西门子运动控制及驱动产品应用实例

西门子运动控制及驱动产品应用实例 Answers for industry. www.plcworld.cn 进入二十一世纪以来人们对于生活品质的要求越来越高，与之相关的工业领域正以 前所未有的速度高速发展。与此同时我们生存的环境也受到越来越大的破坏，气候 变暖，污染严重，能源匮乏，交通拥堵。越来越多的人们已经意识到“可持续发 展”的重要性，由此一场根本性的技术变革正席卷全球，这一变革可以描述为“向 清洁、创新、节能型、低碳型技术及环境友善型基础设施转变”。做为这场技术变 革的收益者及推动者，西门子公司以自己最新的技术、产品以及综合解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 服务 于全球工业界，“高效、灵活、节能”是我们的核心目标及价值体现。 西门子运动控制及驱动产品应用实例，主要收集了西门子全新的 SINAMICS 驱动产 品在钢铁、有色金属、造纸机械、煤矿、石油天燃气石化化工、电力、地铁及物流 等行业上的应用实例。每个应用实例都充分体现了“高效、灵活、节能”的宗旨。 每个行业应用包括项目简介、工艺流程图、系统配置图、亮点及客户受益 4 部分， 其内容既有文字说明又有图片展示，较为全面地介绍及分析各应用实例，为客户了 解西门子的产品及解决方案提供了有益的参考信息。 SINAMICS 系列变频器以其独特的硬件结构和统一的软件平台，在变频器行业独占 鳌头，展示其强大的生命力。SINAMICS 系列的变频器将功率部分和控制部分完全 分开，所有电路板都带有涂层，大大提高了其可靠性和稳定性。统一的软件调试平 台 STARTER，以图形化的界面，非常直观地修改或监控各参数的变化；其集成的示 波器功能，能方便、快速、更精确的记录速度、扭矩、位置等多种曲线，为调试提 供很大的便利。同时低耗型的系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 以及完善的能量回馈功能使得 SINAMICS 系 统成为一款真正节能型的驱动系统。 SIMOTION D 运动控制系统，用其独有而又灵活的编程软件，以及集成的多种 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 运动控制包，很方便的实现卷曲、飞剪、角同步以及 CAM 等复杂的工艺功能。与 SINAMICS S120 的无缝结合，将为工业领域提供完整的驱动解决方案。 在收集应用实例的过程中，得到了西门子各部门同事们及合作伙伴和许多客户的大 力支持，在此深 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 感谢！我们将尽全力为各个工业及基础建设领域提供最好的控制 及驱动解决方案！ 注：想了解书中项目更详细的情况，请与工业业务领域驱动技术集团运动控制部项 目部门联系。 前言 www.plcworld.cn V/f 控制 生产线加工设备：轧机，纸机，辊道 低压大型处理设备：钻机，大型传送 带，实验台，港机 精密加工设备：如包装机、纺织机、 印刷机、注塑机、机床 0.12kW ... 3kW 泵、风机、传送 带、广告牌、离 心分离机 V/f 控制/矢量控制/伺服控制 0.12kW ... 4500kW 75kW ... 1200kW 试验台、离心 机，提升机 V/f 控制/矢量控制 大型泵和压缩机、 大型轧机、 大型搅拌机和挤出机 大型矿井提升机 0.8MW ... 120MW 高压大容量应用简单应用 低压 中压 复杂应用 V/f 控制/矢量控制 0.37kW ... 132kW 0.75kW ... 7.5kW 75kW ... 1500kW 泵、风机、传送带、压缩机、搅拌机、挤出机、 纺织、汽车装配线、食品饮料、轧机、辊道、钻 机、纸机、实验台等 一般应用 G_D011_EN_00164a SINAMICS GM150 SINAMICS SM150 SINAMICS GL150 SINAMICS S150SINAMICS S120SINAMICS G110 SINAMICS G130 SINAMICS G150 SINAMICS G120 SINAMICS G120D SINAMICS G SINAMICS S 搅拌机/粉碎机 挤出机 纺织机 泵/风机/压缩机 皮带运输系统 木材加工机械 印刷机和造纸机 金属加工机械 轧钢机 包装机 机床 G _D 2 1 1 _E N _0 0 1 3 7 SINAMICS 系列变频器 www.plcworld.cn 4 运动控制及驱动产品应用实例 运动控制及驱动产品应用实例 Motion Contrl and Drive System Industry Reference 钢铁 Iron & Steel 有色金属 Non-Ferrous 造纸机械 Paper 煤矿 Coal Mining 石油、天燃气、石化、化工 OGPC 电力 Power 地铁 Metro 机场、市政 Infrastructure www.plcworld.cn 5 运动控制及驱动产品应用实例 一．首钢京唐托盘运输工程 首钢京唐 1580 热轧钢卷物流运输系统— 双排式托盘运输。双排式托盘运输方式 可以在热轧卷取区直接收卷，不需要天车 辅助。承载托盘在运输辊道上，根据需要 可自动直接被运送到冷轧原库、热轧成品 库、平整分卷的原料库等多个不同的目的 地，无论是转向还是改变运输高度都可灵 活实现。中间过程不需要人工干预。根据 各工序的实际情况，自动化系统还可自动 实现钢卷运输的局部存储，为下游的故障处理提供缓冲时间，从而不影响上游工序的 生产。整个运输过程中钢卷不需要倒运，不需要采用铁路和汽车运输。可采用全自动 化操作，减少了作业人员。取消了天车上卷的操作，提高了成材率，减少了工厂的占 地面积，是现有的各种运输方式中运输功最小、物流运输周期最短的方式，完全满足 冶金流程工程学对钢厂生产中运输问题的各项要求。 托盘运输系统自动化集成度高，具有灵活、高效的顺序控制。整个系统控制采用西门 子 PLC 3 套（CPU416），现场 17 个操作柜均采用西门子触摸屏 。双排式托盘运输系 统辊道长，现场电机多，传动采用西门子高品质 SINAMICS 家族 S120 产品，运输辊道 在生产中要求快起、快停，定位准确。传动控制采用整流回馈+电机模块的控制方式， 整流模块选用 SLM 2 台（250kW），电机模块 168 台（4kW－32kW），自动化控制 灵活、可靠。 钢铁 Iron & Steel S E _F U T U R E S C _F U T U R E S E 11 _2 3 SC 11 _2 1 S E 11 _2 4 S C 11 _2 2 S E 11 _3 4 S E 11 _3 3 S C 11 _4 5 S C 31 _1 9 S C 31 _2 0 S C 11 _4 6 SC 11 _4 7 SC 21 _0 3 SE 11 _3 6 SE 11 _3 5 SE 11 _3 8 SE 11 _3 7 S E 11 _4 0 S E 11 _3 9 S E 11 _4 1 S E 21 _0 3 S G 43 S G 42 T T 2- -- T T 3 T T 3- -- T T 2 T T 2- -- T T 4 T T 4- -- T T 2 F U T U R E F U T U R E 1 2 2 1 1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6 7 8 9 10 工艺流程图 Work Flow Chart 项目简介 Project Introduction 托盘运输系统分为：卷曲区辊道、横移车、检查线装置、轻、重载提升装置、回转 台、辊道等。 www.plcworld.cn 6 运动控制及驱动产品应用实例 PLC 1：DP2：5 个 CU320；DP3：3 个 CU320；DP4：3 个 CU320；DP5：2 个 CU320 PLC 2：DP2：5 个 CU320；DP3：6 个 CU320；DP4：4 个 CU320；DP5：4 个 CU320 PLC 3：DP2：2 个 CU320；DP3：3 个 CU320；DP4：4 个 CU320；DP5：3 个 CU320 • 设备要求快速停车，有提升装置。整流回馈节能 • 配置上 1 个 CU320 挂四个电机模块（矢量控制），减少了 DP 通讯的故障率，减少 了 100 多个 DP 站 • 占用柜内空间小，维护简单方便 • 横移车控制用 2 台电机控制，S120 主从控制简单方便 钢铁 Iron & steel C U 3 2 0 C U 3 2 0 C U 3 2 0 SMC30SMC30 SMC30SMC30 SMC30SMC30 电 机 模 块 电 机 模 块 电 机 模 块 电 机 模 块 电 机 模 块 电 机 模 块 操作站S7-PLC1 系统配置图 System Confi guration 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 7 运动控制及驱动产品应用实例 二．衡水高速电镀锡生产线 钢铁 Iron & steel 河北钢铁集团衡水板业有限公司的 400m/min 高速电镀锡生产线，是目前国内自主设 计制造的最快的电镀锡生产线，生产能力 20 万吨/年。生产线采用不溶阳极电镀、变 频电阻软熔、边缘罩伺服控制、全线张力闭环控制等先进的生产及控制技术，确保产 品质量达到国际先进水平。传动系统全部采用西门子最新的 SINAMICS S120 变频器 工艺流程图 Work Flow Chart 项目简介 Project Introduction 生产线由左至右，生产线由以下几段组成：开卷段、焊接段、前活套、前处理段、拉 矫段、酸洗段、电镀段、软熔段、钝化段、涂油段、后活套、质检段、卷取段。 钢带在工艺段经过化学脱脂、电解脱脂、拉矫、电解酸洗后，采用不溶性阳极技术的 弗洛斯坦法，在钢带表面镀上特定厚度的锡层。再经过软熔后，一部分锡和带钢起反 应生成锡铁合金层提高电镀锡板的抗腐蚀性能。最后在钝化涂层后利用静电涂油方式 在成品表面涂上 2~5mg/m2 的保护油膜。 www.plcworld.cn 8 运动控制及驱动产品应用实例 钢铁 Iron & steel 该自动控制系统采用分级控制系统，包括 L0 现场执行级，L1 基础自动化级和 L2 过程 控制级，并为 L3 生产控制级预留了接口。 HMI 系统基于西门子 WINCC 平台开发，采用服务器/客户端网络结构。 L1 基础自动化级控制系统的 PLC 采用西门子 SIEMENS 高性能 S7-416-3DP 可编程控制 器。该 PLC 适用于中、大规模复杂快速的自动化生产线，具有高速指令处理功能。通 过 PROFIBUS-DP 总线，PLC 与入口、工艺、出口的远程 I/O 模块、西门子 S120 变频调 速器及其它站点连接，组成了高速、可靠、并有很强扩展性的工业控制网络。 L0 现场执行级传动电机及伺服电机的驱动装置采用西门子 S120 驱动器，由两台并联 整流单元统一提供直流母线电源，这种配置方式使得处于发电或电动状态的设备控制 单元之间可以通过中间回路进行能量交换，大量减少电耗并能防止由此引发传动装置 的电源波动。 • S120 变频调速器提供了多种电机控制模式，既能采用矢量控制方式控制普通的交流 感应电机也能采用位置控制方式控制伺服电机，大大减少了所需控制单元种类，易 于维护、替换、备件 • 同一 CU320 控制单元下的各传动点之间能快速进行数据交换，可以高速实现负荷平 衡等控制功能 • 集成的 Profi bus-DP 接口，容易和上位机连接，并且由于一个 CU320 集中控制多台 变频调速器，大大减少了 DP 从站的数量 系统配置图 System Confi guration 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 9 运动控制及驱动产品应用实例 三．湘钢 5M 厚板轧机项目 工艺流程图 Work Flow Chart 湘潭钢铁集团有限公司 5 米宽厚板轧机 工程，本工程由上海宝信软件股份有限 公司设计调试，采用 SIEMENS 公司的 SINAMICS S120 产品。共设置 50 段直流 母线 498 套逆变器及独立 6 台变频器。 SINAMICS S120 变频调速装置适用于带有 集中进线整流，公共直流母排的多电机传 动系统。控制器通过 DRIVE-CLiQ（传动内部的通讯总线）对装置进行控制。 本系统的整流单元采用 S120 系统中的整流/回馈装置 SLM。电机模块采用 6SL3120 和 6SL3320 内置风冷系列。 S120 产品构成公共直流母线方式，传动系统供电顺序为：整流变压器 → 进线柜 → 电 源模块（SLM）→ 公共直流母线 → 电机模块（S120）→ 出线电抗器 → 现场设备。 本工程共分为 8 大部分：板加区、轧制区、冷床区、剪切区、精整区、热处理区、 特厚板区、及磨辊区；一共包括粗轧机、精轧机、预矫直机、热矫直机、冷床、切头 剪、剖分剪、双边剪、定尺剪、相关辊道等传动机械设备。 项目简介 Project Introduction 钢铁 Iron & steel www.plcworld.cn 10 运动控制及驱动产品应用实例 钢铁 Iron & steel 本项目系统采用智能型整流回馈装置 SLM 加逆变装置 Motor Module 组成的公共直流 母排多传动系统。全线共采用 45 组直流母排，约 500 面传动控制柜，合计 3574 套 SINAMICS S120 装置。 • 采用公共直流母线的多传动方式，整流部分采用 SLM 整流回馈装置，可靠性高且节 约了电能消耗 • 采用 SINAMICS S120 系列变频调速器，与西门子 SIMATIC 控制器构成一体化的控制 系统，系统运行可靠稳定 • 接线方便，一个 CU320 可以控制多个功率单元，都通过 DRIVE-CLiQ 连接，同时还 可以将电机速度反馈接入 CU320，再通过 CU320 配置给对应功率模块 • 调试方便，通过一台工程师站即可调试监控所有在线设备，所有故障代码均可详细 查阅 • 传动系统设备维护方便，配置成本低 • 运行噪声小，装置体积小，显著缩小电控柜尺寸，降低成本 系统配置图 System Confi guration 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 11 运动控制及驱动产品应用实例 四．20 辊冷轧系统 该冷轧机组为进口 20 辊精密冷轧机组，该轧机除自动厚度控制（AGC）系统软硬件随 主机进口外，其余电气传动及自动控制部分均在国内设计配套；技术条件涵盖了除液 压 AGC 以外的电气传动、自动化控制软硬件系统。 该轧机是一种典型的七工位（上卷段开卷、上卷段收卷、前张力卷取、主机、后张力 卷取、下卷段开卷、下卷段收卷）结构的精密冷轧机。通过在国内的机械、液压、电 气、AGC、自控及其它设计配套，实现轧机完整功能，达到各项技术要求。 20 辊轧机在轧制薄带钢时由于其变形小、轧制力大、卷取张力大等特点，在不锈钢、 硅钢等金属加工行业得到广泛使用 20 辊轧机具有适合于高强度材料大压下量轧制的 整体牌坊，这种材料要求很小的厚度和平整度公差。轧机被布置的从操作侧看在首道 轧制时带材由右向左穿行。带卷从开卷卷取机上被开卷，重新卷取到一个卷取机上， 从而建立一个好的带卷。之后，这个实心卷筒上的带卷被轧制越过张力卷取位置，开 卷进行首道轧制。轧机在后续的轧制过程中在前后张力卷取之间可以可逆轧制。 本项目中的传动系统，全部采用西门子 SINAMICS S120 产品，而卷曲功能则使用运动控 制器 SIMOTION D 来实现。SIMOTION D 以其独特的工艺功能完全取代以前的 T400。 项目简介 Project Introduction 钢铁 Iron & steel 本系统采用 SINAMICS S120 公共直流母线的 DC/AC 多传动方案，其结构形式为电源模 块和电机模块分开，电源模块将三相交流电整流为直流电，将多个电机模块连接到直 流母线上，实现多传动控制，使各电机之间的能量共享，接线方便、简单。 工艺流程图 Work Flow Chart SM SMSM 20kv/3.3kv 7000KVA 15% MV7308 AFE MV7306 6MW MV7308 8MW MV7306 6MW Covnerteam Scope Crowbar Crowbar CrowbarCrowbar 4000kw 3300V 580- 1274RPM 3200kw 3300V 335- 1207RPM 3200kw 3300V 335- 1207RPM www.plcworld.cn 12 运动控制及驱动产品应用实例 钢铁 Iron & steel • 采用 SINAMICS S120 系列变频器，与西门子 SIMATIC 控制器构成一体化的控制系 统，系统运行可靠稳定 • 接线方便，一个 CU320 可以控制多个功率单元，都通过 DRIVE-CLiQ 连接，极易实 现各传动装置之间的速度同步 • 用 SIMOTION D 来实现卷曲功能，简单、方便、可靠 • 传动系统设备维护方便，配置成本低 • 运行噪声小，装置体积小，显著缩小电控柜尺寸，降低成本 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 系统配置图 System Confi guration 卷曲工艺系统采用 SIMOTION D 控制器，SIMOTION D 已集成的 CU320 控制器，用来 控制前后张力卷取的两台 315kW 电机。其它电机用独立的 CU320 控制器控制，每个 CU320 控制两台电机。SIMOTION D 与 PLC 通过 PROFIBUS DP 连接，CU320 控制器和 接口模板通过 Drive-CLiQ 连接。 张力卷取、上卷段、下卷段、冷板的张力控制由 SIMOTION D 控制系统的张力控制功 能完成。其中张力卷取、下卷段张力控制采用带张力计的直接张力控制，上卷段、冷 板采用不带张力计的间接张力控制。SIMOTION D 可完成张力闭环、卷径计算、摩擦补 偿、转动惯量补偿等张力控制功能。 www.plcworld.cn 13 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous 一．中铝洛阳铜业 20 辊轧机 20 辊轧机是中铝洛铜 10 万吨高精度电子铜板带项目的主体设备之一，设备投资近 千万欧元，从德国引进。主要用于带材的预精轧和成品的冷轧。可轧制来料厚度最大 2.5 毫米，最小 0.05 毫米。该设备硬件配置完备，控制模式先进，轧制出的产品具 备国际一流水平，是目前国际上最先进的精轧设备，传动系统全部采用西门子最新的 SINAMICS S 系列变频器。 项目简介 Project Introduction 轧机通常分为 6 大部分：轧辊、卷取机、开卷机、张力棍、板型仪及测厚仪六大部 分。铜带通过辅助开卷机列送入轧机开卷机，铜带通过轧辊进入卷取机，加入张力开 始进行轧制，通过测厚仪和板型仪调整轧辊间隙来控制板材的厚度和板型，轧制结束 后，反向穿带。开卷机和卷取机可逆工作，直到将带材轧到合格的厚度。 卷取机有两台电机构成，当料厚时，两台电机串联使用，料轧薄后用一台电机工作， 避免料薄时电机功率较大，转动惯量大，不便于动态控制。 工艺流程图 Work Flow Chart 入口张力锟组 厚度大于 1.5mm 开卷机 开卷机 出口张力锟组 www.plcworld.cn 14 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous • 控制单元 CU320 与功率部分完全分开，易于维护 • 整流/回馈单元，采用了新的技术，防止逆变失败，保证设备的长期正常运行 • 具有体积小的特点，可以缩小柜子尺寸，降低成本 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 系统配置图 System Confi guration 控制系统采用交流变频装置控制，改变过去常用的直流驱动，整流和逆变器部分全 部选用西门子 SINAMICS S120 传动系统，其中，整流部分为带回馈功能的 12 脉动 SLM。由于开卷机和收卷机分别工作在电动和回馈状态，整流装置相应较小。 www.plcworld.cn 15 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous 二．铜管感应连续退火机组 铜管感应连续退火机组主要用于 φ6~φ10 紫铜管感应连续退火，也可用于其它管材 的感应退火，北京建莱机电技术有限公司设计生产的铜管感应连续退火机组的驱动系 统全部采用西门子最新的 SINAMICS S 系列变频器。 项目简介 Project Introduction 散装在料筐（或料篮）中的铜管先进行离线内壁吹扫，吹扫后充 N2 气，人工将料筐 （或料篮）吊入放料机构。铜管经活套装置进入水平夹送和水平/垂直矫直机构，再经 外表面清洗、吹干和垂直夹送机构、测速装置后进入中频感应加热器，在中频电源感 应耦合作用下，铜管被直接加热至退火温度，然后进入保温段。铜管经短时保温后， 进入淬火冷却器进行淬火冷却。淬火冷却后的铜管温度降至 60ºC 以下，再经张紧机 构、弯曲等机构后进入收料筐。人工将收料筐吊装到下一工序。铜管从放料机构到收 料机构的全部操作过程完全由 PLC 进行控制。速度快、效率高。 工艺流程图 Work Flow Chart 测速 装置 垂直 矫直 垂直 夹送 外壁 清洗 清洗 吹干 FSS1 炉体冷却 热交换器 回水 放料 机构 进水 用户水系统 进水 用户水系统 中频电源 50Hz 380V 张紧机构 涂油器 弯曲 机构 收料 摆臂 收料 机构 回水 FSS2 淬火水 热交换器 排烟机 （附油离子分离器） 感应加热炉 测温段 保温段 主操作台 +G 水平 夹送 水平 矫直活套摆臂 www.plcworld.cn 16 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous • P－V（功率－速度）自动跟随功能。根据管材规格和退火工艺要求，中频电源输出 功率自动跟随铜管速度变化，保证退火温度稳定。铜管速度可在 30－600m/min 连 续可调。调速精度优于 0.1% • 采用实测模型直接计算控制电压法。该法简单可靠，不受测温、测功系统工作状态 的影响 • 铜管的微张力控制功能。铜管在加热过程中实现自动建张，从而使铜管在退火状态 下不被拉伸或堆缩 • 收/放料速度补偿功能。收/放料机构分别装有检测装置，通过收/放料速度补偿计 算，保证收/放料筐的转速永远和退火铜管的线速度同步 • 铜管感应连续退火机组使用的 SINAMICS S120 多轴驱动系统自调试完成至今，已稳 定运行两年多时间，用户反映良好 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 系统配置图 System Confi guration www.plcworld.cn 17 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous 三．2400mm 四辊单机架双卷取铝带坯可逆热轧机组 上海大屯能源股份有限公司的 2400mm 四辊单机架双卷取铝带坯可逆热轧机组，传动 系统全部采用西门子最先进的工业型 SINAMICS S 系列变频器，用西门子最新、功能最 强的运动控制器 SIMOTION D 来完成收放卷功能。 项目简介 Project Introduction 铝带热轧机通常分主机，辊道，左右轧边辊（立辊）及左右卷取机。加热后的铸锭通 过出料机构从加热炉端部取出，将铸锭放置到炉前辊道上。在此之前，轧辊已经预 热，轧机调零完毕，按工艺规程摆好第一道次辊缝。机前、后导尺处于打开位置；机 前、后轧边辊处于打开位置。铸锭到达机前导尺之间时，导尺对铸锭导正。料头通过 光电开关时，光电开关发出信号，轧边辊闭合并旋转，夹持料头与辊道一起向轧机送 料。轧机咬入后，对铸锭进行轧制，同时入口侧轧边辊停止驱动。料尾离开辊缝的同 时，机前轧边辊打开，机后导尺夹持带坯（以料尾被夹在光电开关外侧、导尺内为 准），轧机停车。第一道次轧完后，按工艺规程要求，手动、半自动或程序压下，摆 好第二道辊缝。反向启动轧机主电机至喂料速度，料头通过机后光电开关时，光电开 关发出信号，机后轧边辊闭合并旋转，夹持料头与辊道一起往轧机送料。轧机咬入后 升速至规程要求的速度进行轧制，料尾通过轧机后，机后轧边辊打开、机前导尺闭 合，料头夹持在导尺之间。轧机停车。 以后道次轧制过程，轧机咬入后，入口侧导尺夹持带坯以改善板型。其它与前述基本 相同。当带材厚度小于一定厚度时，可上卷取机卷取成热轧成品卷 工艺流程图 Work Flow Chart www.plcworld.cn 18 运动控制及驱动产品应用实例 有色金属 Non-Ferrous • 首先控制单元 CU320 与功率部分完全分开，使我们针对控制单元的电路设计更加标 准，同时在更换损坏部分时更加方便，易于维护 • 通过 CU320 上的 Drive CLIQ 插槽，可实现与其它 Drive CLIQ 设备的通信，例如电机 模块、电源模块、传感器模块等，并可在线自动组态读取驱动器拓扑结构，省去了 手动配置的不确定性 • 固化了 Profi bus 通讯接口，使得我们在设计过程中不必再去考虑选型通讯适配器， 也节省了成本 • 集伺服控制，矢量控制，V/F 控制为一体，控制模式由 S120 的参数设置，方便现场 实际应用 • 可以同时带多个电机，各电机之间能进行数据交换，有利于辊道电机的同步控制， 并可节省下不少用户成本 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 系统配置图 System Confi guration www.plcworld.cn 19 运动控制及驱动产品应用实例 四．氧化铝 氧化铝是电解铝的原材料，而电解铝又是铝型材的原料，因此，氧化铝是整个铝业 的上游产品，在铝行业具有重要的地位。氧化铝项目通常投入较大，投资周期较长 （3~5 年），但其高额的利润率始终是吸引相关企业投入的源动力。目前，国内氧化 铝供给还远远不能满足铝行业下游市场的需要，因此，我国的氧化铝在很大程度上部 分倚赖进口。为解决氧化铝短缺的现状，中铝集团和其它非中铝的集团（山西同煤、 东方希望、蒙西集团等）一方面与铝矿富饶的国家积极合作以保证原材料的稳定，同 时，在国内不断上马新的氧化铝项目，且项目规模至少在 30 万吨/年以上。在众多的 铝业集团中，中铝集团不断兼并其它民营氧化铝厂以提升中铝在整个氧化铝行业的垄 断地位，且中铝集团发起的项目通常由于其投入大，设备水平高，对环境保护和废矿 利用的重视度高，一般均能通过国家发改委的申批。中铝集团的氧化铝项目由其下属 的中铝国际工程有限公司担任总包方，其核心是由在铝业知名的沈阳和贵阳铝镁设计 院组成。 项目简介 Project Introduction 原料研磨：把从均化库送来的铝矿石进行 研磨细化，然后送往溶出车间。 溶出车间（此车间略具危险性）: 主要功 用是将矿石粉送到化学容内，配以适当的 高温高压蒸汽（大概是几十甚至上百个大 气压，450 度），和碱发生化学发应，生 成溶于水的铝酸化合物，从而把矿石粉中 的铝跟其他杂质分离。主要设备是高压容 器、闪蒸槽等。生产出来的溶液包含有铝 酸化合物等成分，送往下一个工艺车间沉 降车间。 工艺流程描述 Process Description 有色金属 Non-Ferrous www.plcworld.cn 20 运动控制及驱动产品应用实例 分解车间：把铝酸化合物分解，得到氢氧化铝，送往焙烧车 间主要设备有分解槽 焙烧车间：氢氧化铝经煤气 1200 度的高温焙烧后，制成粉 状纯氧化铝。其中，部分氧化铝送电解铝厂，另一部分直接 销售。主要设备有焙烧炉 有色金属 Non-Ferrous www.plcworld.cn 21 运动控制及驱动产品应用实例 山东茌平信发铝电集团年产 120 万吨氧化铝项目 项目变频器配置表 名称 型号 数量 原料磨制工序 变频器（柜） 75kW 2 母液体蒸发及碱液调配 45kW 6 160kW 3 110kW 4 90kW 7 75kW 12 45kW 4 30kW 4 18.5kW 2 7.5kW 2 90kW（重载） 26 赤泥沉降分离洗涤 55kW（重载） 16 37kW（重载） 4 18.5kW（重载） 3 90kW 15 种分/种滤/精液降温 132kW 9 220kW 5 250kW 16 18.5kW 4 除砂洗涤 55kW 4 110kW 4 5#、6# 焙烧炉（平盘过滤）变频设备 75kW 16 37kW 4 成功案例 Success Story 有色金属 Non-Ferrous www.plcworld.cn 22 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 一．海南金海纸业 海南金海纸业，是目前全球最大的造纸生 产线。年产 100 万吨原纸，最大年产能 280 万吨涂布白板项目。幅宽 11 米，最 高车速为 2500 米/分，传动总装机容量为 40 兆瓦，传动系统全部采用西门子最新 的 SINAMICS S 系列变频器 ，该纸机主要 包括： • 在线涂布机一台，幅宽 11.8 米 • 复卷机两台，车速 2000 米/分 • 超级压光机两台，幅宽 10.95 米，车速 2500 米/分 • 预复卷机一台，幅宽 11 米，车速 1500 米/分 项目简介 Project Introduction 纸机分为 8 大部分：网部（成型部）、压榨、前烘干、施胶、后烘干，涂布、压光及卷曲八 大部分。纸浆通过浆泵输送到流浆箱，在网部成型，经压榨脱水和前烘干初步干燥后， 表面施加阳离子淀粉提高物理性能，再由后烘干完全干燥。接着在涂布区两面多次喷涂 涂料，并由红外线直接干燥。在经过压光机处理表面平整光洁，后卷成母卷。 工艺流程图 Work Flow Chart www.plcworld.cn 23 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper • S120 最新一代的传动技术，功能更强大，更高效节能 • 标准化设计，模块化设计，更易于替换和维护 • 减少备品数量，柜体最小的占地面积，节省投资 • 计算机辅助设计并优化的的柜内散热布置 • 同级产品最小噪音，最低发热量，降低空调设计投入 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 系统配置图 System Confi guration www.plcworld.cn 24 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 二．河北宣化造纸厂 纸机幅宽 2640mm，设计车速 600 米/分，生产车速 550 米/分，主要产品为 35g/m2 的特种纸。总装机在 2050kW，传动点 56 台传动系统全部采用西门子 SINAMICS 系 列，纸机结构如下： 项目简介 Project Introduction 纸机主要设备包括：长网和 D 网构成的成型部、五辊三压区和一道正压构成的压榨部， 压榨部采用真空引纸。前烘干段由五组 1.5M 的烘缸组构成，后干燥段有 3 组 1.5M 的 烘缸组构成、中间配有计量棒涂布施胶机、成纸部有双压区的软压光机、多辊硬压光机 和辊库式圆筒水平卷纸，引纸系统和上浆系统构成。 工艺流程图 Work Flow Chart • 总装机在 2050kW，传动点 56 台，本系统采用 SINAMICS 系列变频器，主传动采用 S120＋G120 • 除引纸辊、引纸绳、舒展辊、弧形辊采用无传感器矢量控制，其余的全部采用光码 闭环控制 • 控制级采用 S7-400PLC • 现场操作台共有 5 台 10“的 HMI 面板，控制室设 OS 站一台 系统配置图 System Confi guration • 新一代传动系统，满足了纸机复杂的工艺控制要求 • 采用了新的通讯技术 DRIVE-CLiQ，通讯速度更快 • 模块化的结构，用户在备件方面投资更节省 • S120 多传动系统控制理念，极易实现多传动点间的速度和力矩同步 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 25 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 三．河南漯河银鸽 河南银鸽纸业公司的幅宽 4.8 米，设计 车速 800 米/分，现在生产车速 700 米 /分，主要产品为箱板纸和高强瓦楞包装 纸，年产量为 20 万吨左右，平均日常在 700 吨左右。传动系统全部采用西门子 Masterdrives 系列，总装机在 8400kW， 传动点 57 台。 项目简介 Project Introduction 纸机主要设备包括：三叠网成型部、一道真空压榨和二道大辊径压榨构成的压榨部、七 组 1.8M 的烘缸组构成的干燥部、中间有施胶机、成纸部有压光和卷纸以及引纸系统和 上浆系统构成。 工艺流程图 Work Flow Chart 系统运行稳定、控制精度高，满足了纸机高速操纸的要求。从纸机的开机调试到正常生 产传动系统从未有影响。 系统配置图 System Confi guration www.plcworld.cn 26 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 四．20 涂布机 2260/620 热敏纸涂布机是 APP 金华盛纸业（苏州工业园区）有限公司用于生产热敏 纸的主体生产线，该生产线纸幅宽度 2260mm，设计车速 620m/min，原纸 40g/m2， 核心机械设备如自动飞接开卷机、刮刀涂布器、自动飞接收卷机等为进口设备，其它 机械设备国产，主传动采用西门子 MASTER DRIVERS 直流母线变频系统。 项目简介 Project Introduction 涂布机通常分为 5 大部分：开卷－涂布－干燥－整饰－收卷，涂布和干燥部分根据产品工 艺需要，可以配置一次或多次涂布，本机采用的是 3 次涂布（2 次正面涂、1 次反面）。 工艺流程图 Work Flow Chart 涂布机对传动控制系统的要求： • 低速引纸完成后，从 0 速升到额定工作车速，纸幅张力稳定不断纸 • 开卷传动在引纸状态时工作在电动状态，正常工作时工作在发电状态 • 正常停机时从工作车速降到 0 速，纸幅张力稳定不断纸 • 紧急停车或断纸时，要求所有传动点尽快停下来，以减少损纸 考虑上述基本要求，控制系统需要满足如下条件： • 所有传动电均能在四个象限运行 • 系统要配备制动系统 • 系统要配备张力控制系统 因此，系统配置为：整流装置+逆变器+制动斩波器+制动电阻的方式。 系统配置图 System Confi guration • 高性价比配置，降低硬件成本 • 因配备了自动换卷飞接功能，损纸率明显降低 • 传动精度高、响应速度快，保证纸幅平稳运行 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 27 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 五．5630 复卷机 该机器为 1750m/min 的 5630 纸机后道 复卷机，设计线速度为 1750m/min，幅宽 为 5630mm，装机容量为 620kw，全部 传动系统采用西门子 SINAMICS S120，控 制部分为西门子运动控制器 SIMOTION D 项目简介 Project Introduction 5630 纸机后道复卷机通常分为3 大部分：开卷、压光及卷曲三大部分。 工艺流程图 Work Flow Chart 系统配置图 System Confi guration • S120 的结构紧凑，大大减小了电柜数量，减少了成本 • S120 的多轴控制，减少了接线 • SIMOTION D 提供的标准卷曲功能，缩短了调试的时间，提高了机器的生产效率 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 28 运动控制及驱动产品应用实例 造纸机械 Paper 六．700RT 卫生纸复卷机 该机器为 700m/min 的 700RT 卷筒纸复 卷机。设计线速度为 700m/min，幅宽为 2800mm，装机容量为 160kw，全部传 动系统采用西门子 SINAMICS S120，控制 部分为西门子运动控制器 SIMOTION D。 项目简介 Project Introduction 700RT 卷筒纸复卷机通常分为 6 大部分：放卷、压光、层合、牵引、打断、收卷。 工艺流程图 Work Flow Chart 系统配置图 System Confi guration • S120 的结构紧凑，大大减小了电柜数量，减少了成本 • S120 的多轴控制，减少了接线 • SIMOTION D 强大的运动控制功能，（CAM、实轴及角同步）提高了机器的生产效率 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts www.plcworld.cn 29 运动控制及驱动产品应用实例 石油、天燃气、石化、化工 OGPC 一．瓦克张家港硅氧烷和 HDK 项目 张家港是瓦克在亚洲的重要基地，这里 主要为亚洲化学品市场提供瓦克有机硅 和瓦克聚合物产品。2005 年，开始生产 VINNAPAS® 可再分散乳胶粉，2006 年开 始生产有机硅弹性体和有机硅密封胶。 我们产品新近使用的项目一个是硅氧烷项 目和一个 HDK 项目（与业务伙伴道康宁公 司合作组建） 。这两个项目的投产，将使瓦克成为具有全球竞争力的有机硅生产厂，并 将进一步巩固瓦克集团的市场地位、发展前景和竞争优势，尤其是在中国和亚洲市场。 在这两个项目中共使用 MasterDrive 6SE70，共 73 套。其中部分装置是 3AC 690V 的 产品。 MasterDrive 以其高可靠性和高动态性能赢得了客户的信任。 www.plcworld.cn 30 运动控制及驱动产品应用实例 石油、天燃气、石化、化工 OGPC 二．美国邱博牙膏用白炭黑项目 美国邱博公司（J.M.Huber）是一家从事无机化学、工程材料、自然资源和技术型服务 的多种经营跨国公司，其白炭黑产品在牙膏行业的市场占有率占世界第一位。邱博公 司经营白炭黑工厂已经有 50 多年的经验, 在美国，比利时，芬兰及印度均设有分厂， 通过现有工厂支持中国市场。 Huber 在青岛投资了牙膏用白炭黑项目，项目总投资为 3900 万美元，已于 2009 年初 投产，年生产能力可达 4 万吨沉淀法白炭黑，将成为国内白炭黑年产量最大的工厂。 白炭黑是典型的精细化工产品，其生产过程非常复杂。在其各子生产线上分布了很多 泵类负载用于中间流体的输送、过滤和搅拌。除此之外，还有许多用于冷却和除湿的 风机负载。在此项目中所用的主要传动见右表： P-1103 Silicale Transfer Pump A-4001 Stabilization Tank Agitator P-1204 Dilute Silicate Feed Pump P-4001 dryer feed tank pump A-2101 Pigment Reactor Agitator P-4106 Supply Fan A-2201 Pigment Reactor Agitator Z-5101 Rotary Valve P-2102 High Speed Recirculation Pump P-7001 Baghouse blower P-3001 Pigment Transfer Pump Z-6004 Rotary Valver P-3005 Strong Filtrate pump P-9301 Condensate Pump C-3101 Press Filter Discharge Conveyer P-3002 Product fi lter feed pump A-3102 Filter Discharge Tank Agitator 虽然是泵类负载，但是由于白炭黑生产过程中的液体粘稠度较高，因此是典型的恒转 矩负载，全部采用了 SINAMICS G120 系列变频器。 功率模块 PM250 内置的高性能 EMC A 级滤波器能极大地降低变频器对于生产现场各 类电气仪表设备的高频干扰。具有能量回馈功能的 PM250 模块能够将负载处于机械发 电状态的能量回馈给电网，从而为用户节约大量的能源。 对于生产线总体的高效、稳定和 节能具有重要的作用，这些因素也 是客户最终选择 PM250 的原因。 www.plcworld.cn 31 运动控制及驱动产品应用实例 煤矿 Coal Mining 一．临漳矿主井提升机电控系统改造 邯郸矿业集团临漳矿主井提升机电控系统 改造，改造前为转子串电阻调速系统，根 据提升要求，对整套主井提升机进行改 造，更换主电机及成套电控，主井提升机 新电控采用西门子变频调速器 SINAMICS S120，改造后大大提高生产效率，达到年 产 90 万吨的生产能力。 项目简介 Project Introduction 主井工艺流程：装载、启动、建立力矩松闸、加速至最高速、等速运行、减速、爬行、抱闸 停车、卸载完成一个提升循环。此外，全行程速度包络线保护。 工艺流程图 Work Flow Chart www.plcworld.cn 32 运动控制及驱动产品应用实例 系统配置图 System Confi guration 改造后的电控，大大提高了提升机的电控水平，其良好的调速性能令客户满意，其良 好的节能效果使客户收到良好的经济效益，而且大大提高了其安全可靠性。 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 变频调速采用西门子全数字变频调速器 SINAMICS S120，由进线柜、整流/回馈柜及逆 变柜组成。 煤矿 Coal Mining www.plcworld.cn 33 运动控制及驱动产品应用实例 煤矿 Coal Mining 三．采煤机 辽源煤机厂 2*55kW 的采煤机，采用西门 子 SINAMICS S120 冷板型变频器改装应 用，由我们的合作伙伴进行改装，提供给 客户。 项目简介 Project Introduction HY-S120 系列变频器是针对煤矿矿山行业的采煤机而开发的专用变频器。HY-S120 系列 变频器完全应用西门子最新的 S120 变频器技术，具有 V/F 控制、矢量控制及伺服控制 方式，HYS120 变频器不仅能控制普通的三相异步电机，还能控制同步电机、扭矩电机 及直线电机。 工艺流程图 Work Flow Chart www.plcworld.cn 34 运动控制及驱动产品应用实例 系统配置图 System Confi guration • HY-S120 系列变频器可以根据用户要求来订制不同功率范围的产品，包括 16kW、 36kW、55kW、80kW、120kW、132kW、160kW、235kW、300kW 及更大功率的 变频器。可以根据客户现有 PLC 的通讯协议为客户提供各种通讯接口，兼容性更优 秀。多种数字量、模拟量信号接口可选，帮助客户解决 IO 信号连接问题。 • 散热方式采用背板铝板冷却，特别考虑了采煤机特殊的应用场合和散热需求。变频器 内部器件充分考虑了振动要求，采用多种紧固和防振 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 来保证器件稳定运行，并且 经过了严格的振动检测。变频器外壳采用了防潮设计，保证井下潮湿环境的应用。 • 体积小、安装方便。接线容易，便于井下环境使用。电路板出厂配置绝缘涂层，性 能高度可靠，安全性高。 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 煤矿 Coal Mining 控制单元 CU320 + 电抗/滤波 AIM 整流/回馈 ALM 逆变单元 MM + + SINAMICS S120 www.plcworld.cn 35 运动控制及驱动产品应用实例 煤矿 Coal Mining 四．盾构机刀盘驱动系统 上海隧道工程股份公司的 φ6340mm 土 压平衡式盾构机刀盘驱动系统 项目简介 Project Introduction 盾构机通常由以下系统构成：高压配电系统、刀盘系统螺旋输送机和皮带输送机、推进 系统、铰接系统、管片拼装机、喂片机、注浆装置、泡沫装置、膨润土装置和后配套系 统。其中后配套系统主要由以下几部分组成：管片运输设备、循环水设备、通风设备及空 气压缩机、盾尾密封油脂系统、润滑油脂系统等。 工艺流程图 Work Flow Chart 控制室 环形保持系统 管片自动拼装器 实时回填注浆管 刀头 刀头旋转器 液压装置 盾后第一间 管片起重机 管片堆放传送带 管片供应系统 微调千斤顶 推进千斤顶 www.plcworld.cn 36 运动控制及驱动产品应用实例 系统配置图 System Confi guration • 多达 10 个电机刚性同步控制 • 单电机故障灵活退出控制 • IP55 电柜集成制造，风水冷设计 • 良好的低频启动特性 • 非常宽的无级调速范围 • 额定电压下的全范围恒转矩输出 • 变频器系统具有良好的静态特性和动态特性 • 完整和快速的故障诊断、保护和报警功能 亮点及客户受益 Highlight and Benefi ts 煤矿 Coal Mining www.plcworld.cn 37 运动控制及驱动产品应用实例 电力 Power 我国发电装机总容量与年发电量自上世纪 90 年代后期跃居世界第二以来，已多年保持 世界第二的水平。受国民经济快速发展的拉动，2003 年我国新增发电装机容量首次突 破 3000 万千瓦，2004 年又进一步跃升至 5000 多万千瓦。当年年底，全国发电总装 机容量已达 4.4 亿千瓦。按从今年起连续 3 年投产 7000 万千瓦计，等于连续 3 年每 年新增一个接近于英国现有发电装机容量的投产规模，2007 年底，我国发电装机总容 量已达到 6.5 亿千瓦。如此快速发展速度，可以说在当今世界都绝无仅有。 鉴于我国煤炭资源较为丰富，火力发电以煤为主的格局在相当 长的时间内不会改变。 在今后 2~3 年，如按火电占 70% 计，需求量在 5600 万千瓦左右。同时我国富煤少 水地区不少，在多煤缺水的“三北”矿区建设火电站，尚需要大量空冷机组。以两台 600 万千瓦空冷机组为例：