6ES7511-1UL03-0AB0型号介绍

6ES7511-1UL03-0AB0型号介绍

控制系统介绍

1) 系统控制范围

原材料入库、输送—水泥粉磨(I、II 线) —水泥出库及包装系统。

· 原料储存及输送工艺流程：石膏破碎及输送→矿渣入库→石灰石入库→熟料输送入库→原料入磨头仓收尘器→原料入磨头仓→熟料入磨头仓→石膏入磨头仓→石灰石入磨头仓→矿渣入磨头仓

· 水泥磨机工艺流程：

磨稀油站→水泥入库→水泥磨→水泥磨控制→磨辊压机→物料入水泥磨/ 辊压机→粉煤灰入水泥磨

· 水泥出库及包装工艺流程：

库**收尘→水泥库**斜槽风机控制→水泥入库

2) 自动控制回路

· 粉磨1 中及粉磨1 尾。

· 水泥小仓仓重控制系统。

· 粉磨1 尾负压控制系统。

· 粉煤灰小仓固体流量计控制系统。

3) 顺控停机时间

为确保设备安全和空负荷启动，需对设备停机时间进行规划。

· 原料调配及输送。

· 水泥粉磨。

· 石灰石及辅助原料入配料库。

· 水泥储存及输送。

4) 水泥粉磨控制系统介绍及配置

系统软件为西门子WINCC 5.0，控制系统选用德国西门子公司SIMATIC S7-400 控制器及ET200M I/O进行信号的采集与处理。具体配置如下：

· 辅助原料及水泥粉磨二线部分配置一台SIMATIC S7-400 控制器，带12 个ET200M远程站对水泥粉磨二线及原料配料部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨二线一台辊压机系统通过PROFIBUS-DP 与SIMATIC S7-400 控制站进行数据通讯。配置一台WinCC 操作站，作为对原料配料及水泥粉磨部分的组态编程及操作。

· 水泥粉磨*及水泥库**部分配置一台SIMATIC S7-400 控制站，带8 个ET200M 远程站对水泥粉磨*及水泥储存( 库**)部分所有模拟量和数字量进行控制。其中，水泥粉磨*一台辊压机系统通过PROFIBUSDP与SIMATIC S7-400 控制站进行数据通讯。与二线水泥粉磨部分共用一台WinCC 操作站，作为对水泥粉磨及水泥储存( 库**) 部分的组态编程及操作。

· 水泥库底及包、散装部分配置一台SIMATIC S7-400 控制站，带18 个ET200M 远程站，对水泥库底及包、散装部分所有模拟量及数字量进行控制。包装部分采用触摸屏TP27 方式操作。控制系统可实现动态流程图、趋势图、报警显示、报表记录及工艺动态操作控制等。

· 系统的供电电源采用UPS 电源，可防止来自电网上的**高压、欠压、浪涌、尖峰脉冲干扰、停电干扰甚至雷电袭击。

5) 控制系统的抗干扰措施

张家港海螺的自控系统有许多弱电设备，各种控制电缆和信号电缆数量非常多，系统较易受到各种干扰。若不采取措施，其干扰，会严重影响系统的正常运行因此，本自控系统采用了如下几方面的抗干扰措施：

· 系统现场控制站的所有数字量输入/ 输出模块、模拟量输入/ 输出模块模块均采用光电隔离，将现场各种信号与系统背板总线隔离。

· 系统现场控制站的所有数字量输出信号均采用继电器隔离，实现每个数字量输出通道之间的隔离，了数字量输出信号之间的相互干扰。

· 系统现场控制站的所有模拟量输入/ 输出信号均采用模拟量隔离器，实现每个模拟量通道之间的隔离，了模拟量信号之间的相互干扰。

· 系统现场控制站的所有模拟量输入/ 输出信号电缆均采用屏蔽电缆，其屏蔽层在控制柜侧一点接地，了空间干扰。

· 系统现场控制站的控制电缆、信号电缆与系统动力电缆应分开布线，保持一定的间距。特别是，大功率变频器的动力电缆能产生较强的空间高频干扰，应使用金属管穿线，并将金属管良好接地。

结束语

张家港海螺自2002 年4 月建成投产至今，系统运行情况良好，能够可靠、准确地完成控制操作，实时监测和记录水泥生产过程的运行状况，并且能对现场出现的各种突发事件及时做出响应，取得了良好的效果。

应用体会

随着SIEMENS PLC 技术的不断革新和提高，用户将是直接的受益者。从技术发展上讲，目前PLC 也不断受到其他基于计算机技术的控制系统越来越多的挑战，受到PLC技术本身软件方面急待更新与发展的挑战，受到一种全新的工业控制结构蜒不但控制分散化、而且网络也分散化的挑战，受到开放型模块化体系结构控制系统(OMAC) 的挑战。于是PLC 必然将会向完善其软件和硬件两个方向发展

1工作原理与系统功能

电机往往因电性原因出现过负荷、缺相、层间短路及线间短路、线圈的接地漏电、瞬间过电压的流入等造成损坏。对于因电性原因出现的故障，无论是过电流还是过电压，主要是因为电流瞬间放大，**过了电机的负载电流值而造成损坏。智能电动机保护器根据这一原理，通过监测电机的两相（三相）线路的电流值和相电压的变化，进行电机的保护。

智能电动机保护器通常由电流传感器、比较电路、单片机、出口继电器等几部分组成，传感器将电动机的电流变化线性地反映至保护器的采样端口，经过整流、滤波等环节后，转换成与电动机电流成正比的直流电压信号、送到相应部分与给定的保护参数进行比较处理，再经单片机回路处理，推动功率回路，使继电器动作。当电机由于驱动部分过载导致电流放大时，从电流传感器取得的电压信号将放大、此电压值大于保护器的整定值时，过载回路工作，RC延时电路经过一定的（可调）延时，驱动出口继电器动作，使接触器切断主回路。欠压及缺相保护等功能的工作原理基本相同”。

完善的马达保护是对马达运行过程中的各种运行状况的详细信息进行跟踪，通过对故障报警、保护动作（保护脱扣）以及动作延时时间的设定来实现及时准确的保护，保证生产的顺利。利用总线通讯，可以在上位机上对马达运行状况的详细信息进行实时监测，并经计算机数据处理提供管理信息。在设备可能产生重大故障前，越限报警可及时提醒管理人员进行处理，避免了不必要的停机而对正常生产造成影响，保证设备运行。当马达运行参数达到预置的报警值时，保护装置仅进行报警，不触发脱扣；但当越限值达到预置的脱扣值时，保护装置进入脱扣触发延时。在预置脱扣延时时间内若设备恢复正常运行，则取消脱扣执行；而如果**过延时时限，则保护装置发出脱扣信号，驱动执行元件动作，停止电机运行。在智能电动机保护器实现各项保护功能的同时，各种保护信息也由装置生成，并经通信接口上送至计算机管理系统。

2设备选型

三山岛金矿通过多方论证，并经过严格的电气设备招投标后，工程选择了性能价格好的ABB公司产品M102一P，M102一P智能马达保护器采用现场总线技术，具有强大的电动机控制和保护功能及参数测量与显示功能。控制功能包括直接起动、正反转、双速、星三角、阀门控制等；保护功能覆盖了过载保护、欠压保护、堵转保护、三相不平衡与断相保护、漏电保护、电动机热保护等；可测量与显示三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、功率因素、电度量及报告故障类型、电动机运行维护信息等。

M102一P额定工作电压为DC24V，按开关量外部输入电源划分，可分为AC240V、DC24V两种，前者有9点开关量输入，后者有13点开关量输入。考虑到8000t／d选矿厂皮带输送机都安装有打滑开关、撕裂开关、拉绳开关、一二级跑偏开关，所需开关量输入较多，故为所有皮带输送机配置了开关量输入电源为DC24V的M102一P，其他风机泵类设备均配置了开关量输入电源为AC240V的M102一P。M102一P采用**电流互感器直接输入，输入信号不需变送器变换，M102一P内置了一次侧输入电流为0．5～63A的电流互感器，由于8000Vd选矿厂大型电机较多，为方便互换及减少备件的种类，对于一次额定电流60A以上的电机，我们采用在主回路装设外接电流互感器的方式，将一次电流变为小于5安培的二次电流，再接人量程为5安培的马达保护器，使大型设备也得到了控制和保护。

三山岛金矿8000t／d选矿工程为M102一P配置了MD2型操作面板，操作面板集成了仪表、指示灯、按钮的功能及故障检测功能，通过操作面板提供的调试接口，用笔记本电脑就可很方便地对M102一P进行现场设置及在线编程。8000t／d选矿厂低压配电系统采用了新型的MNS系列低压抽屉式开关柜，因而可以将MD2安装在开关抽屉的活动面板内，这样既简化了柜内接线又保持了柜面的统一性和美观性；使得配电室内的设备运行情况及故障状态一目了然，方便了系统巡检和检修维护。在8000t／d选矿厂工程设计上，由于系统的自动化控制要求较高，所以我们提出了对马达保护器的通讯要求。M102一P智能马达保护器采用现场总线技术，通过RS485接口，采用ProfibusDP通讯协议与上层通讯系统进行通讯，使用PLC作为ProfibusDP主站，M102一P作为从站。8000Vd选矿厂共有15个低压配电室，每个配电室均有PLC站，各配电室的M102一P通过总线型连接方式挂到网络上，为保通讯传输速率，每个总线上不**过20个节点，各配电室PLC站通过光纤与控制室主PLC构成环网，将M102一P数据上传至上位机，快速响应上位机的实时查询等要求并执行相应操作，为电气操作及工艺控制人员通过计算机浏览生产负荷和生产过程的情况，及时调整生产进度，预防和处理突发事故。

3效益分析

三山岛金矿8000Vd选矿厂于2013年达产，试车期间电力系统运行平稳，为达产做出了重要保。智能电动机保护器前期投资大，但后期收益可观。其经济效益主要体现在能大幅降低后期维护费用、减员增效、创造良好的社会效益等方面。

（1）硬件投资

设备及零部件使用分析：项目共采购160台M102一P马达保护器及配件，投资120万元；增加了智能电动机保护器后，可节省160个热继电器。现场总线系统的智能设备分散在各配电室，能直接执行控制和计算功能，可减少大量的变送器及调节器、计算单元等，也不再需要DCS系统的信号传输处理单元及其大量复杂的硬线连接，与采用硬接线连接相比，PLC系统可减少23个32点DI模块，1O个32点DO模块，1O个16点AI模块，还可节省160个品牌电流变送器。按照以上设备招标价格计算，除去马达保护器，设备投资可节省22万元。

电缆使用及安装费用分析：按照配电柜离仪控柜之间的距离15m计算，如果采用硬接线方式，每个节点需敷设KW14＄1．5电缆和DJYPVP121．5电缆，如果安装马达保护器则每个配电室平均敷设20mDP电缆即可。现场总线系统的接线十分简单，一条通信总线上可挂接几个甚至上百个设备，节省安装附件，安装工作量大大减少，设计及接线校对的工作量也大大减少。资料显示，与DCS相比，现场总线系统的安装费用可节省60％以上。按照电缆招标价格及安装工程定额计算，此项可节省投资4万元。

从硬件投资来看，从传统的热继电器更换为智能马达保护器需一次性投资94万元。

（2）减少维护维修费用，达到减员增效的目的

由于智能电动机保护器具有自诊断及一定的故障处理能力，可以早期分析与排除故障，短维护停工时间。同时，由于系统结构简化、接线简单，减少了维护工作量。加装智能电动机保护器后，每年可减少电动机烧毁事故，总容量在500kW左右，每年可节约电机更换或维修费用约15万元；换装智能电动机保护器后，8000Vd选矿厂电气维护人员可比原来减少4人，4人年工资共计25万；由于马达保护器保护的都是重要电机设备，换装智能电动机保护器后，选厂设备故障停机率可由3‰降低到2‰，即每年可减少停车时间7．92小时。