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潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司 上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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為您介紹一種新的蒸發(fā)工段DCS控制方法，采用S7PLC CPU 414-2DP，連接ET200系列的分布式I/O系統(tǒng)及標(biāo)準(zhǔn)伺服系統(tǒng)所組成的DP控制網(wǎng)絡(luò)，對(duì)堿回收蒸發(fā)工段實(shí)施集散控制的優(yōu)化控制方案。

黑液蒸發(fā)把洗選工段產(chǎn)生的副產(chǎn)品------稀黑液高度濃縮后送燃燒工段處理，堿回收設(shè)備的工況十分惡劣，尤其是腐蝕性和黑液結(jié)垢問(wèn)題很為棘手，平穩(wěn)整個(gè)工藝過(guò)程的運(yùn)行，使設(shè)備工作在合理，優(yōu)的工藝參數(shù)范圍內(nèi)是減慢結(jié)垢速度、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的有效方法。

       由于后續(xù)工段燃燒的要求，蒸發(fā)站的出濃液濃度不能低于某個(gè)極限，但出濃液濃度偏高也會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題，如蒸汽消耗大、結(jié)垢速度加快，管道阻力大，易堵，惡化燃燒工段許多設(shè)備如圓盤(pán)蒸發(fā)器的工況等。我國(guó)制漿造紙堿回收設(shè)備中，對(duì)黑液蒸發(fā)濃度實(shí)施自動(dòng)控制的比例很小，而不熟練的手工操作易出現(xiàn)出濃液深度偏低或偏高的情況，使設(shè)備工作在不合理的工況。本文簡(jiǎn)要介紹作者在河南白云紙業(yè)五效蒸發(fā)站實(shí)施計(jì)算機(jī)集散控制的控制方案。

1控制方案

       黑液蒸發(fā)的主要設(shè)備是蒸發(fā)器。蒸發(fā)器串聯(lián)組成蒸發(fā)站。本設(shè)計(jì)中所控制的蒸發(fā)站是由五臺(tái)板式降膜蒸發(fā)器串聯(lián)組成。除此之外，還有一些輔助的蒸發(fā)設(shè)備，如降膜板式冷凝器，溫水槽，稀黑液槽,  閃蒸罐，液位罐等。在黑液蒸發(fā)過(guò)程中包含以下三個(gè)基本的工藝流程，即蒸汽流程，黑液流程，冷凝水流程。本蒸發(fā)站中，外網(wǎng)來(lái)低壓蒸汽(0.4Mpa 151℃)，首*入I效蒸發(fā)器，I效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)閃蒸罐閃急蒸發(fā)后，再引入II效，為II效蒸發(fā)器提供熱源，以此類(lèi)推直至末效。末效二次蒸汽經(jīng)冷凝后成冷凝水排出，不凝氣體則由真空泵排空。而黑液則采用逆流供液方式，即制漿車(chē)間來(lái)稀黑液，首*入稀黑液槽,經(jīng)稀黑液泵進(jìn)入末效蒸發(fā)器，然后再到IV效，III效，以此類(lèi)推，直至I效。與蒸發(fā)流程反向而行。這樣隨著黑液濃度的提高，蒸發(fā)溫度也提高，而黑液粘度增加緩慢。蒸汽流與黑液流反向而行的供液方式，不僅可節(jié)省蒸汽消耗，部分程度上也可緩解黑液結(jié)垢問(wèn)題。

       在本蒸發(fā)工段的主要控制目標(biāo)是穩(wěn)定濃黑液的深度和降低蒸汽消耗，影響濃黑液波美度的因素主要是進(jìn)效稀黑液的濃度和流量及蒸發(fā)設(shè)備各效的總有效差壓。穩(wěn)定有效差壓首先要穩(wěn)定進(jìn)第I效的新鮮蒸汽的壓力和末效二次蒸汽的真空度，即穩(wěn)定總壓差。然后盡量減少和穩(wěn)定蒸發(fā)過(guò)程中的壓差損失，因此，必須要控制下列參數(shù)：

進(jìn)效稀黑液的濃度和流量；

• 出效濃黑液的濃度；

• 進(jìn)效新鮮蒸汽的壓力和流量；

• 末效的二次蒸汽的真空度；

• 出效黑液的液位；

• 出效冷卻水液位；

        所以，我們選取壓力、流量、溫度、液位為主要的控制對(duì)象，共設(shè)置了8路壓力、6路流量、21路溫度、16路液位總計(jì)51個(gè)測(cè)控點(diǎn)。為防止流送過(guò)程中，因電機(jī)啟停不當(dāng)而造成的不良后果，我們又對(duì)所使用的22臺(tái)電機(jī)實(shí)行連鎖控制。

1.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

     1.1.1本自動(dòng)控制系統(tǒng)采用西門(mén)子*的S7-400可編程控制器。它是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的適合當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的新一代可編程控制系統(tǒng)。它具有更高的控制能力、運(yùn)算速度、網(wǎng)絡(luò)功能和更優(yōu)的性能價(jià)格比。通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線可與ET200M I/0站相連。ET200M 可置于MCC低壓柜旁邊，從而可方便將電機(jī)和泵類(lèi)的控制納入DCS中去。

    1.1.2系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)：

       抗干擾能力強(qiáng)，不需特殊的接地要求，不對(duì)其它電子設(shè)備產(chǎn)生影響。

      中央處理單元型號(hào)為CPU 414-2DP。系統(tǒng)的輸入輸出模板的型號(hào)和數(shù)量由現(xiàn)場(chǎng)電氣和儀表信號(hào)的類(lèi)型和數(shù)量決定。具體如下：

產(chǎn)品名稱】：

【產(chǎn)品規(guī)格】：*

【產(chǎn)品質(zhì)量】：質(zhì)保保證

【產(chǎn)品價(jià)格】：價(jià)格優(yōu)勢(shì)

【產(chǎn)品貨期】：現(xiàn)貨銷(xiāo)售

【信譽(yù)、誠(chéng)信交易】【長(zhǎng)期銷(xiāo)售、安全穩(wěn)定】

【稱心滿意、服務(wù)動(dòng)力】【真誠(chéng)面對(duì)、溝通無(wú)限】

【服務(wù)、一諾千金】【質(zhì)量承諾、客戶滿意】

價(jià)格，參數(shù)，型號(hào)，哪家便宜，哪里有賣(mài)，比較便宜，哪里有，銷(xiāo)售，訂貨號(hào)，多少錢(qián)？哪家價(jià)格好？ 廠家，性能，優(yōu)點(diǎn)，包裝，用途，售后服務(wù)! 

和I0，θ0。知道實(shí)際的空載值就有可能更準(zhǔn)確地估計(jì)電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

　　與V/f控制相比，電壓矢量控制在低速時(shí)很有利，傳動(dòng)的動(dòng)特性可得到明顯的改善。此外因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)能更好地估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，給出電壓和電流的矢量值，與標(biāo)量（僅有大小的值）控制的情況相比，電壓矢量控制還能得到很好的靜態(tài)特征。

變頻器的基礎(chǔ)原理有哪些

　　VVC的控制原理

　　在VVC中，控制電路用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)計(jì)算電機(jī)負(fù)載變化時(shí)良好的電機(jī)勵(lì)磁，并對(duì)負(fù)載加以補(bǔ)償。

　　此外集成于ASIC電路上的同步60°PWM方法決定了逆變器半導(dǎo)體器件（IGBTS）的良好開(kāi)關(guān)時(shí)間。

　　決定開(kāi)關(guān)時(shí)間要遵循以下原則：

　　數(shù)值上大的一相在1/6個(gè)周期（60°）內(nèi)保持它的正電位或負(fù)電位不變。

　　其它兩相按比例變化，使輸出線電壓保持正弦并達(dá)到所需的幅值。幅值如下圖所示

幅值

　　與正弦控制PWM不同，VVC是依據(jù)所需輸出電壓的數(shù)字量來(lái)工作的。這能保證變頻器的輸出達(dá)到電壓的額定值，電機(jī)電流為正弦波，電機(jī)的運(yùn)行與電機(jī)直接接市電時(shí)一樣。

變頻器

　　由于在變頻器計(jì)算良好的輸出電壓時(shí)考慮了電機(jī)的常數(shù)（定子電阻和電感），所以可得到良好的電機(jī)勵(lì)磁。

　　因?yàn)樽冾l器連續(xù)的檢測(cè)負(fù)載電流，變頻器就能調(diào)節(jié)輸出電壓與負(fù)載相匹配，所以電機(jī)電壓可適應(yīng)電機(jī)的類(lèi)型，跟隨負(fù)載的變化。

　　VVC+的控制原理是將矢量調(diào)制的原理應(yīng)用于固定電壓源PWM逆變器。這一控制建立在一個(gè)改善了的電機(jī)模型上，該電機(jī)模型較好的對(duì)負(fù)載和轉(zhuǎn)差進(jìn)行了補(bǔ)償。

　　因?yàn)橛泄蜔o(wú)功電流成分對(duì)于控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)都是很重要的，控制電壓矢量的角度可顯著的改善0-12HZ范圍內(nèi)的動(dòng)態(tài)性能，而在標(biāo)準(zhǔn)的PWM U/F驅(qū)動(dòng)中0-10HZ范圍一般都存在著問(wèn)題。

　　利用SFAVM或60°AVM原理來(lái)計(jì)算逆變器的開(kāi)關(guān)模式，可使氣隙轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)很?。ㄅc使用同步PWM的變頻器相比）。

　　用戶可以選擇自己喜愛(ài)的工作原理，或者由逆變器依據(jù)散熱器的溫度來(lái)自動(dòng)選擇控制原理。如果溫度低于75°C采用SFAVM原理來(lái)控制，當(dāng)溫度高于75℃時(shí)就應(yīng)用60°AVM原理。

　　以下給出這兩個(gè)原理的概要

　　選擇逆變器大的開(kāi)關(guān)頻率特點(diǎn)

　　SFAVM大8kHz1. 與同步60°PWM（VVC）相比，轉(zhuǎn)矩紋波小

　　2. 無(wú)“換擋”

　　3. 逆變器的開(kāi)關(guān)損耗大

　　60°AVM大14kHz1. 逆變器的開(kāi)關(guān)損耗減少（與SFAVM相比減少1/3）

　　2. 與同步60°PWM（VVC）相比轉(zhuǎn)矩紋波小

　　3. 與SFAVM相比轉(zhuǎn)矩紋波相對(duì)大些

　　電機(jī)模型為負(fù)載補(bǔ)償器和電壓矢量發(fā)生器分別計(jì)算額定的空載值ISX0，Isy0和I0，θ0。知道實(shí)際的空載值就有可能更準(zhǔn)確地估計(jì)電機(jī)軸的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

　　與V/f控制相比，電壓矢量控制在低速時(shí)很有利，傳動(dòng)的動(dòng)特性可得到明顯的改善。此外因?yàn)榭刂葡到y(tǒng)能更好地估計(jì)負(fù)載轉(zhuǎn)矩，給出電壓和電流的矢量值，與標(biāo)量（僅有大小的值）控制的情況相比，電壓矢量控制還能得到很好的靜態(tài)特征。

　　變頻器元件包括：

　　變頻器元件

　　整流電路

　　由VD1-VD6六個(gè)整流二極管組成不可控全波整流橋。對(duì)于380V的額定電源，一般二極管反向耐壓值應(yīng)選1200V，二極管的正向電流為電機(jī)額定電流的1.414-2倍。

　　變壓器

　　一種常見(jiàn)的電氣設(shè)備，可用來(lái)把某種數(shù)值的交變電壓變換為同頻率的另一數(shù)值的交變電壓，也可以改變交流電的數(shù)值及變換阻抗或改變相位。

　　壓敏電阻

　　有三個(gè)作用：一、過(guò)電壓保護(hù)；二、耐雷擊要求；三、安規(guī)測(cè)試需要。

　　熱敏電阻：過(guò)熱保護(hù)

　　霍爾元件

　　安裝在UVW的其中二相，用于檢測(cè)輸出電流值。選用時(shí)額定電流約為電機(jī)額定電流的2倍左右。

　　充電電阻

　　作用是防止開(kāi)機(jī)上電瞬間電容對(duì)地短路，燒壞儲(chǔ)能電容開(kāi)機(jī)前電容二端的電壓為 0V；所以在上電（開(kāi)機(jī)）的瞬間電容對(duì)地為短路狀態(tài)。如果不加充電電阻在整流橋與電解電容之間，則相當(dāng)于380V電源直接對(duì)地短路，瞬間整流橋通過(guò)無(wú)窮大的電流導(dǎo)致整流橋炸掉。一般而言變頻器的功率越大，充電電阻越小。充電電阻的選擇范圍一般為：10-300Ω。

　　儲(chǔ)能電容

　　又叫電解電容，在充電電路中主要作用為儲(chǔ)能和濾波。PN端的電壓工作范圍一般在 430VDC～700VDC 之間，而一般的高壓電容都在 400VDC左右，為了滿足耐壓需要就必須是二個(gè)400VDC的電容串起來(lái)作800VDC。容量選擇≥60uf/A

　　均壓電阻：防止由于儲(chǔ)能電容電壓的不均燒壞儲(chǔ)能電容；因?yàn)槎€(gè)電解電容不可能做成*一致，這樣每個(gè)電容上所承受的電壓就可能不同，承受電壓高的發(fā)熱嚴(yán)重（電容里面有等效串聯(lián)電阻）或超過(guò)耐壓值而損壞。

　　電源板

　　開(kāi)關(guān)電源電路向操作面板、主控板、驅(qū)動(dòng)電路、檢測(cè)電路及風(fēng)扇等提供低壓電源，開(kāi)關(guān)電源提供的低壓電源有：±5V、±15V 、±24V向CPU其附屬電路、控制電路、顯示面板等提供電源。

　　驅(qū)動(dòng)板

　　主要是將CPU生成的PWM脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生符合要求的驅(qū)動(dòng)信號(hào)激勵(lì)I(lǐng)GBT輸出電壓。

　　控制板

　　也叫CPU板，相當(dāng)人的大腦，處理各種信號(hào)以及控制程序等部分。

　　變頻器的保障措施：定期除塵并檢查變頻器風(fēng)扇情況，做好變頻器的保護(hù)行參數(shù)的設(shè)置，其拖動(dòng)的電機(jī)盡量保證其負(fù)載大小波動(dòng)不要太劇烈，接線點(diǎn)定期檢查，防止螺絲松弛。

變頻器的各組成部分原理有哪些

　　變頻器可以分為四個(gè)主要部分：　變頻空調(diào)對(duì)電壓的適應(yīng)性較強(qiáng)，有的變頻空調(diào)甚至可在150－ 240V電壓下啟動(dòng)。

　　f 環(huán)境溫度要求低

　　變頻空調(diào)對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)性很強(qiáng)，有的產(chǎn)品甚至可在-15t的環(huán)境溫度下啟動(dòng)。

　　g 一拖二智能控溫

　　它可智能地辨別房間大小并分配冷（熱）量，使大小不同的房間保持同樣的溫度。

　　h 保持室溫恒定

　　變頻空調(diào)采用了變頻壓縮機(jī)，變頻空調(diào)可根據(jù)房間冷（熱）負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)整壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率。達(dá)到設(shè)定溫度后變頻空調(diào)以較低的頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了室溫劇烈變化所引起的不適感。當(dāng)負(fù)荷小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率低，此時(shí)壓縮機(jī)消耗的功率小，同時(shí)避免了頻繁開(kāi)停，從而更加省電。

　　缺點(diǎn)

　　a 持續(xù)開(kāi)機(jī)

　　對(duì)于歐美來(lái)說(shuō)，大多數(shù)家庭習(xí)慣把空調(diào)開(kāi)一整天，甚至一直不關(guān)機(jī)，因?yàn)樗麄兿Ｍ谝贿M(jìn)入房間就可以達(dá)到熱或冷的效果，還因?yàn)樗麄儑?guó)家的電價(jià)相對(duì)便宜。而對(duì)于我們國(guó)家而言，大多數(shù)家庭不會(huì)這樣一直開(kāi)空調(diào)，那么變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)不出來(lái)，因?yàn)樽冾l空調(diào)是要求空調(diào)一直持續(xù)運(yùn)行才能達(dá)到省電的目的。

　　b 核心技術(shù)

　　變頻空調(diào)的技術(shù)還不完善。雖然商家大肆宣傳變頻的優(yōu)點(diǎn)，但是誰(shuí)都知道機(jī)器越是*，零件越復(fù)雜，有毛病的幾率也會(huì)相應(yīng)提高。

　　c 節(jié)電花費(fèi)

　　先來(lái)算算空調(diào)使用費(fèi)用問(wèn)題。舉個(gè)例子，如果空調(diào)按照每年使用時(shí)間4個(gè)月，每月30天，每天平均運(yùn)行8小時(shí)計(jì)算，制冷運(yùn)行時(shí)間為960小時(shí)，按照空調(diào)功率平均為2000W算，制冷期間，使用定速5級(jí)空調(diào)（EER=2.6）總耗電量為1920度，如果使用目前上海標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)的變頻空調(diào)（EER=3.3），總耗電量為1510度，省電為410度左右，每臺(tái)每年節(jié)省電費(fèi)只有150多元。但是變頻空調(diào)的價(jià)格要比普通空調(diào)價(jià)格超出千余元！

　　另外，以北方城市為例，很多地區(qū)冬季都有供暖設(shè)施，每年使用空調(diào)的季節(jié)只有三個(gè)月左右，多數(shù)時(shí)間空調(diào)閑置，變頻空調(diào)的優(yōu)勢(shì)并不明顯。