电动机的钢材10%～20%，节约高压绝缘材料40%～60%。本项目4台电动机就是用250kW的原材料制造出280kW电动机。    全系统操作简便，设备维护量小，有效地减低了风机噪声，减小了电机起停过程对电网和风机的机械冲击，延长设备的使用寿命，提高了效益。此种方案在矿业风机控制具有的推广应用前景。