详述工控过程中所用到的产品。
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评分标准:原创、简洁、实用、可行。
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MP介绍:gongkongMP即工控币,是中国工控网的用户积分与回馈系统的一个网络虚拟计价单位,类似于大家熟悉的QB,1个MP=1元人民币。
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谈谈我们用到产品,我们是煤矿企业,从矿井提升说起吧。
首先说一下主井提升系统,
直流电动机用的是上海电机厂的,型号:ZD250/65,2100KW;用两台ABB的DCS600直流调速器串联给电枢供电;主控柜双 PLC采用西门子S7-300冗余控制;上位机研华610H对各个故障点实时监控。操作台西门子触摸屏方便对井深数据修改;安全回路接触器富士电机SC-05;控制电源断路器施耐德muli9 C45N;PLC输入输出隔离继电器Weidmuller (魏德米勒) DRM270024L;直流绝缘检测仪艾默生PSM-E11;行程开关德力西JLXK1-111.
付井提升系统
直流电动机,上海电机厂,型号:ZD120/45,1800KW,调速器采用两台西门子6Ra70并联供电;主控台焦作华飞,普罗菲斯触摸屏;三菱FX2N-48MR、FX2N-64MT PLC;安全回路接触器西门子3TB4;中间继电器欧姆龙MY3NJ;速度反馈采用光洋编码器;直流绝缘监视Emerson-艾默生JYM-II。低压柜断路器常熟开关厂的CW1-2000,高压断路器施耐德(陕西)宝光电器的ZN63A(VS1).
工控产品那就太多了,听俺慢慢细说,如有遗漏,其他的补充。
1、传动类:玩的都是大家伙多,ABB的多个系列的直流调速系统,15KW-275KW-1210KW的,不过已经被用变频调速器更新换代过了,变频器类有富士多个系列(最老的P7,有人知道么)、施耐德多个系列(估计ATV45好多朋友没听说过,ATV32/61/66/71)、AB的1360/700/700S,ABB的-ACS500/600/800/510/400系列,偶尔随机带来的爱默生变频器、西门子MM440系列,国产的英威腾、森兰。然后同步电动机的励磁控制系统,有刷的和无刷的接玩过,模拟电路的及现在的微电脑技术的皆排除过故障。从大的来说。传动类,就是直流调速系统,交流调速系统,同步的励磁控制系统,直流电动机、交流电动机、同步电动机。
2、配电类:高低压配电柜及其继电保护装置,继电保护装置现状---都微机化了。
3、现场仪表:压力温度流量密度物位等等,这产品就五花八门了,好多东东很不耐用的,所以总觉的某些厂家的产品,就是能忽悠一个客户就忽悠一个客户,现场不耐用 啊。
4、PLC类--小型的三菱,国产的台岛。西门子的S7200,富士的,施奈德的;中大型的,GE9030,AB的PLC5/40,SLC500,西门子的S7300/400。
5、DCS-昂贵的美国福克斯波罗的产品一直占据咱们那的地位,假如我能说了算,我一定把它撵下神台。至少也真正的给他找个竞争伙伴,降价才是硬道理。
6、振动检测设备及其系统,这玩意因现场环境恶劣,不太好用,加上制造厂也是独立开发的产品,不断会更新,所以坏了就没备件了的,很头疼的玩意。
小型PLC组网能力一般较弱,可喜的是各品牌PLC都考虑到用户在这方面的需求,有的PLC自身就带有网络通讯口,有的通过简单扩展一个通讯接口就能办到。充分挖掘小型PLC自身组网能力,利用自带或者简单扩展的通讯接口达到同系列PLC与PLC之间的数据简单交换,这样的网络具有简单、优化(各家品牌都是量身定做的)的特点,因而也是极具有性价比的组网方案,特别适用于小型PLC的使用场合。
1.台达小型PLC
台达小型PLC现在发展到第二代了(DVP-ES2/SS2、DVP-EH3)。从第一代起,DVP-ES/SS、DVP-EH2上就自带有一个RS485通讯接口,支持标准的MODBUS协议,通过这个通讯口PLC与PLC之间联网,台达提供了一个简单的PLC-LINK网络协议,可以最大组织多达32台PLC之间联网,整个网络主从结构,各个从站与主站之间相互轻松交换数据。
下图简单示意一个网络数据传输机制(一主站一从站):
主站 分站
M_____D1496-D1511(1#从站交换数据保存区) D200-D215_____M(1#从站交换数据保存区)
主站写入数据:将要给1#从站的数据保存到D1496-D1511中,分站在自己D200-D215中取出的数据对应的就是主站保存在D1496-D1511中的数据。
主站读出数据:从站将提供给主站需要读出的数据保存到D100-D115中,主站需要读取1#从站数据,就从D1480-D1495中取值,对应的就是1#从站保存到D100-D115中的数据。
主站读取各个分站,各个从站均有自己专用的数据交换区,通过这样的方式达到主分站之间通讯的目的。台达将这样的网络称为PLC-LINK网络。
2.三菱小型PLC
三菱FX2N之间组网,PLC自身没有RS485通讯接口,需要扩展一个通讯接口模块支持。简单示意图如下(一主站一从站):
主站 分站
M1000-M1031 M1064-M1095 (1#从站交换数据保存区)
D0-D3 D10-D13
主站写入:主站要给各个分站的信息保存到位软元件M1000-M1031或者字软元件D0-D3中,1#分站在自己的位软元件M1064-M1095或者字软元件D10-D13中取出的数值对应主站保存在位软元件M1000-M1031或者字软元件D0-D3中的值。
主站读取:各个分站数据交换区独立,这样主站读取各分站数据就直接取用自己专属区(对应分站数据区)中数据即可,例如要读1#分站数据,就直接读取位软元件M1064-M1095或者字软元件D10-D13中的数据。读取其他分站数据对应到各自的保存区读取就行。
3.区别
台达最大可以组织多达32台联网,三菱最大只能组织8台联网。
台达所谓PLC-LINK连接,是建立在MODBUS协议基础之上的RS485通讯,通讯最远距离(普通双绞屏蔽线)可以达到1000米左右;三菱的N:N网络最大通讯距离只能达到500米远。
台达只能是主站与分站之间通讯,各个分站之间不能交换数据;三菱的网络可以在组网的任何两台设备之间交换数据。
这个题目有点大,工控过程用到的产品,呵呵。。。偶通常说仪表就是一个杂货铺,要什么有什么,所以这说起了没完。
不过从全局看,工控产品也就那么几类,也可说分成几个部分。
偶通常把工控产品看成一台电脑,一台粗放式的框架式电脑,其具有的部分与生活中我们所使用的电脑没有什么区别,外表可能千变万化,原理可能相去很远,可是实现的功能目的非常相近。
偶的理解工控产品,就是工业控制产品,也就是一台自动的控制系统来实现工业化生产来替代繁重的人工劳动。
工业控制产品,要想实现自动的准确控制,那么势必包括三大部分,那就是现场的检测反馈变送部分,计算、决策、控制部分,执行部分。
现场的检测变松反馈部分,设置上就是普通电脑的键盘、鼠标、摄像头之类,相当于人的眼睛感官等部分,其作用就是检测现场的各种参数和控制状态并通过电流或者其它信号形式传送到控制部分。
现场检测部分的工控产品保罗万千形式多种多样,原因就是人类至今也没有发明一种多用途和高精度的现场检测仪表,也可以说人类在这方面的研发还非常欠缺,于是根据不同的检测对象,不同的原理,研发了不同型号的仪表、传感器、状态检测、反馈等等不同精度性能的工控产品,总的来说可以分成几大部分有被控对象四大参数温度、压力、流量、液位的众多仪表,有在线检测的各种分析仪表,有各种状态开关量检测的各种传感器,有基于不同原理的反馈传感产品等等。
现场检测工控产品是最难掌握和故障率最高的部分,由于不同的仪表产品原理不同,电路不同,而且每一部分有可以看成一个工控产品的微电脑框架结构,工控人员要想彻底的掌握这杂货铺的所有技能非常困难,很多时候还没有研究透彻就已经被新型的仪表所替代。
控制部分,相对来说出现故障几率要比现场检测部分小很多,控制部分就是把现场的检测部分输送来的各种信号进行处理、运算、然后根据已经具有的程序做出判断,输出控制信号,其就相当如人的大脑,也就是普通电脑内部的各种部分CUP、存储器等等。
控制器部分可大可小,小的就是一个简单的单个点的检测控制器,大的部分包括成千上万点的处理和控制。根据不同的控制要求,控制部分又可以分为简单和复杂以及人机交换部分。
现在的控制部分除了原有最基本的控制要求外,大部分具有了存储、记录、多功能以及人机操作界面和远处数据传输监控部分,现在最流行的就是大而复杂,比如DCS、PLC等系统就非常复杂,但不管怎么复杂其实现的目的是一样的。
控制部分虽然比如人的大脑,听起来非常神秘和高科技,但其实质上比现场检测部分好维护,平常所做的工作不多,因为这样的控制系统本身有可以看成一个集成度很高的电脑,其本身又分为外设、控制器、输出、电源、交互界面等部分,每一部分都设有非常标准的接口规程。控制部分的各种算法设备厂商都已经在软件中给用户做好模块,用户只需根据自己的需求把自己想要的积木搭好即可,而且大部分厂商还有丰富的搭积木在线帮助功能,也可以说这个控制器部分实质上就是一台裸机,用户只需把操作系统和自己喜爱的软件装上和设置好即可运行。
控制部分大部分在舒适安逸的控制室内,那里没有现场的各种污染气体,也没有现场的振动、赃物,更不会有现场的危险,而且控制室里还有空调、座椅、灯光甚至茶水、报纸,所以大部分工控人员把这个工作看成非常牛逼的岗位,很多厂商把仪表分为现场维修和工控维护岗位,工控维护人员常常产生非常优越的感觉,感觉自己高现场仪表维修人员一等,好像搞什么高科技产品似的,殊不知从控制的角度看,如果现场的检测仪表不准确,你这里在准确又有什么作用,就如同一个高智商的色盲开汽车一样,虽然大脑发达还是把红灯看成绿灯做出闯红灯的决定。
最后是一个执行部分,这部分也是现场仪表部分,但是比现场检测仪表种类要少的多,而且仪表本身复杂程度和精度都很低,属于精美电路处理部分很少,可以把其归于设备机械一类看待,但是其作为控制系统的一部分还是属于工控产品。其作用就如同人的手脚,也就是普通电脑的各种输出设备,比如打印机。
执行部分现场大部分也就几类根据执行器所用能源不同主要分为气动、液动、电动部分,相比较电动最灵敏也精度最高,气动精度最差也是最笨重,可是由于气动的大部分是机械结构,现场使用非常皮实加上价格低,安全性能好,因此大量使用。电动的虽然高科技可是现场环境恶劣加上防爆性能影响其显得非常娇贵。所以现场应用最多的还说气动执行器,液动部分主要应用在机械的传输转动中。
执行器与现场检测仪表一样都是与工业对象直接接触的工控产品,相比较检测的取样检测原理,执行器最易受介质的冲刷和腐蚀,由于其调节部分直接接触被控介质因此故障率比现场检测仪表要大得多,使用寿命相比较上面两个部分也要小很多。这个就如同人一样,生活中手脚收到的伤害要远远大于眼睛等感官。我们使用的打印机也是要常常更换墨盒等维护工作。
以上三个部分原理各不相同,寿命、精确度差别很大,产品型号也是各种各样,虽然本身自成系统可是作为一个工控系统其在全局中充当着自己的角色,要想一个工控系统实现良好的自动化控制,每一部分都非常重要,虽然大脑看着高级但要依赖眼睛看到的准确性,手脚的灵活程度,空有一个高智商的大脑而四肢不健全的人不是一个完人,所以工控产品的每一部分重要性都是一样的。
火力发电是由机、炉、电三大系统组成的一个环环相扣的生产流程,其中电气控制技术和热力控制技术的应用,对运行主设备的保护、工况参数的测量、监视与调整起着独一无二的作用。准确地说,工艺质量维系发电机、汽轮机主机及其辅机的正常运转,控制技术则为机组的稳发满发把脉问诊充当“保健医生”。由此可见,运用技术含量高的控制产品,无疑为发电企业获取最大经济效益担当重任。基于这种认知,以先进的工控产品取代机械式、气动式产品已成为众多企业的共识,是一种必然趋势。
在市场经济潮流的冲击下,我公司在控制新技术、新产品引进方面从未步入后尘。无论是集控室、网控室,还是就地生产场所,到处都能见到工控产品的踪影,电工仪表、分析测试仪表、过程控制仪表、PLC、RTU、DCS等设备布满现场的许多角落。现以本人在实际工作中所接触且具有代表性的工控产品做一详细介绍。
一、DCS分散控制系统
我公司两台机组采用的是XDPS---400分散控制系统(新华分布处理系统),它由管理级设备、监控级设备、人机接口站(MMI)、控制级设备、现场级设备组成。其中控制级设备包含控制站和数据采集站,现场级设备包含变送器、传感器、执行机构等。实行单元机组功能级、功能组级、子功能组级、过程I/O等分散方式,具有适应性和扩展性强,人机联系方式等特点。系统经可靠性设计,采用冗余技术,冗错技术,双路电源,可实测快速带电更换,集过程控制、顺序控制、数据监视和记录于一体。
XDPS---400过程处理单元是系统实时网络上的节点,它包括DPU过程I/O,控制柜端子柜,供电及其附属系统。DPU由高性能处理器、高速可靠的通讯通道、高精度的GPS时钟定时器、大容量的数据存储器、高速高性能的I/O总线及专用的DPU切换模件等组成。该处理单元具有强大的过程控制和处理能力,集多种控制类型于一体,直观简洁的控制组态软件,多任务的操作系统,直指远程I/O,在线组态仿真,强大的功能模块等功能特点。DPU的性能指标包括组成参数、功能参数、电气参数(24VDC,功耗40W)。其工作温度适应-20℃---+60℃,存储温度为-40℃---+85℃,相对湿度为10%-95%。过程I/O模块由智能化DPU、光电隔离器、A/O或D/A、放大器、过流过压保护、模件通讯等组成,具有先进的生产工艺、品种多、高可靠性、通道级自跨断、维护性好、信号精度高、输入通道热备用、输出模件冗余、输出信号反校等特点。
XDPS---400硬件结构分为现场机柜(DPU柜、端子柜)、人机接口站(MMI)、通讯电缆组成。现场机柜由DPU(冗余)卡件、端子柜、电源三大部分组成。DPU(冗余)卡件中的I/O卡件有AI、AO、DI、DO、PI(脉冲量输入)、计数卡(SMC)等,BC卡、I/O卡件通过印刷电路板连接,I/O卡件、端子柜通过37芯电缆连接。端子柜由端子板、航空插头、扩展继电器、变送器组成。主要有AI—TC热电偶输入端子板、AI-RTD热电阻输入板(pt—100,CU-50)、AI—MA/V、电流/电压端子板等组成。网络实行环网,由带50Ω终端电阻速率为37kPS的同轴电缆、速率为10MBPS的双绞线/光纤组成。人机接口站则由硬件和软件两大部分组成。硬件为Pentium III/IU、主频≥800MHz、内存容量≥256MB主机,3块100Mbps以太网卡,21寸以上、分辨率≥1600×1200@ 85Hz显示屏,硬盘≥40G、CD-Rom软驱,键盘,鼠标以及辅助设备等。软件操作系统 WinnT4.0工作站+SP5,应用软件 XDPS-400 2.05(版本)。MMI站按实现的功能来分,有操作员站(OPU,实行系统监控)、工程师站(ENG,实行图形方式、组态、调试)、历史数据站(HSU,实行历史趋势、报警历史存储与显示)、性能计算站、网关接口等,具有监视软件包、数据记录软件包、工程师应用软件包等基本功能。
二、西门子TMS远程电量计量计费系统厂站终端
我公司此套电量计量计费系统主站采用DGC2000for UNIX系统,选用ZU200型有功0.2S级,无功1.0级电能表作为110kV、220kV线路关口点电量计费。它包括FAG电表处理器、FHE3.4/2内置调制解调器。具有稳定运行20年的高可靠性和高精度。可对脉冲数值、电表常数、电流比、电压比等参数进行设置和编程,适应不同的脉宽要求的脉冲数据传输。有多种传输接点,比如电量脉冲传输接点,电量方向工作接点。有专门RS485串行接口,按IEC870-5协议进行通信。利用RS485串行接口可以把多台ZU200型电表接到FAG,FAG用冻结指令使运行的电表计度器将数据存储起来,然后由FAG按顺序的逐个查询这些寄存器。FAG主要用来采集表计电能数据,进行必要的加工处理,再进行存储和显示,并按一定规约将数据送往主站。它具有采集、处理、存储和通信的基本功能,最多可以装四个模块,每一个模块最多能处理36个串行值,最多有别于个RS485线,最多两个连接卡,最多能接入18块表,每个RS485线最多能接入8块ZU电能表。既可以采集串行值,又可以采集脉冲量。HE3.4/2内置调制解调器内置MODEM不必每次都复位,它可以由FAG在服务程序中直接选定某一种通信方式后进行设定,设定完毕可以通过FAG面板上的调制解调器状态指示灯观察设定是否成功。
三、RTU远程终端单元
我公司RTU用于220kV线路,使用2609RTU主机屏、GR主机屏、GR90端子屏、CAE主机屏,负责采集每条出线运行状态的模拟量和开关量,监视并向调度中心传送这些模拟量和开关量,执行调度中心发往电厂的控制和调节命令。RTU具有远方功能和当地功能。远方功能包括远方监视、远方控制。远方监视的是电气量(模拟量)和状态量(开关量),远方控制即遥控(远程命令),它是从中调发出改变运行设备状态的命令。远方功能信息包括遥测、遥信、遥控、遥调四种信息。这些信息的采集、传送、操作均通过RTU模拟量板卡、开关量板卡实现远方功能。当地功能是RTU通过自身或连接的显示、记录设备,就地实现对电网的监视和控制的能力。如CRT显示,汉字报表打印,操作本机键盘,显示器显示有关信息,以实现巡测、定测、选测、显示等功能。自己工作也有二十年头,主要是维修工作,我们主要为矿山采煤服务的,牵涉到的工控自动化产品也不少,具体有:
1.最早使用的老苏联的绞车,整流部分采用直流发电机、电动机组成的(F-D)整流系统,操作保护部分是由继电器、接触器组成的逻辑控制系统,控制线路是比较复杂的。年轻一点的也许大家没有见过,那天发图片欣赏一下。不过在前几年已经改造,整流部分改造为可控硅整流供电。采用SIEMENS公司SIMOREG DC Master 6RA70全数字直流调速装置,其功能完善,性能优越,监视保护齐全;主回路采用磁场恒定电枢可逆并联12脉动方式;主回路设备具有在6脉动方式下全载半速运行的能力;操作保护系统改为PLC控制保护系统。主控系统主要由两台SIEMENS公司S7-300系列PLC构成。由PLC实现全部的控制、监视和保护功能。
2.再讲讲我们的煤矿提煤系统。这套系统也是在2006年从新改造的,整流和励磁部分采用的是ABB生产的DCS600整流装置,主控和保护系统采用的是西门子S7-300PLC,实行PLC双线制,也可以单独一台PLC运行,应急情况下,可以把PLC不用,实行继电器应急运行。具体所用到的自动化产品大概有富机的接触器SC系列和继电器HH54/53P系列,工控机是研华610系列,三星的显示器及触摸屏、德国的编码器、德力西的空开及接触器等等。
3.另外在其它方面还使用的产品有:艾默生、施耐德、三菱PLC、台达PLC;供电方面的断路器比如施耐德、江开、ABB及保护装置南瑞保护等
要说用到的电气配件,那简直太多了。我选几个吧
1、PLC系统;我这边应用最多的是SIEMENS 400,其次是S5系列、S7-300、OMRON C200HX,再次是AB 500,比较少的有S7-200、台达和OMRON CP系列
站在用户的角度来看,一个产品关心的无非就是性能和售后维护。对性能来说SIEMENS不敢说比其它卓越,但是至少还是很可靠的。而且对于西门子的软件人性化上对比其它PLC来说我觉得还是很有优势的。用得最令我苦恼的是OMRON PLC,更新快、配件采买周期长,而且软件太多了。
2、变频器:用得比较多的是SEW,其次是安川,再次是OMRON、科比(KEB)、施耐德和ABB。
不得不说SEW的变频器,是我用过性能最好的,功能最强大的,但是太贵了。如果不是在精度要求太高的工段,在变频器坏了之后我都直接换安川。安川变频器不算贵,而且售后好,坏了直接给换,使用也很简单。
3、低压电气方面:断路器全部施耐德。接触器最多的是施耐德,其次是穆勒、ABB和OMRON。
这三种其实都不错。感觉最好的是穆勒,但是有点贵。或许是个人偏好,反正坏了我都给换成施耐德。
4、仪表:虹润、托利多还有很多乱七八糟进口仪表
不得不说德国鬼子的仪表无论在功能上和性能上多做得很好,但是也相当的复杂,而且资料很难找。能换我就换成托利多的,精度要求不高的场合我换成虹润。托利多的承重仪表还是做得相当好的,虹润的温度控制仪在性价比很高。
5、传感器:光电传感器用的很多,而且全是德国进口的,具体品牌没查过,反正原理都一样,主要是太贵了,一个普通的光电传感器都要1200一个。坏了我都给换成OMRON的,才百块钱左右。
6、限位开关:没得说,用得最好的是OMRON和施耐德的。
7、编码器:我这就一种德国IVO增量性编码器。