西門子6SL3120-2TE15-0AA4

設計

硬件特性:

• 高分辨率 64K 真彩寬屏顯示

• 800×480 dpi 寬屏顯示設計和傳統(tǒng)屏幕相比具有更大的可視面積，使單個畫面中可以顯示更多的信息，讓操作員具有更舒適的視覺體驗

• 高分辨率 64K 色真彩顯示，使得畫面更清晰，畫質(zhì)更細膩

• 強大且豐富的通訊能力

• 集成的工業(yè)以太網(wǎng)接口，可以和 S7-200 SMART 以及 LOGO！0BA7 建立高速無縫的連接。同時，程序下載速度也有大幅度的提升

• 通過以太網(wǎng)可以同時連接 3 臺控制器

• 通過串口可以連接西門子 S7-200 以及 S7-200 SMART PLC，通訊速率高達187.5kb/s

• 集成的串口（支持Modbus，RS422/485 自適應切換），使精彩系列面板的通訊更加靈活，可以和市場主流的小型 PLC 建立穩(wěn)定可靠的通訊連接。（三菱 FX 系列；歐姆龍 CP1 系列；臺達 DVP-SV/ES2 系列）

• LED 背光，節(jié)能降耗

• LED 較之 CCFL，背光板厚度降低一半左右，使精彩系列面板更輕巧。同時，操作屏亮度更高，色彩更均勻，表現(xiàn)力更強，可視范圍提高到 140°

• LED 背光可以降低設備能耗，結(jié)合屏保功能程度地延長操作屏的使用壽命

• 高性能處理器、高速外部總線及 64M DDR 內(nèi)存

• 的 ARM 處理器，主頻達到 400MHz，使數(shù)據(jù)處理更快，畫面顯示更流暢

• 高速的外部總線充分發(fā)揮處理器的強大性能

• 增強的 64M DDR 內(nèi)存使得畫面的切換速度更快

• *的工業(yè)設計理念

• *的邊框倒角設計，讓操作屏的外觀更具流線型，給人以舒適感

• 優(yōu)雅清新的綠色邊框設計，給人以視覺上的開闊感，緩解操作員的視覺疲勞

• 使用符合 UL 標準的 PC + ABS 合金材料，耐高溫、抗腐蝕，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場的應用環(huán)境

• 可靠的電源設計

• 內(nèi)置的 24V 電子自恢復反接保護，避免因誤接線而導致的產(chǎn)品損壞

• 供電電源范圍可達 ±20%

• * 輕松擁有

• 精彩系列面板的 ESD、RS 等關鍵指標比標準（IEC）提高 50%

• 精彩系列面板通過 CE 認證

• *的生產(chǎn)失效故障模式分析

• 潛在的缺陷及故障分析模型貫穿產(chǎn)品從研發(fā)到生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)，程度確保產(chǎn)品可靠性

• 成熟的生產(chǎn)流程及完善的質(zhì)量控制體系確保產(chǎn)品質(zhì)量

軟件特點：

作為精彩系列面板的組態(tài)軟件，WinCC flexible 簡單直觀、功能強大、應用靈活且智能高效，非常適合機械設備或生產(chǎn)線中人機界面的應用。
隨著新一代精彩系列人機界面的發(fā)布，WinCC fl exible 的軟件功能也得到了進一步的加強。

• 變量管理

• 查閱、檢索變量更方便 ，可使用變量名稱來標識 PLC 變量

• 通過拖放操作，批量創(chuàng)建名稱、類型及地址滿足一定關系的變量

• 快速修改多個變量的類型、地址或名稱等屬性

• 報警管理

• 可以自定義報警類別

• 支持模擬量及數(shù)字量報警

• 可以自定義報警組，相同組的報警可以同時被確認

• 支持報警事件函數(shù)

• 包含功能完善的報警顯示控件，支持外觀自定義

• 可改變尺寸和顏色的報警提示器

• 豐富的畫面對象庫

• 基本對象庫 — 開關、按鈕和圖形等

• 增強對象庫 — 顯示配方、趨勢圖等

• 豐富的符號庫

• 豐富的動畫效果 簡單的生成方式

• 通過設置對象屬性生成動畫

• 支持函數(shù)設定動畫路徑方式

• 支持通過變量控制對象組生成動畫

• 高效、智能的組態(tài)方式

• 通過拖拽方式自動創(chuàng)建變量的顯示對象及畫面的切換按鈕

• 支持畫面對象的自動排列功能

• 支持用戶自定義對象庫

• 支持向?qū)娇焖俟こ探M態(tài)

• 多語言組態(tài)

• 支持 32 種語言，其中 5 種可以在線轉(zhuǎn)換

• 支持多語言顯示，無需重新設計畫面

• 內(nèi)置系統(tǒng)字典和用戶字典功能，支持畫面自動翻譯

• *的項目文本導入/導出功能，提高并優(yōu)化工程組態(tài)效率

• Pack & Go 輕松的項目更新與維護

• 利用 Pack & Go 功能，工程師編輯修改項目后，無需親臨現(xiàn)場就能輕松實現(xiàn)項目的維護和更新

• 現(xiàn)場客戶無需安裝 WinCC Flexible，一鍵執(zhí)行批處理文件即可實現(xiàn)項目傳輸

• 安全等級管理

• 引入用戶的概念，可以建立多個用戶，每個用戶擁有不同的權限

• 所有畫面對象都可以獨立設置訪問權限

•  運行期間可以對用戶信息進行管理

• 權限的設置參數(shù)可調(diào)整

• 趨勢圖

• 控件支持外觀顯示設置的很多屬性，包括坐標軸、刻度、上下限等

• 提供多個系統(tǒng)函數(shù)，用于控制曲線翻頁、縮放等操作

• 配方管理

• 可以支持顯示多個配方預定義數(shù)據(jù)記錄，無需手動組態(tài)翻頁等操作即可實現(xiàn)配方的良好顯示

• 使用配方視圖控件，無需更多的編程即可動態(tài)增加數(shù)據(jù)記錄

• 支持上載、下載配方操作

西門子6SL3120-2TE15-0AA4

大中型電動機軟啟動器的應用及改進

傳統(tǒng)的大中型電動機控制裝置采用的是接觸器、磁力啟動器直接啟停方式，缺點是控制方式簡單、不靈活，對系統(tǒng)沖擊較大且控制元件易損壞，維護工作量大。

隨著計算機控制技術的日趨成熟，近年來一種以計算機為核心，采用雙向可控硅為主控回路的智能化新型控制器“軟啟動器"已普遍應用于該領域，它以控制方式靈活簡便，對系統(tǒng)沖擊小且控制元件不易損壞以及維護方便等諸多優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的控制裝置。當然新產(chǎn)品應用總會暴露出一些不足，本文以丹江口電廠使用的軟啟動器為基礎，對其在3年中的運行情況及暴露出的問題進行探討，從生產(chǎn)角度提出幾點改進建議使其控制功能更加完善，供生產(chǎn)廠家及同行們參考。

一、軟啟動器的功能及特點

1、應用情況

丹江電廠20 m3空壓機系統(tǒng)是機組調(diào)相、檢修和其它用氣設備的氣源，由2臺空壓機和4個儲氣罐構(gòu)成，工作氣壓為0．6～0．8MPa，空壓機的電機容量為132 kW，額定電流272 A。2套獨立的控制系統(tǒng)各控制1臺空壓機，運行已20多年，設備老化嚴重，故障率高。受當時科技水平的限制，邏輯控制回路由繼電器構(gòu)成，啟動方式為傳統(tǒng)的頻敏電阻降壓方式，啟動電機執(zhí)行元件是接觸器?？刂葡到y(tǒng)接線復雜，故障點多，對電機保護功能不全，啟動電流大，對廠用電有較大的沖擊，不利于其它設備的穩(wěn)定運行。1997年初對該系統(tǒng)改造時，應用了軟啟動器。新控制系統(tǒng)解決了原控制系統(tǒng)存在的諸多問題，且有利于同正著手全面改造的新計算機監(jiān)控系統(tǒng)接口，為提高全廠綜合自動化水平，實現(xiàn)減人增效打下了基礎。

2、軟啟動器

軟啟動器主要由CPU為8096的主控板、驅(qū)動板、電機主控制回路及控制面板構(gòu)成。軟啟動器具有控制功能、電機保護功能以及顯示、報警、參數(shù)設置功能。

（1）控制功能模式

收到外部啟、停命令后，按照預先設定的啟、停方式實現(xiàn)對電機的控制。可選的啟、?？刂颇Ｊ接幸韵聨追N：

①限流軟啟動控制模式：

如圖1所示，電動機啟動時，其輸出電壓從零迅速增加，直至輸出電流達到設定的電流限幅值Ｉm，然后保證輸出電流在不大于該值的情況下，電壓逐漸升高，電動機逐漸加速，完成啟動過程。

②電壓斜坡啟動控制模式：

如圖2所示，U1為電動機啟動所需最小轉(zhuǎn)矩對應的初始電壓。當電動機啟動時，軟啟動器的輸出電壓迅速上升到整定值U1，然后按設定的速率逐漸增加，直至達到電網(wǎng)電壓后，接觸器吸合，啟動過程完成。

停車模式：電動機按所設定的速率逐漸減速直到*停機。

自由停車：電動機不受控制地依慣性自由停機。

點動功能：在該方式的控制下，軟啟動器輸出電壓迅速增加至初始電壓U1，并保持該輸出電壓值。

（2）電機保護功能

軟啟動器的電機保護功能有：相序保護、缺相保護、啟動過流保護、運行過流保護、運行過載保護及電動機長時間不能完成啟動過程保護。軟啟動器的保護功能動作時，軟啟動器將產(chǎn)生停機輸出，并在控制面板上直接顯示其原因。

（3）顯示、報警和參數(shù)設置功能

在軟啟動器的控制面板上，可顯示電機電流、報警信號及設定的參數(shù)值；以數(shù)字形式設置電機保護值、電機運行方式；手動操作啟、停電機。

軟啟動器的工作原理是：軟啟動器收到啟動命令后，便按所設定的啟動方式進行有關計算，確定可控硅的觸發(fā)輸出電壓信號，以控制電動機的啟動過程。當電動機的啟動過程完成后，軟啟動器便控制交流接觸器吸合，短接所有可控硅，使電動機直接投網(wǎng)運行，避免不必要的能源損耗。圖3為軟啟動器的原理圖。

3、應用于丹江口電廠的軟啟動器

（1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要包括軟啟動器、可編程控制器、壓力傳感器、進氣電磁閥。

（2）系統(tǒng)主要功能

①控制功能

自動／手動控制空壓機啟、停?？刂品绞酵ㄟ^工作方式切換開關選擇。自動工作方式時，根據(jù)氣罐氣壓的變化自動啟?？諌簷C。手動方式時可編程控制器退出運行，在軟啟動器控制面板上手動操作啟停空壓機。根據(jù)20m3空壓機系統(tǒng)的實際情況，選擇電機的啟停方式是限流軟啟動和軟停車。

②保護功能

保護功能涉及整個空壓機系統(tǒng)。當發(fā)生一級氣缸氣壓過高／低、油缸壓力過高／低、排氣溫度過高以及斷相、相序錯、電機過流、過載等任一異常時，保護動作自動停機。

③監(jiān)視、報警功能

實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行工況，在控制盤上有主回路電流、電壓指示及顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，控制盤上有詳細的故障報警顯示，同時向中控室發(fā)報警信號。

（3）系統(tǒng)工作原理

當氣罐氣壓降至空壓機啟動值時，可編程控制器向軟啟動器發(fā)出啟動命令，軟啟動器通過可控硅控制電動機的啟動電壓和電流，使空壓機系統(tǒng)平滑啟動到空載。當電壓達到額定值時，接觸器吸合，可控硅短路，三相電源直接加在電動機上，軟啟動器啟動完成，并向可編程控制器發(fā)啟動完成信號?？删幊炭刂破鹘?jīng)過9 s的延時，投進氣電磁閥，空壓機帶載運行，向氣罐打氣；當氣罐氣壓達停機值時，可編程控制器切進氣電磁閥，使空壓機系統(tǒng)進入空載狀態(tài)，2 s后向軟啟動器發(fā)停機令，在軟啟動器的控制下，電動機逐漸減速至*停機。

二、運行效果及改進建議

新控制系統(tǒng)3年的運行情況表明，其可靠性、功能和性能與原控制系統(tǒng)相比都有顯著的改善和提高。主要體現(xiàn)在以下幾點：

1、在結(jié)構(gòu)上采用軟啟動器作為控制輸出執(zhí)行元件，控制邏輯用可編程控制器實現(xiàn)，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單明了，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，也便于維護。

2、軟啟動器的限流啟動方式，將啟動電流控制在安全范圍內(nèi)，改善了原控制系統(tǒng)因啟動電流較大沖擊廠用電而影響其它設備正常運行的狀況。

3、啟動過程采用雙向可控硅，啟動過程完成后，接觸器短接可控硅的控制方式，既避免了用接觸器直接控制電機接點易拉弧、粘連、燒壞等故障的發(fā)生，也節(jié)約了能源。

4、軟啟動、軟停車方式，減少機械應力，保護設備，延長其使用壽命。

5、保護功能涉及空壓機系統(tǒng)各不良運行工況，有利于提高設備健康水平。

6、控制盤上的顯示功能，便于在現(xiàn)場全面了解設備運行情況。

7、數(shù)字化參數(shù)設定及顯示功能直觀、方便、省時。

軟啟動器的抗干擾能力，是影響其可靠性的一個重要指標，在軟啟動器運行的3年中，曾發(fā)生裝置加電瞬間誤啟動的現(xiàn)象，為此，針對目前該軟啟動器存在的問題，特提出以下建議和改進措施供廠家參考：

1、為防止裝置加電后瞬間誤啟動現(xiàn)象的發(fā)生，建議廠家對控制軟件進行修改，在裝置軟件的最終出口信號回路上增加一個延時功能塊，延時時間的多少要以躲過干擾信號為前提，這需要現(xiàn)場調(diào)試確定，或者在硬件最終信號出口回路上增加一個延時繼電器，也可以有效解決干擾問題。

2、為便于維護，希望軟啟動器能夠在負載正常運行中便于退出和投入，也就是說正常運行過程中，若關斷相應的軟啟動器控制裝置電源，系統(tǒng)運行方式保持原狀態(tài)不變，此時可以對故障的軟啟動器裝置進行檢修，檢修完后直接將軟啟動器控制裝置電源合上，而運行方式(即自動跟隨裝置軟件)的要求一致，該功能對現(xiàn)場日常維護非常適用。

3、建議將軟啟動器裝置模塊化，便于維修