1326ABB3C11 AB

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　西门子公司的PLC产品的品种是非常丰富多样的，像S7200就是属于小型的PLC，并且是第三代的产品了。关于S7200所具有的特点有以下几个方面：
　　（1）强大的功能。S7200的CPU模块有5种，而且还能够扩展到7种，还可以扩展到248点数字量的I/O，并且有30多KB的数据存储空间。集合了6个高速计数器以及脉冲发生器、脉冲宽度调制器，这些都大大的提高工作的效率。能够达到PID参数的自定。
　　（2）先进的程序结构。S7200所包含的程序结构是非常的简单的，在进行编程的软件中，其包含的主程序、子程序以及中断程序是分开进行保存的。子程序还可以把输入输出的变量作为软件的接口，这样有利于达到结构化编程的目的。
　　（3）灵活方便的寻址。S7200所包含的各部分结构都是可以按照位、字节、字以及双字来进行读与写的，例如：位存储器、变量存储器、输入输出结构等。
　　（4）编程软件的功能强大以及使用方便。编程软件STEP7Micro/WINV4.0包含了梯形图、语句表以及功能块图编程语言三大部分。而S7200在进行操作的时候，其指令的功能性很强，但也便于掌握。
　　（5）强大的通信功能。S7200用于编程或者进行通信的CPU模块是RS485接口，并且有一个或者是两个。
　　2.2变频器的选型
　　变频器类型推荐西门子MicroMaster440/420，作为基于三相交流调速电动机系列的经典，MicroMaster440/420主要由微处理器实现控制，空滤输出主要依靠双极型绝缘栅晶体管，综合运行能力强劲，可以为设备带来杰出的可靠性。与此同时，这款变频器内部模块结构灵活，电动机保护功能非常到位，配合RS485/232C内置接口以及作用于过程控制的PI闭环控制器，满足用户自定义I/O端子需求，并且利用磁通电流来动态控制变频特性，在低频期间也可以完成力矩输出，无跳闸运行高速电流限制。

　　MicroMaster440所搭配的双馈电动机节能控制，能够满足系统的各类变频需求，例如对电压增幅与频率分别控制，完成功率与转速因数的双向调节，在各类系统控制中均有不俗表现。输出功率为0.74-90kW的西门子MicroMaster440，在功率越高的场地越能发挥出自身优势，配合ECO节能控制的无传感器自动矢量控制，有效增强了机械制动的超前吸附、延迟释放等控制功能，确保升降机持续稳定运行。后，MicroMas.ter440对于传送带故障检测也进行了优化，可以保证生产线运作，利用具有自定义参数功能的PID控制器实现主从控制，适用于多机同轴的驱动模式。　3、基于PLC和变频器的双馈电动机节能控制系统设计
　　通过双馈发动机系统结构图（见图1）我们可以发现，控制器系统主要由PLC为核心，对变频器和切换电路进行控制，在变频调节前进行电路检测。触控屏幕可以为控制系统带来直观的人机交互指令界面，随时对系统参数与电机状态展开调整，控制人员利用触控屏幕来观察系统运行。电路检测所对应的电流频率、相位以及电压增幅，可以有效控制额定电压和功率，对电机转数也能够很好的掌握，电路检测功能将电压数据通过信号传递给PLC，然后系统对数据进行分析并合理控制。起动器作用于电机，当电机软启动后控制电路切换模式，只有系统处于双馈模式才会视作双馈电动机成功启动。系统的节能算法与控制模式被几种编入PLC，利用参数的调节来控制电机整体状态，终实现节能控制目的。

　　图1双馈发动机节能系统结构图
　　3.1主电路与控制电路设计
　　主电路构成参照双馈电动机和直流发电机的回路，设计中需要注意的是，当直流发电机被双馈电动机所负载时，后者的定子绕组需要连接到50Hz电网，并且经转子绕组来对变频器供电，电流由转子绕组来输入相位和频率，进而达成对双馈电机功率与转速的掌握。节能控制系统设计需要指定PLC为控制器，用来接收和检验电路信号，分析电机当前电压参数，后PLC会依据参数来执行内部算法，对接触器线圈和变频器功率输出进行控制，展示出双馈电动机运行情况。
　　3.2双馈电动机瞬态参数检测电路设计
　　转速检测是由脉冲隔离和旋转编码器组成的，编码器负责收集转速参数，并将它转换成为脉冲信号交由脉冲隔离电路来分析处理，成为可供PLC识别的脉冲信号，PLC将反馈信息加工优化后，再次转换成脉冲信号为电机设置合理转速。在设计当中要充分考虑到功率因数在系统控制中的重要性，配需让功率因数能够得到实时监测，原因在于cos函数为偶函数，不管是正负的功率因数都会取正值，所以操作人员很难从功率因数中判断负载情况，在设计当中可以将电流电压作为根据，对线路超前与落后的功率因数进行判断。与此同时，功率因数作为非线性函数，无法利用线路模拟来搭接，对此可以针对功率因数来设计微处理器。
　　3.3变频器容量释放电路设计
　　变频器容量释放的意义在于维持变频器运行，设计的原则要基于不对容量进行更改，运用当前通用变频器条件来增强电流输出，进而让电流符合双馈电机的系统控制要求。变频器容量释放在设计中可以运用降压方法，让转子接在电机的电压器副边、变压器原边，让双馈电机持续稳定在1350rpm范围内重载，如果电机功率因数为1，那么变压器副边则接通13V以上的电压和9A以上电流，得出变频器的输出功率为39V电压与和3A电流。完成转子连接后，将变频器的电压电流提升到3倍，这样便实现了变频器释放3倍的容量，在这一设计阶段需要注意的是，根据双馈电动机的转子感应和电压电流特征，变频器电压输出为低频状态，故系统当中所应用的降压变压器需要换为低频变压器。
　　4、结束语
　　电机节能技术经过长期发展，在今天已经取得了不少成就，它作用的领域十分广泛，例如石油化工、冶金、轻工业等，对于电机节能技术的需求可谓与日俱增。通过对系统设计的优化，推广变频调速控制设备，适应各类需要进行速度调节与流量调节的生产，有效运用电机系统，能够为容量配备以及电机系统整体运行提供有力保障，深入研究和拓展电机容量，为生产制造加强动力。电机控制系统的持续稳定运行，需要依赖完善的过程控制和能源配置，我国应当进一步推广电机节能技术，帮助企业获得更高的利润空间和生产保障。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个行业的控制领域都将有广泛应用。
　　PLC作为一种工业控制计算机，具有模块化结构、配置灵活、高速的处理速度、的数据处理能力、PLC对步进电机也具有良好的控制能力，利用其高速脉冲输出功能或运动控制功能，即可实现对步进电机的控制。
　　对于那些在运行过程中移动距离和速度均确定的具体设备，山社电机工程师认为采用PLC通过步进电机驱动器来控制步进电机的运转是一种理想的技术方案。
　　步进电机的特点：（1）步进电机的角位移与输入脉冲数严格成正比，电机运转一周后没有累积误差，具有良好的跟随性。（2）由步进电机与驱动器电路组成的开环数字控制系统，既非常简单、廉价，又非常可靠。同时，它也可以与角度反馈环节组成的闭环数字控制系统。（3）步进电机的动态响应快，易于启停、正反转及变速。（4）速度可在相当宽的范围内平滑调节，低速下仍能保证获得大转矩。（5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行，它不能直接使用交流电源和直流电源。
　　步进电机能响应而不失步的高步进频率称为“启动频率”；与此类似，“停止频率”是指系统控制信号突然关断，步进电机不冲过目标位置的高步进频率。而电机的启动频率、停止频率和输出转矩都要和负载的转动惯量相适应。有了这些数据，就能有效地对步进电机进行变速控制。
　　采用PLC控制步进电机，应根据下式计算系统的脉冲当量、脉冲频率上限和大脉冲数量，进而选择PLC及其相应的功能模块。根据脉冲频率可以确定PLC高速脉冲输出时需要的频率，根据脉冲数量可以确定PLC的位宽。脉冲当量=（步进电机步距角×螺距）/（360×传动速比）；脉冲频率上限=（移动速度×步进电机细分数）/脉冲当量；大脉冲数量=（移动距离×步进电机细分数）/脉冲当量。
　　PLC对步进电机的控制首先要确立坐标系，可以设为相对坐标系，也可以设为坐标系。坐标系的设置在DM6629字中，00—03位对应脉冲输出0，04—07位对应脉冲输出1。设置为0时，为相对坐标系；设置为1时，为坐标系。
　　采用PLC通过步进驱动器来控制步进电机的运转，从而达到了PLC在步进电动控制中应用更加广泛。例如，在对单双轴运动的控制过程中，在控制面板上设定移动距离、速度和方向等参数。PLC读入这些设定值后，通过运算产生脉冲、方向信号，控制步进电动机驱动，达到对距离、速度、方向控制的目的。并通过实测证明系统运行结果具有可靠性、可行性、有效性。日前，博世中国区总裁陈玉东对外宣布，2013年公司在华合并销售额为412亿元人民币，同比增长18%，其中汽车销售业务贡献了大部分销售额，达到了320亿元，增速为28%，几乎是车市增长水平的两倍。他还透露，公司每年在华的投资在30亿元左右，今年将在青岛和上海两地增开新厂。我们的宏伟目标是未来继续在中国实现两位数的增长。”博世集团董事会成员，亚太区负责人泰瑞来(PeterTyroller)称。
　　据公开的信息，博世在中国生产和销售汽车零配件和售后市场产品、工业传动和控制技术、包装技术、太阳能产品、电动工具、安防和通讯系统、热力技术以及家用电器。博世在1909年进入中国市场。截至2013年，博世在中国雇有超过32,000名员工，经营着63家公司。
　　由于从2013年起，博世对应用的会计准则有所调整：持股小于等于50%的合资公司，其营收及雇员人数将不再计入财务数据总额。基于此，2013年的财务营收数据与2012年公布的数据并不具备直接可比性。
博世传动
　　在过去的十年里，博世在中国的年均复合增长率达到了25%。去年，博世在中国再次取得成功，实现了18%的销售增长率，销售额达412亿元。“中国依旧是博世在德国之外的第二大市场。
　　今年再投30亿元增加2座工厂
　　在过去的十年里，博世在中国的年均复合增长率达到了25%，为了持续增长，博世也不断加大在中国的投资。陈玉东透露，博世现在每年在华的投资力度大概在30亿元左右，多的时候在40亿元左右，少的时候为20多亿，今年大概也是维持在30亿元左右。
　　陈玉东表示，今年博世在华将建设两个新厂，一个在上海，另外一个在青岛。其中，上海主要是生产涡轮增压系统。“为什么要把涡轮增压系统进行本土化？原因非常清晰。因为我们知道，能效以及二氧化碳排放的减排可以通过将发动机尺寸缩小来实现，这也需要我们的涡轮增压系统的辅助。”
　　另一个工厂在青岛，主要是做柴油方面的技术。“我们也看到对于节能减排技术的需求在中国不断的上升，未来几年会有不断的增长。”陈玉东说，“因此我们希望把这个系统这个技术进一步本土化，这也是符合我们的‘根植本土，服务本土’的策略。”
现代工业正在新型技术支撑下，从传统自动化生产走向智能化方向，在此过程中，还将拉动自动化装备市场增长，其中PLC作为控制组成之一，产业市场正在扩大。
　　物联网技术目前正逐渐融入到各行各业，从原物料的探勘、生产、物流到送达工厂的整个过程，所有的货物及装备都埋有电子标签，让不同的装置可以互相沟通，人和物品以及物品之间都能够彼此进行交流，成为网路的一部分，包括原物料的采购、库存、销售等领域，都可透过完善优化的供应链管理体系，进而提率，降低成本。此外，德国提出的工业4.0概念终目标也是完成工业智能化升级。这一系列智能化动作，都在拉动自动化装备市场增长。
　　目前，PLC的发展推动力主要依靠由中国、巴西、印度及亚太等新兴工业市场需求推动，预计这两大市场的增长率将持续高于平均水平。除了日本，中、韩、台三地也已成为机械产业的重要组成部分。如预期一样，这些市场正向着自动化方向不断转型，2014年发展更加精密复杂的机械产业以适应出口需求。
　　用户对PLC的性价比会越来越高，在同等价位下，希望PLC能够集成更多功能，如多轴插补功能等，甚至把原来不带有运动控制模块的PLC转化成带有运动模块，这些都是PLC厂商面对这场危机时所需要考虑的，在人人捂紧钱包的时候，只有高性价比的产品才能在这场危机中胜出，而对于运动控制器/卡，开放性将是其发展趋势，不再借助相关平台即能实现运动控制功能。
　　随着工业智能化发展，PLC系统正不断地完善其性能和网络，但在将来仍需集成能源管理、数据分析及其他功能的一体化系统而不断努力。我国约有60%的电动机工作在40%负荷以下的轻载状态，这直接导致了约30%的能源被浪费。针对这种情况，电机轻载状态下的节能技术显得尤为重要。双馈电动机因为其的转子单独励磁的特点，在电机调速、节能方面具有很大的优势，尤其对于水泵、风机类负载更能突出其明显的节能效果。 本文首先对双馈电动机的理论进行了分析。
　　1、双馈电动机控制理论与节能技术
　　1.1双馈电动机的优势
　　双馈电动机不仅是属于异步机的范畴，它还可以被称之为交流励磁电机（AlternatingCurrentExcitationMotorACEM）或异步化同步电机（AsynchronizedSynchronousMotor），因为它包含有独立的励磁绕组，在使用的过程中，能够像同步电机一样通过增加励磁来进行功率因素的调节。同步电机其实是直流励磁，所以它只能够进行一个电流幅值调节，因此它一般只能够进行无功功率的调节。而双馈电动机能够进行调节的量有三个，它们分别是：可调节的励磁电流幅值、可改变的励磁频率以及可改变相位。这就表明了双馈电动机为了达到调速的目的，可以采用改变励磁频率的方式来改变机电的速率。同样的，在进行负荷突变的时候，也可以通过控制励磁的频率来改变机电的转速，把转子所产生的动能充分的利用起来，并吸收或者释放负荷。双馈电动机和同步电动机相比较，它们都能够利用转子励磁的电流幅值的改变来对功率因素进行调节。因此交流励磁在使用的过程中，不仅能够进行无功功率的调节，还可以进行有功功率的条件，而双馈电动机拥有众多的优势主要是因为它采用的是能够进行调节的交流励磁电源。
　　1.2恒视在功率节能技术
　　电机功率主要可以可以分为三种：无功功率、有功功率以及视在功率。恒视在功率在使用过程中的重点是当有功功率发生变化的时候，可以通过对电机的功率因数进行调节，后把电机的视在功率控制在一个固定的值。这种做法的优点在于电机进行轻载的时候可以把剩余的电机容量作为无功功率向电网反馈，而当电动机重载的时候，可以把电机的功率因数的数值调节到与单位功率差不多，并且对电网的无功功率不进行吸收。同样的，在风机、水泵中也可以使用恒视在功率，其主要的原因有：
　　（1）我国电厂和钢铁厂在工作的过程中，用电量高的设备主要是空调、风机和水泵，因此对风机与泵实行节能措施是非常有必要的，而且节能的效果将会非常的明显。国家对于所有企业进行生产的技术装备都是有规定的，分别是可靠性与效率。但是对于成产过程中资源的浪费现象并没有太大的重视，所以水泵与风机实施节能措施是非常有必要的。
　　（2）恒视在功率在我国的使用效率是比较低的，主要的原因是生产过程中普遍都存在“小马拉大车”的现象。相关的设计院在进行设计的时候，为了尽可能的少承担责任，都采用的是比较保守、落后的设计方案，而且使用的参数都是超出实际大小的，这样就使得余量偏大了，压力与流量系数也偏大了。然而制造商为了降低自身的风险，在把压力与流量系数进行增加，这样一层接一层增加的现象终导致了“小马拉大车”现象的出现，也使得产品偏离了初的设计，降低了效率。但是恒视功率的使用正好弥补了这一缺陷，而且还为工厂提供了无功功率。
　　2、PLC和变频器的应用技术
　　在双馈电动机的节能控制系统中，在选择控制器和转子励磁电源的时候需要非常的小心与谨慎，因为它们的好坏直接关系到系统的可靠性、稳定性以及节能性。由于PLC与通用变频器具有其特有的优势，因此它们都非常适合在双馈电动机的控制系统中进行使用。
　　2.1PLC选型
　　在进行PLC型号的选择时，首先要对PLC的输入/输出端口和通信端口的需求进行分析与确定。然后在根据双馈电动机节能控制系统自身的需求，把系统中所有的输入/输出信号进行总结与分类，在根据PLC的输入/输出点的要求来进行I/O地址的分配，保证每个输入/输出信号都能够准确的与PLC的输入/输出继电器相对应，终根据其结果来进行PLC型号的确认。

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