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產(chǎn)品簡(jiǎn)介
SIEMENS 6ES7-134-4NB51-0AB0
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上架日期:2015-05-06 15:09:56
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    通過(guò)使用現(xiàn)場(chǎng)總線,用戶可以大量減少現(xiàn)場(chǎng)接線,用單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表可實(shí)現(xiàn)多變量通信,不同制造廠生產(chǎn)的裝置間可以完全互操作,增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)的控制功能,系統(tǒng)集成大大簡(jiǎn)化,并且維護(hù)十分簡(jiǎn)便。
      3.3 設(shè)計(jì)、投資及使用
      比較的前題是DCS系統(tǒng)與典型的、理想的FCS系統(tǒng)進(jìn)行比較。為什么要做如此的假設(shè)。做為DCS系統(tǒng)發(fā)展到今天,開(kāi)發(fā)初期提出的技術(shù)要求卻已滿足并得到了完善,目前的狀況是進(jìn)一步提高,因此也就不存在典型、理想的說(shuō)法。而作為FCS系統(tǒng),90年代剛進(jìn)入實(shí)用化,作為開(kāi)發(fā)初期的技術(shù)要求:兼容開(kāi)放,雙向數(shù)字通信、數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置、高速總線等,目前還不理想有待完善。這種狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定不能說(shuō)沒(méi)有關(guān)系。過(guò)去的十多年,各總線組織都忙于制定標(biāo)準(zhǔn),開(kāi)發(fā)產(chǎn)品,占領(lǐng)更多的市場(chǎng),目的就是要擠身于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),合法的占領(lǐng)更大的市場(chǎng)?,F(xiàn)在有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)戰(zhàn)已告一段落,各大公司組織都已意識(shí)到,要真正占領(lǐng)市場(chǎng),就得完善系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品。我們可以做這樣的預(yù)測(cè),不久的將來(lái),完善的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品必須成為世界現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主流。
       具體比較:
       (1)DCS系統(tǒng)是個(gè)大系統(tǒng),其控制器功能強(qiáng)而且在系統(tǒng)中的作用十分重要,數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關(guān)鍵,所以,必須整體投資一步到位,事后的擴(kuò)容難度較大。而FCS功能下放較徹底,信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛采用,使得控制器功能與重要性相對(duì)減弱。因此,F(xiàn)CS系統(tǒng)投資起點(diǎn)低,可以邊用、邊擴(kuò)、邊投運(yùn)。
     ?。?)DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng),各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS系統(tǒng)是開(kāi)放式系統(tǒng),用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場(chǎng)總線,達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成。
       (3)DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的,必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化,就免去了D/A與A/D變換,高集成化高性能,使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。
       (4)FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中,縮短了控制周期,目前可以從DCS的每秒2~5次,提高到FCS的每秒10~20次,從而改善調(diào)節(jié)性能。
       (5)DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過(guò)程,對(duì)自身進(jìn)行診斷、維護(hù)和組態(tài)。但是,由于自身的致命弱點(diǎn),其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào),因此,它無(wú)法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表(含變送器、執(zhí)行器等)進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。FCS采用全數(shù)字化技術(shù),數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置發(fā)送多變量信息,而不僅僅是單變量信息,并且還具備檢測(cè)信息差錯(cuò)的功能。FCS采用的是雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。因此,它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置(含變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等)進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。FCS的這點(diǎn)優(yōu)越性是DCS無(wú)法比擬的。
       (6)FCS由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,與DCS相比可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜,同時(shí)也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積。有專家認(rèn)為可以省去60%。 過(guò)電壓表象在變頻器在調(diào)試與使用進(jìn)程中經(jīng)常會(huì)遇到。過(guò)電壓發(fā)作后,變頻器為了防止內(nèi)部電路損壞,其過(guò)電壓維護(hù)功用將動(dòng)作,使變頻器中止運(yùn)轉(zhuǎn),致使設(shè)備無(wú)法正常作業(yè)。因而必須采納辦法消除過(guò)電壓,防止毛病的發(fā)作。因?yàn)樽冾l器與電機(jī)的使用場(chǎng)合不一樣,發(fā)作過(guò)電壓的緣由也不相同,所以應(yīng)根據(jù)具體狀況采納相應(yīng)的對(duì)策。
    一、過(guò)電壓的發(fā)作與再生制動(dòng)
    所謂變頻器的過(guò)電壓,是指因?yàn)榉N種緣由形成的變頻器電壓超越額外電壓,會(huì)集表如今變頻器直流母線的直流電壓上。正常作業(yè)時(shí),變頻器直流部電壓為三相全波整流后的均勻值。若以380V線電壓計(jì)算,則均勻直流電壓Ud=1.35U線=513V。
    在過(guò)電壓發(fā)作時(shí),直流母線上的儲(chǔ)能電容將被充電,當(dāng)電壓上升至700V擺布時(shí),(因機(jī)型而異)變頻器過(guò)電壓維護(hù)動(dòng)作。形成過(guò)電壓的緣由首要有兩種:電源過(guò)電壓和再生過(guò)電壓。電源過(guò)電壓是指因電源電壓過(guò)高而使直流母線電壓超越額外值。而如今大多數(shù)變頻器的輸入電壓最高可達(dá)460V,因而,電源導(dǎo)致的過(guò)電壓極為罕見(jiàn)。
    這篇文章首要評(píng)論的問(wèn)題是再生過(guò)電壓。發(fā)作再生過(guò)電壓首要有以下緣由:當(dāng)大GD2(飛輪力矩)負(fù)載減速時(shí)變頻器減速時(shí)間設(shè)定過(guò)短;電機(jī)受外力影響(風(fēng)機(jī)、牽伸機(jī))或位能負(fù)載(電梯、起重機(jī))下放。因?yàn)檫@些緣由,使電機(jī)實(shí)踐轉(zhuǎn)速高于變頻器的指令轉(zhuǎn)速,也即是說(shuō),電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速超越了同步轉(zhuǎn)速,這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)差率為負(fù),轉(zhuǎn)子繞組切開(kāi)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向與電動(dòng)機(jī)狀況時(shí)相反,其發(fā)作的電磁轉(zhuǎn)矩為阻止旋轉(zhuǎn)方向的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。所以電動(dòng)機(jī)實(shí)踐上處于發(fā)電狀況,負(fù)載的動(dòng)能被“再生”變成電能。
    再生能量經(jīng)逆變部續(xù)流二極管對(duì)變頻器直流儲(chǔ)能電容器充電,使直流母線電壓上升,這即是再生過(guò)電壓。因再生過(guò)電壓的進(jìn)程中發(fā)作的轉(zhuǎn)矩與原轉(zhuǎn)矩相反,為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,因而再生過(guò)電壓的進(jìn)程也即是再生制動(dòng)的進(jìn)程。換句話說(shuō),消除了再生能量,也就提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。假如再生能量不大,因變頻器與電機(jī)本身具有20%的再生制動(dòng)才能,這有些電能將被變頻器及電機(jī)耗費(fèi)掉。若這有些能量超越了變頻器與電機(jī)的耗費(fèi)才能,直流回路的電容將被過(guò)充電,變頻器的過(guò)電壓維護(hù)功用動(dòng)作,使運(yùn)轉(zhuǎn)中止。為防止這種狀況的發(fā)作,必須將這有些能量及時(shí)的處理掉,一起也提高了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩,這即是再生制動(dòng)的意圖。
    ?系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置
       數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐,是基礎(chǔ),道理很簡(jiǎn)單,F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動(dòng)控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議,即相關(guān)的通訊規(guī)約,不具備數(shù)字通信功能,那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話,也不能稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。再一點(diǎn),現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)控制功能。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品,那么現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)也就不存在了,所謂簡(jiǎn)化系統(tǒng)、方便設(shè)計(jì)、利于維護(hù)等優(yōu)越性也是虛的。
       (3) FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化
       對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng),無(wú)論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線,系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的。實(shí)際上,采用現(xiàn)場(chǎng)總線后,可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息?,F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量沒(méi)有減少,甚至增加了,而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力,另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理,減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返。可以說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化。
       減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常??蓭?lái)改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的好處。因此,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點(diǎn),放在同一條支路里。
       減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時(shí)會(huì)相互矛盾。這時(shí)仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來(lái)做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間允許的話,應(yīng)選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較緊張,稍微減少一點(diǎn)信息的傳輸就夠用了,那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?
       現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊,雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別,但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能塊,是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問(wèn)題。
       考慮這個(gè)問(wèn)題的原則是:盡量減少總線上的信息往返。一般可以選擇與該功能有關(guān)的信息輸出最多的那臺(tái)儀表上的功能塊?;救蝿?wù)是:本質(zhì)(本征)安全、危險(xiǎn)區(qū)域、易變過(guò)程、難于對(duì)付的非常環(huán)境。
       (2)全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。
       (3)用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置、PID與控制中心,取代每臺(tái)儀器兩根線。
       (4)在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。
       (5)多變量、多節(jié)點(diǎn)、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點(diǎn)、并行、模擬系統(tǒng)。
       (6)是互聯(lián)的、雙向的、開(kāi)放的取代單向的、封閉的。
       (7)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
       (8)由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱,還可掛到上位機(jī),接同一總線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。
       (9)局域網(wǎng),再可與internet相通。
       (10)改變傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)入企業(yè)管理網(wǎng)。
       (11)制造商:美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
       (12)3類FCS的典型
       1)連續(xù)的工藝過(guò)程自動(dòng)控制如石油化工,其中“本安防爆”技術(shù)是絕對(duì)重要的,典型產(chǎn)品是FF、World FIP、Profibus—PA;
       2)分立的工藝動(dòng)作自動(dòng)控制如汽車制造機(jī)器人、汽車,典型產(chǎn)品是Profibus—DP、CANbus;
       3)多點(diǎn)控制如樓宇自動(dòng)化,典型產(chǎn)品是LON Work、Profibus—FMS。
       從上述基本要點(diǎn)的描述中,我們是否注意到一點(diǎn),用于過(guò)程控制的三大系統(tǒng),沒(méi)有一個(gè)是針對(duì)電站而開(kāi)發(fā)的,或者說(shuō),在他們開(kāi)發(fā)的初期,都并非以電站做系統(tǒng)的首選控制對(duì)象。而在這些系統(tǒng)的使用說(shuō)明中也絕不把電站做為首選適用范圍,有的在適用范圍中根本就不提電站?,F(xiàn)在奇怪的是,這三大控制系統(tǒng),尤其是DCS、PLC,都在電站得到了廣泛應(yīng)用,而且效果也非常好。
      3.三大控制系統(tǒng)之間的差異
       我們已經(jīng)知道,F(xiàn)CS是由DCS與PLC發(fā)展而來(lái),F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn),而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC,都有向?qū)Ψ?攏的趨勢(shì)。新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環(huán)控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò),DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交*。下一節(jié)就僅以DCS與FCS進(jìn)行比較。在前面的章節(jié)中,實(shí)際上已涉及到DCS與FCS的差異,下面將就體系結(jié)構(gòu)、投資、設(shè)計(jì)、使用等方面進(jìn)行敘述。

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