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西門子414-5H交流電源系統(tǒng)套件
西門子產(chǎn)品訂貨號(hào)：6ES7400-0HR02-4AB0

西門子產(chǎn)品價(jià)格：98  RMB

西門子產(chǎn)品凈重：0.370 Kg

西門子產(chǎn)品承諾：質(zhì)保一年，原裝*

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概述

S7-400 是 SIMATIC 控制器家族功能zui為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個(gè)用于制造業(yè)和過(guò)程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動(dòng)化平臺(tái)，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲(chǔ)備。

S7-400

• 中端到性能范圍內(nèi)功能強(qiáng)大的 PLC
• 可滿足要求極為苛刻的任務(wù)的解決方案
• 模塊和各種性能等級(jí) CPU 可針對(duì)具體自動(dòng)化任務(wù)進(jìn)行調(diào)整
• 可實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)，適用十分靈活
• 連接方便
• *通信和聯(lián)網(wǎng)功能
• 操作方便，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不含風(fēng)扇
• 任務(wù)增加時(shí)可順利擴(kuò)展
• 多重計(jì)算：
  多個(gè) CPU 在一個(gè) S7-400 *控制器中同時(shí)運(yùn)行。
  多重計(jì)算功能可對(duì) S7-400 的總體性能進(jìn)行分配。例如，可將復(fù)雜的技術(shù)任務(wù)（如開(kāi)環(huán)控制、計(jì)算或通信）進(jìn)行拆分并分配給不同的 CPU?？梢詾槊總€(gè) CPU 分配自己的 I/O。
• 模塊化：
  通過(guò)功能強(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動(dòng)控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場(chǎng)總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。
• 工程組態(tài)和診斷：
  結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對(duì) S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對(duì)于采用高性能工程組件的廣泛自動(dòng)化任務(wù)。為此，可以使用高級(jí)語(yǔ)言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。

S7-400H

• 具有冗余設(shè)計(jì)的高可用性自動(dòng)化系統(tǒng)。
• 用于具有很高故障安全要求的應(yīng)用：
  重新啟動(dòng)成本很高、停產(chǎn)代價(jià)高昂、幾乎不需要監(jiān)視且維護(hù)選項(xiàng)較少的過(guò)程。
• 冗余設(shè)計(jì)的功能
• 提高 I/O 的可用性：切換式 I/O 配置
• 也可使用具有標(biāo)準(zhǔn)可用性的 I/O：?jiǎn)蝹?cè)配置
• 熱后備：發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切換到備用設(shè)備。
• 包含 2 個(gè)單獨(dú)機(jī)架或一個(gè)分隔式*機(jī)架的配置
• 通過(guò)冗余 PROFIBUS DP 或系統(tǒng)冗余 PROFINET I/O 來(lái)連接切換式 I/O。

S7-400F/FH

• 故障安全型自動(dòng)化系統(tǒng)，適用于具有很高安全要求的工廠
• 符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的安全要求（IEC 61508 的 SIL 3、DIN V 19250 的 AK6 以及EN 954-1 的 Cat.4）
• 如果需要，也可通過(guò)冗余設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)
• 不對(duì)安全相關(guān) I/O 進(jìn)行額外接線
• 通過(guò)采用 PROFIsafe 行規(guī)的 PROFIBUS DP 實(shí)現(xiàn)安全通信
• 基于帶有故障安全模塊的 S7-400H 和分布式 ET 200 I/O
• 適用于非安全相關(guān)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)模塊也可以在自動(dòng)化系統(tǒng)中使用
• 隔離模塊用于在一個(gè) ET 200M 的安全模式下組合使用故障安全模塊和標(biāo)準(zhǔn)模塊。

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火電廠球磨機(jī)尋優(yōu)節(jié)能控制系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)

　　一、球磨機(jī)的工作原理與動(dòng)態(tài)特性

　　制粉系統(tǒng)是一個(gè)具有大慣性、純滯后和時(shí)變性的調(diào)節(jié)對(duì)象，動(dòng)態(tài)特性非常復(fù)雜，其主要特點(diǎn)是:

　　(1)系統(tǒng)為多輸入多輸出的系統(tǒng)，主要的變量有:入口溫度、出口溫度、入口負(fù)壓、球磨機(jī)負(fù)荷、出入口壓差、排粉機(jī)電流和球磨機(jī)電流等。

　　(2)系統(tǒng)具有強(qiáng)耦合性。球磨機(jī)的出力需要干燥出力、磨煤出力和通風(fēng)出力均達(dá)到，這3個(gè)出力分別對(duì)應(yīng)著3個(gè)控制回路即:1)出口溫度調(diào)節(jié)回路，其調(diào)節(jié)量為給煤量;2)球磨機(jī)負(fù)荷調(diào)節(jié)回路，其調(diào)節(jié)量為給煤量;3)出入口壓差調(diào)節(jié)回路，其調(diào)節(jié)量為再循環(huán)風(fēng)量。調(diào)節(jié)這3個(gè)回路中的任意一個(gè)回路都會(huì)影響其它兩個(gè)回路，另外兩個(gè)回路又會(huì)影響該調(diào)節(jié)回路，從而引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。

　　(3)純滯后主要表現(xiàn)在球磨機(jī)負(fù)荷對(duì)給煤變化的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，熱風(fēng)門開(kāi)度擾動(dòng)下球磨機(jī)出口溫度的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，入口負(fù)壓對(duì)再循環(huán)風(fēng)門調(diào)節(jié)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。

　　(4)系統(tǒng)的時(shí)變特性。煤質(zhì)和潮濕度、鋼球數(shù)量和磨損護(hù)甲等外在因素變化其運(yùn)行特性都會(huì)改變，因此固定不變的控制算法無(wú)法適應(yīng)球磨機(jī)系統(tǒng)的時(shí)變特性。

　　球磨機(jī)的工作特性如圖1所示。曲線1是功率特性，曲線2是出力特性，曲線3是音頻特性，曲線4是處理后的音頻特性。從圖1可見(jiàn)，球磨機(jī)功率起初隨著存煤量增大而增大，當(dāng)達(dá)到個(gè)zui大值后，隨著存煤量增大反而減小;球磨機(jī)的zui大出力點(diǎn)并不是隨著存煤量的增大而增大，也出現(xiàn)一個(gè)zui大值，然后減小;球磨機(jī)負(fù)荷音頻曲線隨著存煤量的增大逐漸減小，為了使用方便，將該曲線作求反處理得出曲線4。在Ⅰ區(qū)中，球磨機(jī)的功率達(dá)到zui大，但出力卻沒(méi)有達(dá)到zui大，所以該區(qū)不是系統(tǒng)運(yùn)行的*區(qū)域。在Ⅲ區(qū)，存煤量很大，容易出現(xiàn)滿磨，因此Ⅲ區(qū)也不是運(yùn)行區(qū)域。在Ⅱ區(qū)，制粉出力接近zui大出力點(diǎn)，該區(qū)應(yīng)當(dāng)是系統(tǒng)運(yùn)行的區(qū)域。

　　二、控制策略

　　由球磨機(jī)的上述特性可知，欲使制粉系統(tǒng)運(yùn)行在工況，不僅要維持磨煤出力zui大，還要保證的通風(fēng)出力和干燥出力。就球磨機(jī)而言，滿足煤粉細(xì)度要求的制粉出力取決于:(1)球磨機(jī)的磨制能力，增加干燥出力可提高磨煤出力;(2)通風(fēng)的攜粉能力，主要由風(fēng)量來(lái)決定，當(dāng)磨煤和通風(fēng)功率之和為zui小時(shí)則為通風(fēng)量?；诖耍岢隽嘶镜目刂撇呗?維持通風(fēng)量和出口溫度均在正常范圍之內(nèi)，盡量加大給煤，尋找工作點(diǎn)。為此，需要組成以球磨機(jī)負(fù)荷、出入口壓差和出口溫度為被調(diào)量，對(duì)應(yīng)的操作量分別為給煤量、循環(huán)風(fēng)門開(kāi)度和熱風(fēng)門開(kāi)度的三輸入變量、三輸出變量的控制系統(tǒng)。送入球磨機(jī)的給煤量是由給煤機(jī)控制的，給煤機(jī)電流間接代表給煤量。此外，球磨機(jī)電流，入口負(fù)壓以及排粉機(jī)電流均對(duì)球磨機(jī)負(fù)荷有影響，在進(jìn)行控制時(shí)，這些因素也應(yīng)考慮。

　　由于球磨機(jī)具有非線性、大慣性和純滯后的特點(diǎn)，使用傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)控制效果無(wú)法滿足要求。始于上世紀(jì)70年代的模糊控制，其本質(zhì)是一種非線性控制，無(wú)需了解被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，大偏差控制性能好，魯棒性強(qiáng)。基于這些特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了將模糊控制作為基本控制算法，以PI調(diào)節(jié)作為配合的球磨機(jī)負(fù)荷控制策略?？紤]到系統(tǒng)的時(shí)變性，采用自尋優(yōu)算法對(duì)回路設(shè)定值SP進(jìn)行修正，該算法作為上層算法與下層的模糊-PI控制算法共同組成了兩層結(jié)構(gòu)的制粉系統(tǒng)控制方案，如圖2所示。

　　圖中，自尋優(yōu)控制器的作用是給出一個(gè)適當(dāng)?shù)脑O(shè)定值SP，模糊PI控制器則保證被控對(duì)象的輸出可以跟隨該設(shè)定值。　　2.1 模糊-PI控制器

　　在實(shí)際中，當(dāng)偏差較大時(shí)，控制的主要矛盾是盡快減小偏差使系統(tǒng)輸出接近給定輸出，不涉及穩(wěn)定性的問(wèn)題，因此此時(shí)只需采用模糊控制，就可迅速將偏差縮小。當(dāng)偏差較小，系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)時(shí)，使用PI調(diào)節(jié)即可以消除靜差。由此提出了一種模糊控制與PI調(diào)節(jié)協(xié)同作用的控制結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

　　模糊控制器使用球磨機(jī)負(fù)荷設(shè)定值的偏差和偏差變化率作為模糊控制器的輸入語(yǔ)言，其輸出語(yǔ)言為給煤機(jī)電流控制輸入值mV,SP是球磨機(jī)負(fù)荷設(shè)定值，PV是球磨機(jī)負(fù)荷計(jì)算值，這3個(gè)量的取值范圍均為0～1之間的小數(shù)，y是給煤機(jī)的實(shí)際電流值。實(shí)現(xiàn)模糊算法的步驟:

　　(1)對(duì)輸入輸出變量進(jìn)行模糊化，求出模糊集合的隸屬度函數(shù);

　　(2)模糊控制規(guī)則的推導(dǎo)和形成，由條件部分滿足度采用zui大zui小方法推斷出規(guī)則對(duì)總結(jié)果作用的大小;

　　(3)模糊輸出的去模糊判斷，并用面積重心法對(duì)輸出去模糊化。

　　控制器中有兩路輸出，一路是模糊控制，另一路是PI調(diào)節(jié)器，協(xié)調(diào)器根據(jù)磨煤機(jī)負(fù)荷實(shí)際偏差范圍對(duì)兩路控制器的輸出值進(jìn)行選擇，如果偏差大于設(shè)定范圍則輸出模糊控制器的輸出值，如果偏差小于設(shè)定范圍則輸出PI調(diào)節(jié)器的輸出值。磨煤機(jī)負(fù)荷PV使用了多個(gè)變量的加權(quán)。包括入口壓差、出口溫度、球磨機(jī)電流、入口負(fù)壓和排粉機(jī)電流等5個(gè)變量偏差值加權(quán)與磨煤機(jī)音頻信號(hào)值加權(quán)，使磨煤機(jī)負(fù)荷信息更為全面。上述6個(gè)變量各自的加權(quán)值通過(guò)試驗(yàn)確定。為了保證系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行，各變量均設(shè)有死區(qū)，當(dāng)變量處于死區(qū)內(nèi)時(shí)，該變量偏差為零。為防止磨煤機(jī)發(fā)生滿磨故障，對(duì)控制器的輸出要作限制。如果輸出值大于磨煤機(jī)負(fù)荷上限，則輸出設(shè)定的上限值?？刂破鞯妮敵鑫闯^(guò)磨煤機(jī)負(fù)荷上限但處于其死區(qū)內(nèi)時(shí)，維持上次輸出，不在其死區(qū)內(nèi)則輸出協(xié)調(diào)器選擇的輸出值。

　　2.2 自尋優(yōu)算法

　　在制粉系統(tǒng)運(yùn)行中，周圍環(huán)境和煤質(zhì)(濕度、硬度、顆粒大小)均會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行特性。隨著系統(tǒng)特性的變化，磨煤機(jī)負(fù)荷設(shè)定值SP也應(yīng)該相應(yīng)改變，為此引入了自尋優(yōu)算法。自尋優(yōu)算法在運(yùn)行過(guò)程中不斷測(cè)量，不斷學(xué)習(xí)，在控制特性發(fā)生改變時(shí)，自動(dòng)尋找到新的設(shè)定值。簡(jiǎn)化的自尋優(yōu)算法可以理解為:設(shè)定一個(gè)球磨機(jī)負(fù)荷區(qū)域(△PV。)，如果檢測(cè)并計(jì)算到的實(shí)際負(fù)荷低于區(qū)域下限，說(shuō)明當(dāng)前出力仍然小于出力點(diǎn)，自尋優(yōu)算法會(huì)適當(dāng)增大設(shè)定值SP;如果檢測(cè)到的實(shí)際負(fù)荷高于區(qū)域上限，說(shuō)明當(dāng)前出力超過(guò)了出力點(diǎn)，自尋優(yōu)算法會(huì)適當(dāng)減小設(shè)定值SP。在不斷尋優(yōu)中，設(shè)定值逐步接近出力點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。為保證系統(tǒng)有足夠的時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定，負(fù)荷設(shè)定值修改不能過(guò)于頻繁，因此要求自尋優(yōu)算法應(yīng)該選定一個(gè)合適的采樣周期間隔地進(jìn)行。圖4給出了軟件主要功能框圖。

　三、音頻傳感器的研制使用

　　以往測(cè)量球磨機(jī)負(fù)荷的方法常常受到系統(tǒng)多變量的影響而難以準(zhǔn)確測(cè)量。根據(jù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，磨煤機(jī)音頻信號(hào)隨著球磨機(jī)負(fù)荷的增加逐漸減小，在球磨機(jī)負(fù)荷與音頻信號(hào)之間存在著較好的線性關(guān)系，只要對(duì)音頻信號(hào)作取反處理，即可得到球磨機(jī)負(fù)荷與音頻信號(hào)之間近似正比例的關(guān)系(圖1)。音頻傳感器正是利用這種關(guān)系，對(duì)球磨機(jī)音頻信號(hào)進(jìn)行測(cè)量采集并作處理，使音頻信號(hào)能夠比較準(zhǔn)確的反映球磨機(jī)負(fù)荷。音頻信號(hào)還可以有效的實(shí)現(xiàn)三回路的解耦，使控制變得簡(jiǎn)單。

　　四、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　制粉系統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖5所示。

　　控制系統(tǒng)為3層結(jié)構(gòu):(1)監(jiān)視操作層，包括作為服務(wù)器的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、操作員站及打印設(shè)備等。服務(wù)器安裝在后臺(tái)控制柜中，前面連接顯示器用以作為操作員站，通過(guò)操作員站運(yùn)行人員可以監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)信號(hào)的變化并進(jìn)行操作控制。服務(wù)器的職能是:與第二層進(jìn)行通訊，控制器將采集處理后的信號(hào)傳送給服務(wù)器用作顯示與控制計(jì)算，服務(wù)器向控制器發(fā)送控制參數(shù);每秒記錄數(shù)據(jù)一次，為日后數(shù)據(jù)分析和記錄系統(tǒng)故障分析提供了*的方便;實(shí)現(xiàn)自尋優(yōu)控制算法計(jì)算。(2)監(jiān)測(cè)控制層，由兩個(gè)PLC站組成，它一方面與操作員站通訊，同時(shí)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)變送器連接。監(jiān)視站采集用于監(jiān)視(非控制用)的信號(hào);控制站執(zhí)行控制功能，實(shí)現(xiàn)模糊和PI控制，控制站的輸出通過(guò)變頻器改變給煤機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)而改變給煤量。(3)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)層，現(xiàn)場(chǎng)來(lái)的信號(hào)經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的(4～20)mA模擬信號(hào)供系統(tǒng)使用。