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wanshaoling
最佳答案 - 由投票者2006-04-21 16:02:00选出
电气自动化在低压系统中的应用
1、概述
低压电气开关或控制系统是各种生产装置及配套电气设备的重要组成部分，它们连接或隔离低压电网的元件并控制运行的电气设备，因此其性能的好坏在很大程度上制约着生产装置的连续稳定运行，同时各配电及传动装置的特点也要求，在发生工艺故障时，能够及时可靠的动作，防止生产事故的扩大。但长期以来，电气作业、保护定值整定、设备监视和故障报警诊断，一直停留在设备陈旧、人工处理的落后水平上，无法满足日益发展的工艺技术和科学管理的要求。为此，迫切需要一种电气自动化解决方案。随着以计算机技术、通讯技术和电子技术为代表的3C技术的飞速发展，使这一理想变为现实。低压自动化系统的应用，使电气专业从根本上实现了工艺管理、过程控制和故障诊断的科学化和准确化。
“12万吨离子膜烧碱装置”是锦化投资8亿元新建的“九五”工程项目，全套工艺技术和设备均由日本旭硝子公司提供。电气部分国内配套，但由于生产工艺复杂、技术要求较高，因此，我们将低压系统自动化技术引入到电气控制上来，设计并完成了国内第一套低压自动化系统联网控制方案。通过微机系统将电气元件与过程控制PLC装置有机地融为一体，使运行人员在中央控制室就可完成电气开关和控制装置的遥控、遥测、故障报警、定值修改和后台编程等工作，从而与仪表专业的DCS集散系统一起，构成了一套完整的现代化工艺控制体系，真正实现了装置生产过程的自动化。
2、整体方案
本装置共有低压配电室四个，各种大容量低压开关11台，分别控制着整流电解、氯氢处理、循环冷冻和盐水精制等工序的循环泵、冷冻机、氢压机及氯压机等关键设备200多台。另外，电气专业还负责原盐贮运工艺的PLC自动化贮盐控制系统——S7-300，该系统由电源、CPU、A/I、A/O、D/I、D/O模块、及触摸屏组成。要实现如此复杂系统的过程控制，单纯依靠智能开关和现场监控是无法办到的，必须依靠现代网络通讯技术和可靠的低压系统自动化软件，通过工业以太网将传统的智能元件与微机系统进行有效的结合，才能够真正实现自动化系统的集中统一管理。
低压自动化系统的智能元件不仅要连接不同的自动化部件，还要提供一个共同的软件环境，使所有部件和任务集成为一个系统。经过与有关公司的交流，最终我们选中了西门子公司的3WN6智能低压断路器、S7-300 PLC和低压系统自动化软件。
3WN6低压智能断路器是低压系统自动化的核心，它不仅具备普通开关的过流、短路、欠压和过压保护，而且在本体单片机的控制下，可通过液晶屏幕，现场完成参数设定、显示动作报警和故障记录等功能。所有工序的配电及控制任务均由3WN6开关来完成。另外，SIMATIC S7-300 PLC系统本身就是一套完整的自动化控制装置，它体积虽小，但功能强大，在CPU及STEP 7软件的控制下，280多个A/I、A/O、D/I和D/O输入输出点协调工作，实现原盐贮运工序从卸车、上盐、自动轮仓贮盐到下盐等全部工序的电气控制自动化。通过先进的现场总线系统PROFIBUS，利用一条通讯电缆——屏蔽双绞线以及RS485通讯端口，将3WN6低压智能断路器的DP/3WN6通讯端口和S7-300 PLC系统的MPI通讯端口有机地融为一体，在后台计算机软件的集中统一管理下，完成整个氯碱装置的低压系统自动化控制。
3、系统配置
(1) 后台控制用计算机：微型工业控制计算机 1台
(2) 西门子3WN6低压断路器
400V/3200A 2台
400V/1600A 2台
400V/1250A 5台
400V/1000A 2台
(3) 通讯接口：DP/3WN6专用 11台
(4) 网卡：CP5412 1块
(5) 系统软件
SIMATIC WinCC 1套
Win3WN6 1套
SICAM LCC 1套
SIMATIC STEP 7、Protool
(6) PLC可编程序控制器：S7-300 1套
4、自动化装置及系统的特点和功能
（1）3WN6低压智能断路器的特点
3WN6是一种经济型低压智能断路器，它采用了模块化的工程设计，使得通讯、保护和测量等功能更为稳定可靠，而且拆卸和维修方便，所有开关功能均可在线进行数字化编辑。联网后，可以方便地实现遥测、遥控功能以及快速故障诊断，还可远方修改定值和进行能量控制。因而避免了不必要的维护检查，减少了生产装置的停车时间。
（2）PLC系统的特点
正常生产时，S7-300系统由原盐控制室的操作人员通过控制机柜上的触摸屏模拟流程和触摸按钮，即可清楚掌握原盐工序的工艺流程、物料流动及设备运行情况，并可自动或手动触摸控制设备的开/停，方便检修和事故处理。联网后，可以实现后台在线组态、现场监控和远动控制功能。
（3）自动化软件的特点
西门子工业软件在全世界为自动化项目开创了先例。本装置应用了适用于全集成自动化的监控级应用软件——SIMATICWinCC、低压断路器控制软件——WinCC、SICAM LCC、S7-300 PLC产品的组态、编程和项目管理软件——SIMATIC STEP 及触摸屏面板编程软件——Protool。
全部软件均采用当今世界上最稳定的WINDOWS 98或NT操作平台，为真32位字长的多线程、多用户、多任务系统软件。在已确定的硬件范围内，用户可在线修改各种系统变量、控制参数和进行系统组态。
SIMATIC WinCC与其它软件包不同，它支持均衡的多处理器系统，使用户的应用能够充分发挥多处理器系统的全部优势，同时为现代工业应用提供了与对象相关的图形编辑器、报警存档和信息编辑器、变量存档编辑器、变量标签管理器等系统工具，具有连通性、开放性、硬件实用性和管理安全性等显著特点。
Win3WN6软件提供了对3WN6断路器从控制到监控的所有功能。Win3WN6通过PROFIBUS—DP与断路器进行通讯，可以方便地观察断路器的运行状态和脱扣信号、对断路器进行（可加密码保护）、观察运行参数（如相电流）以及方便地设定保护参数（可加密码保护）。
SICAM LCC为低压系统的可视化编程软件，用户可方便快捷地创建3WN6断路器的可视化操作界面，显示电气系统的电路图及重要信息、测量值或计算值的显示和分析、显示电流、电压曲线、遥控设备的分/合，事故报警列表及打印等。
SIMATIC STEP 7具有功能块图（FBD）和梯形图（LADDER）等编程语言，拥有丰富的指令集，无论编程设备直接连接在CPU的MPI接口或经过PROFIBUS的以太网编程，均简洁、方便、易用；集成的测试和诊断功能确保在系统出现问题时，技术人员能迅速做出反应。
ProTool软件很容易开发屏幕应用程序、绘制现场控制按钮中心的电气系统原理图，进行触摸屏的工艺流程图编辑、执行被控对象的开/停车控制、以及现场的单机离线调试等。
（4）整个系统的主要功能及性能指标
系统装置联网后，运行人员在后台微机上即可掌握各配电室现场低压开关的分/合情况，动态显示电压、电流的波动，随时记录事件和报警信息，掌握整套氯碱装置的运行状况。
由于采用了多CPU的硬件结构，因而整个系统的实时性较强，数据变化响应的速度较快，系统SOE分辨率≤2ms遥信变位≤2s，遥控过程完成≤6s，画面响应1～3s；另外,事件报警、越限事件、报警顺序显示、历史曲线、运行报表查询和强大的打印功能等，为日常生产管理和事故分析提供了极大的方便。
5、工程实践
锦化氯碱装置的低压自动化系统在开关厂和西门子公司的技术支持下，在先期完成了PLC系统的调试和投产后，仅用一个月就完成了全部自动化系统的联网安装和后台软件的调试工作。该系统自2002年9月份全面投运以来，一直运行稳定，取得了传统电力控制模式所无法实现的控制效果。在多起工艺事故停车过程中，所有电气装置均快速准确动作，并自动记录开关动作状态、时间和顺序，与DCS监控系统一起，为工艺专业及时查找故障原因，恢复装置开车，提供了科学的依据。它不但使工人从繁琐的手工作业中解放出来，降低了各种人为事故的发生率，而且使系统维护及故障维修变得容易、迅速，从而真正实现了低压电气管理的科学化，受到广大运行维护和技术人员的好评。
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楼宇自动化控制系统简介 热
一、 概述
智能建筑(Inteiligent Buildings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会与经济国际化的需要。智能建筑主要有楼宇自动化控制系统( BAS)、通信自动化系统(CAS)和办公自动化系统(OAS)三大系统组成。本章主要是对楼宇自动化控制系统( BAS)作有关的论述。智能建筑往往是从楼宇自动化控制系统开始。智能建筑内部有大量的电气设备，如：环境舒适所需要的空调设备、照明设备及绘排水系统的设备等，这些设备多而散：多，即数量多被控制、监视、测量的对象多，多达上百到上万点；散，即这些设备分散在各层和角落。如果采用分散管理，就地控制，监视和测量难以想象。为了合理利用设备，节省能源，节省人力，确保设备的安全运行，自然地提出了如何加强设备的管理问题。
在90年代的今天，随着计算机技术和信息技术突飞猛进的发展。对大楼内的各种设备的状态监视和测量不再是随线式，而是采用扫描测量。系统控制的方式由过去的中央集中监控，转而由高处理能力的现场控制器所取代的集—散型控制系统，中央机以提供报表和应变处理为主，现场控制器以相关参数自动控制相关设备，来达到控制目的。对建筑设备用计算机管理系统来代替操作人员，或作其补充措施，是一种自然发展。自动控制技术经过简单的机械控制器控制、常规仪表控制，进入一个崭新的阶段——计算机控制。
二、楼宇自动化控制系统的构成
近年来国内高层建筑不断兴建，它的特点是高度高、层数多、体量大。面积可达几万平方米到几十万平方米。这些建筑都是一个个庞然大物，高高的耸立在地面上，这是它的外观，而随之带来的内部的建筑设备也是大量的。为了提高设备利用率，合理地使用能源，加强对建筑设备状态的监视等，自然地就提出了楼宇自动化控制系统。
楼宇自动化控制系统能够自动控制建筑物内的机电设备。通过软件，系统地管理相互关联的设备，发挥设备整体的优势和潜力，提高设备利用率，优化设备的运行状态和时间(但并不影响设备的工效)，从而可延长设备的服役寿命，降低能源消耗， 减低维护人员的劳动强度和工时数量。最终，降低了设备的运行成本。
（1） 管理的目的
自动控制、监视、测量是建筑设备管理的三大要素，其目的是正确掌握建筑设备的运转状态、事故状态、能耗、负荷的变动等。尤其在使用电子计算机之后既可大力节省人力，又可节省能源。一般认为可节约能源25％。
根据日本电气学会技术报告说：使用电子计算机的管理系统的效果与不使用的效果相比，维修保养人员可减少约30％。这里讲的节能是在必要能源的最高利用率上所采用的节能方法。此运转控制所采用的方法主要有：机械的有效运转；变更室内温湿度的条件；控制照度；把设备运转时间控制在最小限度；减少室外空气的取人量等。在一幢大楼内电气的消耗率占整个能源消耗的70％~90％，所以节能首先应从电气方面着手，降低电能的消耗。
（2） 管理对象
建筑设备的管理对象主要是电气设备；空调设备；卫生设备。
l)电气设备：管理电气设备主要监视机械的动作状态、测量点及保护装置。管理的主要对象是对各配电系统的断路器、变压器、接触器、保险丝，电容器等的状态监视。测量主要是对电力系统的电流、电压、有功功率、无功功率和功率因数的测量。
2)空调设备：管理空调设备要监视冷冻机、空调器、水泵等的状态；温湿度的测量，以及对空调系统所需的冷热源的温度、流量的调节。
3)卫生设备
三、楼宇自动化控制系统的控制功能
大楼的建筑设备自动控制是以空调控制为中心的。空调系统的自动控制是属于一般热力学过程的自动调节。空调系统的自动调节有下列几个好处：
a) 对生产性建筑可以提高温湿度的控制精度，提高产品质量；对居住和商业性建筑主要是提高人的舒适感。
b) 可以根据被调量变动的情况，给系统增减能量(热或冷)，因此可以降低能耗，节省能源。
c) 可以减轻劳动强度。
I空调机组的自动调节
控制系统采用 DDC控制，装设在回风管内的温度传感器所检测的温度送往DDC控制器与设定点温度相比较，用比例积分加微分控制，输出相应的电压信号，控制装在回水管上的电动调节阀的动作，使回风温度保持在所需要的范围。
装设在送风管内的湿度传感器所检测的湿度送往 DDC控制器与设定点湿度比较，用比例积分控制，输出相应的电压信号，控制电动蒸汽阀的动作，使送风湿度保持在所需要的范围。
装设在回风管及新风管的温度及湿度传感器所检测的温／湿度送往DDC控制器进行回风及新风焓值计算，按回风及新风焓值的比例，输出相应的电压信号，控制回风风门及新风风门的比例开度，使系统节能。
1) 系统中所有检测数据，均可以在显示屏上显示出来，如：
—新风、回风、送风之温湿度
—过滤器淤塞报警
—风机开停状态
2）通过 DDC控制器内预先编写的逻辑程序，系统可执行下列连锁功能。—装设在新风入口处的风门与风机连锁。当风机停止后，新风风门全关。—电动调节阀与风机启动连锁。当风机停止后，电动调节阀亦同时关闭。—风机启停状态是用差压开关检测的。当风机启动后，风机两侧的差压超过其设定值时， 差压开关内的常开触点闭合，信号送往 DDC控制器，系统的控制程序立即投入运行。
3) 通过手提检测器可现场提取及修改 DDC数字控制器内的任何数据，如
—传感器检测范围
—控制程序参数，包括输入端到输出端等。
4) 通过 DDC上串行接口与网络控制器连接，成为中央监控系统的最基本监控单元。
II冷站控制
由装于冷冻机房内的网络控制器及数字式控制器， DDC分站按内部预先编写的软件程序来控制冷水机组台数的启停及各设备的连锁启停。
—测量冷冻水供、回水温度及回水流量，从而计算空调实际的冷负荷。
—根据实际的冷负荷来决定冷水机组开启台数，使达到最佳节能状态。
—冷却水温度控制冷却塔风扇启停。
—各设备的程序联动开／停：
(a)启动：冷却塔风机i冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组。
(b)停止：冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵—)冷却塔风机。
(c)当其中一台冷冻水泵／冷却水泵出现故障时，备用水泵会自动投人工作。
—测量冷冻水系统供回水总管的压差控制其旁通阀的开度，使维持压差。
(1) 冷水机组控制
由中央控制系统进行监视供／回水温度。按程序启／停冷水机组。根据系统的供／回水温度通过就地控制器(DDC)对温度重新设定及负荷的限制等。
(2) 冷却塔风机控制
由中央控制系统进行监视冷却塔的出水温度及控制水泵的启停。
(3) 冷却水泵／冷冻水泵的控制
根据冷冻站的控制程序启／停水泵过载报警，对水流量的记录。
III中央站监控功能
以WindowsNT为操作平台，采用工业标准的应用软件、集散控制系统、二级网络结构，全中文化的图形化操作界面监视整系统的运行状态，提供现场图片、工艺流程图（如空调控制系统图）、实时曲线图、监控点表、绘制平面布置图，以形象直观的动态图形方式显示设备的运行情况。绘制平面图或流程图并嵌以动态数据，显示图中各监控点状态，提供修改参数或发出指令的操作指示。
可提供多种途径查看设备状态，如通过平面图或流程图，通过下拉式菜单或功能键进行常用功能操纵，以单击鼠标的方式可逐及细化地查看设备状态及有关参数。
控制功能：
能在中央站上通过对图形的操作即可对现场设备进行手动控制，如设备的ON/OFF控制；通过选择操作可进行运行方式的设定，如选择现场手动方式或自动运行方式；通过交换式菜单可方便地修改工艺参数。
对系统的操作权限有严格的管理，以保障系统的操作安全。对操作人员以通行字的方式进行身份的鉴别和管制。操作人员的根据不同的身份可分为从低到高5—10个安全管理级别。
先进的报警功能：
当系统出现故障或现场的设备出现故障及监控的参数越限时，均产生报警信号，报警信号始终出现在显示屏最下端，为声光报警，操作员必须进行确认报警信号才能解除，但所有报警多将记录到报警汇总表中，供操作人员查看。报警共分4个优先级别。
报警可设置实时报警打印，也可按时或随时打印。
综合管理功能：
对有研究与分析价值、应长期进行保存的数据，建立历史文件数据库：采用流行的通用标准关系型数据库软件包和硬盘作为大容量存储器建立数据库，并形成曲线图等显示或打印功能。
提供汇总报告，作为系统运行状态监视、管理水平评估、运行参数进一步优化及作为设备管理自动化的依据，如能量使用汇总报告，记录每天、每周、每月各种能量消耗及其积算值，为节约使用能源提供依据;又如设备运行运行时间、起停次数汇总报告（区别各设备分别列出），为设备管理和维护提供依据。
可提供图表式的时间程序计划，可按日历定计划，制订楼宇设备运行的时间表。可提供按星期、按区域及按月历及节假日的计划安排。
四、楼宇自控系统常用设备
（1） 传感器
传感器时自控系统中的首要设备，它直接与被测对象发生联系。它的作用使感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号。在选择传感器时一般有三个要求：高准确性、高稳定性、高灵敏度。
对不起有字数限制 zsfwg51@yahoo.com.cm(写好标题)
