宜宾西门子PLC总代理商
项目的简要工艺
浆纱是纺织行业织布前一道非常重要的工序，浆纱的目的在于增强纱线的强度和韧性，减少毛羽，纱线上浆的好坏直接影响织造的效率，纱浆得好等于布织了一半，浆纱机在纺织上的重要性。以前的浆纱机多采用边轴传动、控制精度差，卷绕部分无级变速器故障率高，经纱上浆质量难以提高。为了适应对浆纱的高要求，各企业纷纷开发了七单元传动的浆纱机。而浆纱机性能的好坏关键在于对自动控制系统的精度和速度响应等要求较高，从纱线的退卷开始，浆槽浸浆、烘房烘干到卷绕成型，中间要经过伸长控制、温度控制、回潮控制、张力控制、计长控制、卷绕控制等多种高精度控制过程，使纱线变为具有所需要的适宜回潮率、伸长率、上浆率和卷绕张力的实用价值的经纱。
三、控制系统构成
这套九单元浆纱机电气控制系统采用全套德国西门子元器件，应用以西门子SIMOTIOND435系统为控制核心，再外挂CU320控制装置一个，共直流母线技术，一个电源模块带4个电机模块，主要的配置如下：
控制系统D435：6AU1435-OAAO-OAA1 1台
CU320控制装置：6SL3040-OMA00-OAA1 1台
人机界面： 6AV6542-0DA10-0AX0 1台
ET200M： 6ES7153-2BA00-0XB0 2台
电源模块：6SL3130-7TE23-6AA1 1台
电机模块：6SL3120-1TE23-0AA1 1台
6SL3120-2TE21-8AA0 3台
6SL3120-2TE21-0AA0 1台
制动模块：6SL3100-1AE31-OAB0 1台
电 机：1PH7163-2NB20-0BA0 1台
1FT6086-1AF71-3AH1 4台
1FT6084-1AF71-3AH1 2台
1FT6082-1AF71-3AH1 2台
这套系统的网络结构图见如下：
这套系统的监视画面见如下：
这台设备的外貌：
四、控制系统完成的功能
经轴退绕张力控制：采用当今先进的AC300退绕系统，只需开车前先设定好经纱长度、经纱根数、经纱支数、轴心直径等参数后，开车过程中系统将会自动实时计算所需气压，真正保证退绕过程中张力的恒定。
车速和伸长率控制：利用西门子SINAMICS伺服系统独有的装置间DRIVE-CLiQ同步数据传送功能及SINAMICSD435内外置的S120具有的速度－转矩闭环控制系统，使伸长率控制精度达到%，并且保证在升降速过程和稳态过程中保持不变，减少纱线断头，保证上浆率和伸长率。
回潮控制：利用当今世界先进的德国mahlo回潮仪，在线测量纱线的回潮率，由回潮检测控制仪输出控制信号和参考信号，SINAMICSD435自动控制全机车速在设定范围内升降，以达到控制回潮率的目的。
烘房温度控制、浆槽温度控制：浆液温度和烘房温度的自动控制是获得良好上浆及伸长率、回潮率的必要条件。SINAMICSD435独立的PID控制，响应速度快，实时性好，具有低速防过烘功能。
浆槽压力控制：压浆辊压力随着车速的变化按照预先定义的多段斜率曲线变化，满足上浆率在不同速度下保持一致。控制曲线可自由定义，适应更多纱线品种。
卷绕控制：运用西门子独有的jingque卷绕控制软件（系统自动运算材料的转动惯量、摩擦力等），无需张力传感器，能够将织轴从φ100mm卷到φ1000mm。卷绕张力可以实现从0－500Kgf曲线设定。
五、系统特色
1、采用西门子同步伺服电机，大扭矩，小功率，系统装机功率不到40千瓦，而其它的电气系统由于采用的是变频电机，同样的系统装机功率需要75千瓦。
2、驱动系统采用直流母线连接技术和可逆变的IGBT技术，使得多台同步运转的电机中处于发电状态的电机产生的电能反馈到直流母线上供其它电机驱动，系统所需的能量小化。实际生产中较其它电气系统节能50%。
3、自然风冷伺服电机配套原装德国变速箱，原装伺服电机专用动力电缆和编码器电缆的应用，系统的可靠性大幅度提高，运行稳定可靠。
4、高性能价格比。性能优：采用西门子的SIMOTIOND435伺服控制器和机床专用的高精度伺服电机，高响应、高动态特性；价格低：西门子是目前世界上大的机床数控系统供应商，产品性能先进，产量大，纺织业只是应用之一，将数控系统的产品应用于纺织工业，是西门子的优势和强项，而其它中小公司研制的专用产品势必在开发费用、产量价格和性能水平上无法与西门子相匹敌。
5、采用汉化人机界面，适合中国用户。人机界面博采世界多家纺织机械生产厂家之精华，结合西门子专用软件和中国特色，开发出适合中国用户要求和习惯的低成本软件方案，实现优控制和佳效能。
六、与其它电气系统的比较
跟其它电控系统相比，采用西门子的SINAMICSD435伺服系统的九单元电控系统具有节能、可靠性高、系统运行稳定、成纱质量高、系统无故障运行时间长等优点，具优势的特点是节能和高运行可靠性。在能源日益紧张的，节能已成为衡量一个设备技术先进性的重要指标；浆纱机是纺织准备工序的重要设备，一台机器后面都跟着几十台织机，浆纱机的运行稳定性和可靠性是非常重要的。
七、结束语
由于采用先进技术，减少了功率损耗，使系统总功率减小，如卷绕电机采用西门子通用数字主轴电机，加上特种卷绕软件，只需要9.5KW，而其他厂家用特种卷绕电机或变频电机需要22KW，本套全伺服控制系统总价甚至比其它厂家的普通变频系统还便宜，打破了以往伺服系统价格高昂的观念。
安徽海螺集团是1997年成立的大型国有企业集团，是我国目前大的建材生产企业集团。张家港海螺水泥有限公司是安徽海螺水泥股份公司于1998 年9月成立的水泥粉磨企业。本项目于2001 年4 月开工建设， 有两套Φ4.2x11M带辊压机，配料库、水泥库及万吨码头同步建设，2002 年4 月建成投产。
控制系统介绍
1) 系统控制范围
原材料入库、输送—水泥粉磨(I、II 线) —水泥出库及包装系统。
·原料储存及输送工艺流程：石膏破碎及输送→矿渣入库→石灰石入库→熟料输送入库→原料入磨头仓收尘器→原料入磨头仓→熟料入磨头仓→石膏入磨头仓→石灰石入磨头仓→矿渣入磨头仓
·水泥磨机工艺流程：
磨稀油站→水泥入库→水泥磨→水泥磨控制→磨辊压机→物料入水泥磨/ 辊压机→粉煤灰入水泥磨
·水泥出库及包装工艺流程：
库顶收尘→水泥库顶斜槽风机控制→水泥入库
2) 自动控制回路
·粉磨1 中及粉磨1 尾。
·水泥小仓仓重控制系统。
·粉磨1 尾负压控制系统。
·粉煤灰小仓固体流量计控制系统。
3) 顺控停机时间
为确保设备安全和空负荷启动，需对设备停机时间进行规划。
·原料调配及输送。
·水泥粉磨。
·石灰石及辅助原料入配料库。
·水泥储存及输送。
4) 水泥粉磨控制系统介绍及配置
系统监控软件为西门子WINCC 5.0，控制系统选用德国西门子公司SIMATIC S7-400 控制器及ET200MI/O进行信号的采集与处理。具体配置如下：
·辅助原料及水泥粉磨二线部分配置一台SIMATIC S7-400 控制器，带12个ET200M远程站对水泥粉磨二线及原料配料部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨二线一台辊压机系统通过PROFIBUS-DP与SIMATIC S7-400 控制站进行数据通讯。配置一台WinCC 操作站，作为对原料配料及水泥粉磨部分的组态编程及操作。
·水泥粉磨一线及水泥库顶部分配置一台SIMATIC S7-400 控制站，带8 个ET200M 远程站对水泥粉磨一线及水泥储存(库顶)部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨一线一台辊压机系统通过PROFIBUSDP与SIMATIC S7-400控制站进行数据通讯。与二线水泥粉磨部分共用一台WinCC 操作站，作为对水泥粉磨及水泥储存( 库顶) 部分的组态编程及操作。
·水泥库底及包、散装部分配置一台SIMATIC S7-400 控制站，带18 个ET200M远程站，对水泥库底及包、散装部分所有模拟量及数字量进行控制。包装部分采用触摸屏TP27方式操作。控制系统可实现动态流程图、趋势图、报警显示、报表记录及工艺动态操作控制等。
·系统的供电电源采用UPS 电源，可防止来自电网上的超高压、欠压、浪涌、尖峰脉冲干扰、停电干扰甚至雷电袭击。
5) 控制系统的抗干扰措施
张家港海螺的自控系统有许多弱电设备，各种控制电缆和信号电缆数量非常多，系统极易受到各种干扰。若不采取措施，消除其干扰，会严重影响系统的正常运行本自控系统采用了如下几方面的抗干扰措施：
·系统现场控制站的所有数字量输入/ 输出模块、模拟量输入/ 输出模块模块均采用光电隔离，将现场各种信号与系统背板总线隔离。
·系统现场控制站的所有数字量输出信号均采用继电器隔离，实现每个数字量输出通道之间的隔离，消除了数字量输出信号之间的相互干扰。
·系统现场控制站的所有模拟量输入/ 输出信号均采用模拟量隔离器，实现每个模拟量通道之间的隔离，消除了模拟量信号之间的相互干扰。
·系统现场控制站的所有模拟量输入/ 输出信号电缆均采用屏蔽电缆，其屏蔽层在控制柜侧一点接地，消除了空间干扰。
·系统现场控制站的控制电缆、信号电缆与系统动力电缆应分开布线，保持一定的间距。特别是，大功率变频器的动力电缆能产生较强的空间高频干扰，应使用金属管穿线，并将金属管良好接地。
结束语
张家港海螺自2002 年4月建成投产至今，系统运行情况良好，能够可靠、准确地完成控制操作，实时监测和记录水泥生产过程的运行状况，并且能对现场出现的各种突发事件及时做出响应，取得了良好的效果。
应用体会
随着SIEMENS PLC 技术的不断革新和提高，用户将是直接的受益者。从技术发展上讲，目前PLC也不断受到其他基于计算机技术的控制系统越来越多的挑战，受到PLC技术本身软件方面急待更新与发展的挑战，受到一种全新的工业控制结构蜒不但控制分散化、网络也分散化的挑战，受到开放型模块化体系结构控制系统(OMAC)的挑战。于是PLC 必然将会向完善其软件和硬件两个方向发展
天，高峰污水量16250立方米/小时，远期污水水量为40万立方米/天，本工程采用具有脱氮除磷功能的A/A/O活性污泥法工艺法。污水三污系统进厂总管为φ2200mm，下沙开发区进厂总管为φ1000mm，污水经二级处理后排入钱塘江，污泥采用机械浓缩脱水后外运。该工程还预留了污泥消化处理工段，对系统的扩展性、开放性及该系统的可持续性，具有相当高的要求。
工艺流程
控制方案
杭州市某污水处理厂工程控制系统由中央控制室的上位计算机管理控制系统、厂区三个现场控制站组成。系统网络结构见下图：
中央控制室和厂区三个现场控制站之间以一个冗余的100Mbps光纤工业以太网环网组成一个有线数据通信网络系统。现场控制站在现场进行工艺检测参数、设备运行工况信号的采集、检测和控制，并通过该站的人机界面对设备运行操作，向中央控制室进行实时传送。中央控制室可监视各现场站的全部运行信息，在中央控制室可通过上位计算机控制现场设备的启动和停止。
现场控制站在与设备自带的PLC通讯时，采用Profibus_FMS的方式，其通讯介质为屏蔽双绞线，其通讯速率大可达1.5Mbit/s。
10KV及各变电所的相关信号，通过智能继电保护装置及智能空气断路器、用PROFIBUS－DP的通讯方式与现场控制站交换数据，每个间隔保护及测量装置均作为现场控制站的从站。
现场控制站采用西门子S7 400 PLC，CPU采用4163DPCPU，具有运算速度快，资源丰富等优点。
计算机监控软件采用西门子WINCC，它具有画面显示、趋势曲线、报警处理、报表处理、数据管理、网上浏览等功能。
整个自控系统体现了西门子全厂一体化的先进自控理念，并且网络结构完全符合现场总线的。
自动化系统方案
根据工艺上工作区的划分，系统控制划分了五个站，其中四个站相对于进水泵站、鼓风机房站、污泥区站、离心机房站，在加上一个中央监控站。
在控制方案中采用了SIEMENS SIMATIC S7-300 PLC + PROFIBUS + PC的结构， 共有5个PLC 控制器 、6个上位PC监控站，具体分配是： 进水泵站 （INLET STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
鼓风机站（BLOWERS STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
污泥站（SLUDGE STATION）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
离心机站（CENTRIFUGE）： S7-300 PLC× 1 + PC× 1
中控站（CENTRIAL CONTROL）： PC× 2
模拟屏（MIMIC PENAL）： S7-300 PLC× 1
在本系统中每个就地操作站都配有一台上位监控机，这台上位机不仅能操作本地站，在一定的授权下还能对其他站进行监视和控制。中控室配有二台上位监控机，他们能控制所有四个就地控制站，向其发送命令。这六个上位监控机之间的关系是互为功能备用的，这就是说这六个监控站中只要有一个发生故障，的五个监控站通过一定的授权就能代替该站的工作。系统中所有设备的电源均由UPS提供，每个仪表的电源都由开关型端子控制，能独立开关。保证了系统安全性，和调试的方便性。
系统采用的是SIEMENS的PROFIBUS网络。PROFIBUS是当今欧洲开放型现场总线的标准，他共有三种方式：PFIBUS-FMS, ROFIBUS -DP, PROFIBUS-PA。