西门子为宁波钢铁公司新建板材厂提供驱动与自动化系统
中国钢铁制造商宁波钢铁公司授予西门子公司一份合同，为其新建长4.3粘的钢材车间提供驱动与自动化系统。新建工厂所有使用的系统与零件是Siroll PM解决方案的一部分，该解决方案主要用于板材的生产研发。整个钢板材轧压车间调试工程预计将于2009年底完成。
宁波钢铁公司位于浙江省宁波市，该公司当前正在建设一座新的钢板材制造工厂，该工厂将用于生产宽度达4.3米的金属板。该类型产品主要用于轮船建设中。新建工厂的年生产量将达160万公吨，它将安装两个步进式加热炉、一个双机架轧压厂、热矫直机、冷却机床、剪切操作部分和成品间。
西门子公司将负责新建工厂的工程制造及向整个轧压车间的提供驱动与自动化系统。此次西门子公司供应范围也包括轧压车间和热矫直机的所有处理模板，同时提供成套自动化和仪器以及提供用于材料从热炉到剪切操作之间的跟踪系统。整个轧压车间的主要电机将采用Sinamics SM 150 DC联结转换器进行供电。
市场分析：变频器被广泛的推广和应用
本文介绍我国变频器的现状以及四点相关的技术性问题。
现在，变频技术在发达国家己经成熟，随着新的电力电子器件的不断出现，新的变频技术层出不穷，使其得到了更广泛的推广应用。变频技术的迅速发展是建立在电力电子技术的创新、电力电子器件及材料的开发及器件制造工艺水平提高基础之上的，尤其是高压大容量绝缘栅双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管工IGCT器件的成功开发，使大功率变频技术得以迅速发展，性能日益完善。目前市场上新型变频器品牌繁多，各有千秋。通过分析发现，这类变频器有许多共同点。下面对变频器的现状及其未来的技术发展方向进行分析介绍。
1、变频器的现状
1.1变频器的市场情况
我国50%一60%的发电量用于交流电动机，而容量在 3巧kw以上，额定电压一般为3一10kV的电动机占电动机总装机容量的40%一50%。由于我国中压变频技术仍没有形成产业化，落后于国外发达国家，因此这部分电动机在负载工况变化时，缺少经济可靠的调速手段，每天都在浪费着大量的电能，因此国内潜在着巨大的中压大功率变频器市场。世界上各大知名的电气公司，如西门子、ABB、AB、AEG、东芝等，都在这一领域展开激烈的竞争，投入大量的人力、物力和财力，开发研制高性能的产品，以抢占我国中压大功率变频器的市场。国家计委预计在今后十五年内，使我国变频器总需求的投资额在500亿元以上，而其中6q%一70%是中压大功率变频器。我国的高压变频器市场具有其特殊性，包括：(1)行业性很强，主要集中在冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等行业。在工业用电中石油、煤炭等能源行业耗电占22.34%；化工占14.73%；冶金占14.18%；机械建材占10.96%；供水占10.53%(2)目前全国各行业中，只有少数企业的高压电机使用了调速方式，市场空白点多。(3)高压变频器属投资类设备，主要用于节能和改善生产工艺。用户是否购买此类设备与政府的政策导向关系很大。如政府推广力度较大，市场启动会快一些，反之则慢。另一方面市场还受国际、国内经济大环境的影响以及国内某些行业的整体经济效益好坏的影响。因此在未来市场发展过程中仍存在着一些不确定的因素(4)海外公司的知名品牌产品大举进入我国市场的可能性较大，各方应有所准备。
1.2变频器的变频技术的现状
交一交变频是早期变频的主要形式，适应于低转速大容量的电动机负载。其主电路开关器件处于自然关断状态，不存在强迫换流问题，所以第一代电力电子器件—晶闸管就能完全满足它的要求。由于其技术成熟，在国内开发研制也最多，目前在国内仍有一定的市场。交一交变频在其主接线中需要大量的晶闸管，结构复杂，维护工作量较大，并因采用移相控制方式，功率因数较低，一般仅有0.6~0.7，而且谐波成分大，需要无功补偿和滤波装置，使得总的造价提高。
交一直一交变频采用了多种拓扑结构，如中一低一中方式，其实质上还是低压变频，只不过从电网和电动机两端来看是高压。由于其存在着中间低压环节，所以具有电流大、结构复杂、效率低、可靠性差等缺点。由于其发展较早，技术也比较成熟，所以目前仍广泛应用。随着中压变频技术的发展，特别是新型大功率可关断器件的研制成功，中一低一中方式具有被逐步淘汰的趋势。
而直接中压变频方式，因没有中间的低压环节，结构上有着广阔的发展前景。
变频器的逆变器普遍采用大功率场效应管MOSET、大功率晶体管GTR、可关断晶闸管GTO等的自关断元件，其中GTR应用最为普遍。但是在调制策略发展和要求逆变器输出谐波分量更小的情况下，必须提高开关频率，为此，GTR满足不了这个要求，于是开发出了一种新元件IGBT。IGBT的全称是绝缘栅双极晶体管，是一种把MOSET与GTR巧妙结合在一起的电压型双极/M05复合器件，IGBT具有输入阻抗高、开关速度快、元件损耗小、驱动电路简单、驱动功率小、极限温度高、热阻小、饱和压降和电阻低、电流容量大、抗浪涌能力强、安全区宽、并联容易、稳定可靠及模块化等一系列优点，是一种极理想的开关元件。目前，电流2400A、电压3300V、开关频率 40kHz的IGBT已在小、中、大功率范围内使用。IGBT不仅用于500V以下低压变频器，还可以用于IOOOV以上高压变频器以驱动高压电动机。此类中压、高压变频器采用多电平逆变器输出高压，也可用变压器降压~低压变频器一变压器升压的方式。由于IGBT具有性能特好的优势，预计近十年内不会被新开发的元件所取代。
2、变频器的技术发展动向
2.1单元串联多电平技术
单元串联多电平形式在谐波、效率和功率因数等方面存在着优势，在不要求四象限运行时有着较广泛的应用前景。其中三电平控制具有许多优点，包括：(1)采用三电平拓扑能有效地解决电力电子器件耐压不高的问题，适用于高电压大功率。(2)三电平拓扑单个桥能输出三种电平(+ud/2、一Ud/2、0)，线(相)电压有更多的阶梯来模拟正弦波，使输出波形失真度减少，谐波大大减少。(3)多级电压阶梯波减少了du/dt，使得对电机绕组绝缘冲击减小。(4)三电平PWM方法把第一组谐波分布带移至2倍开关频率的频带区，利用电机绕组电感能较好地抑制高次谐波对电机的影响。采用三电平PWM方法，每个功率单元的IGBT开关频率为600Hz，若每相5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz，可以降低开关损耗，提高变频器效率，这种变频器可适用于任何普通的高压电动机，且不必降额使用。虽然采用这种主电路拓扑结构会使器件的数量增加，但由于驱动功率下降，开关频率较低且不必采用均压电路，使系统在效率方面仍有较大的优势，一般可达97%。并且，由于采用模块化结构，所有功率单元可以互换，维修也比较方便。(5)三电平拓扑能产生3×3X3=27种空间电压矢量，可以带来谐波消除算法的自由度，可以得到很好的输出波形。
2.2功率母线技术
在电力电子技术及应用装置向高频化发展的今天，系统中特别是连接线的寄生参数产生巨大的电应力，己成为威胁电力电子装置可靠性的重要因素。从直流储能电容至逆变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在通常的硬开关逆变器中，由于瞬时切换时的过电压，会使器件过热，甚至有时使逆变器失控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限制了开关工作频率的提高。功率母线按其结构包括：(1)电缆绞线是最常用的传统功率母线，价廉简易，但在IGBT逆变器中，由于电缆线的自感大，与圆截面导线相比，扁平母线的自感只有圆导线的 1/3一1/2，而所占的体积只有它的1/10一1/2
(2)印刷电路板母线主要用于小电流逆变器，但当母线直流电流达到150A时，要求电路板的复铜层很厚，造价太高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占据较大的空间，而且会影响整机的可靠性。
据报道，这类变频装置具有高功率因数、高效率、无谐波污染、无需专用电机等优点，采用了多项先进技术：(1)在变频器的逆变器直流侧通过曲折变压器移相实现30“脉波整流，使装置的谐波抑制能力大大加强，使电网侧电压与电流之间几乎无相移，因此功率因数可以接近于1。(2)将全数字化光纤控制技术应用于变频器，使其控制柔性和可靠性大大提高。(3)功率单元标准模块化、IGBT驱动电路智能化。
(3)裸铜板母线(平面并行母线)是一种工业上广泛应用的 IGBT模块馈电系统的传统母线形式，其缺点是并行母线的互感较大。(4)支架式母线如果将正直流母线铜板放置在负直流母线板上方，中间用一层薄绝缘材料隔开的方法来制作母线，由于磁场的相互抵消，可以最大限度地降低互感，但其工艺复杂，不宜规模化生产。
基于上述几种功率母线都存在着不同的缺点，为此开发出了迭层功率母线。迭层功率母线是基于电磁场理论，把连线做成扁平截面，在同样的截面下，做得越薄越宽，它的寄生电感越小，相邻导线内流过相反的电流，其磁场抵消，也可使寄生电感减小。迭层功率母线是以又薄又宽的铜排形式迭放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，整个母线极之间的距离均匀一致，以减少互感，各层铜排都在所需要的端子位置处同其他层可靠绝缘地引出，使所具有不同电位的端子表露在同一平面上，以便于把主电路中的所有器件与之相连。这种整体的迭层功率母线结构，可承受数百千克的切应力，其导电极之间可承受数千伏的电压。使用迭层功率母线将IGBT和整流管等模块、散热器、电容器及栅极驱动电路组合在一起，迭层功率母线与器件之间的连接是用不同的端子和插接件等来完成的，使相连接的接触表面与母线之间的接触电阻非常小，也使得寄生电感成数量级地减小，从而使Ldi/dt的过电压应力降至最低，保证电力电子装置工作在最佳状态。
2.3微机控制和人工智能技术
采用微机控制技术可以对变频器进行控制和保护。在控制方面：(1)计算确定开关元件的开通和关断时刻，使逆变器按调制策略输出要求的电压。(2)通过不同的编码实现多种传动调速功能。如各种频率的设定和执行、启动、运行方式选择、转矩控制设定与运行、加减速设计与运行、制动方式设定和执行等。(3)通过接口电路、外部传感器、微机构成调速传动系统。在保护方面，在外部传感器及工/0电路配合下，构成完善的检测保护系统，可完成多种自诊断保护方案。保护功能包括：(1)主电路、控制电路的欠压、过电压保护；(2)输出电流的欠电流、过电流保护；(3)电动机或逆变器的过载保护；(4)制动电阻的过热保护；(5)失速保护。
采用人工智能技术对变频器进行故障诊断，构成故障诊断系统，该系统由监控、检测、知识库(故障模式知识库或故障诊断专家系统知识库)、推理机构、人机对话接口和数据库组成，不仅在故障发生后能准确指出故障性质、部位，且在故障发生前也能预测发生故障??器主电路(包括电源)、控制系统等进行一次诊断清查隐患。若发现故障现象则调用知识库推理、判断故障原因并显示不能开机，如无故障则显示可以开机。开机后，实时检测诊断。工作时对各检测点进行循环查询，存储数据并不断刷新。若发现数据越限，则认为可能发生故障，立即定向追踪。若几次检查结果相同，说明确实出了故障，于是调用知识库进行分析推理，确定是何种故障及其部位，显示出来，严重时则发出停机指令。
2.4其它各种技术
近年来，国内外一些公司都在研制新型“无电网污染”的高压变频器.
数控机床与金属加工展、工业自动化展和能源展金秋开幕
11月4-8日，2008中国国际工业博览会——数控机床与金属加工展、工业自动化展和能源展将如约而至，再次登陆上海新国际博览中心。三大展会的同台亮相聚集了近1,200家展商在79,500平方米的展出面积上全方位展示全球数控机床、工业自动化以及能源领域的最前沿的产品、技术和解决方案。
|
|
预计迎来专业观众逾10万。
在亚洲特别是中国正日渐成为世界的制造中心的大背景下，引领工业行业高新趋势的三大工业展汇聚上海这个工业经济之都，无疑将为三大领域的知名厂家提供展示交流的理想平台。今年的数控机床与金属加工展将依托华东
地区在装备制造行业的基地优势，集中展现金属板材加工产业的发展情况。其中，大功率激光切割机床将成为展会的核心部分，这一技术的发展目前尤为成熟且应用相当广泛。
工业自动化展预计有来自16个国家和地区的大规模展团参展，国际企业展出面积比例将达60%以上。西门子、日本富士、施耐德、伦茨、菲尼克斯、倍福、EtherCAT、和利时、四零四科技、东土电信、研华、Banner、 Wenglor、精量电子、魏德米勒、万可、美卡诺、奔泰等都将以大面积展台展示其最新的产品、技术和解决方案。今年，机器人展区将再次成为焦点。
能源展则将继续本着节能创新的宗旨，集中展示电力、电工及新能源领域的国内外知名厂商的最先进的产品和构思。展会另一大亮点将是低压电器的智能化与网络化应用。据专家介绍，近年来，我国低压电器行业已经发展到了一个崭新的阶段，从初级、单一的智能化功能发展成为具有保护性功能、测量监控和能量管理功能。本次展会将专设低压电器展区，集中展示电力电工领域中高效率与节能减排，网络数字技术及配电智能化控制技术等的一系列解决方案。
此外，三大工业展紧扣各自行业热门话题及当前行业需求，争相斗艳，举办各专业论坛及研讨会，如“2008国际机器人与自动化研讨会”、“工业自动化和控制环境下的无线技术和无线网络的开发和应用论坛”、“MES（制造执行系统）开发与应用研讨会”、“火电厂清洁燃煤控制及优化技术研讨会”、“第四届中国智能电工技术——高效率与节能减排、网络数字化与系统集成、信息化与智能电气技术研讨会”等。这些高级别会议及论坛，将为中外工业界的技术交流与经贸合作提供一个绝佳的专业平台。
德国汉诺威展览公司高级副总裁雷那兹先生表示：“构建一个适合特定市场不同需求和条件的全球展会网络是我们的公司战略，而数控机床与金属加工展、工业自动化展和能源展是整合在其中的一部分。观众和展商将利用这个完善的平台交流信息与开发创新。同时，我们也将与合作伙伴一起，继续竭尽所能为展商和观众创造一个专业化的商贸平台。”
我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显提升作用。
我国工业控制自动化发展道路，大多是引进成套设备同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业控制自动化技术正向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业PC为基础低成本工业控制自动化将成为主流
众所周知，从20世纪60年代开始，西方国家就依靠技术进步（即新设备、新工艺以及计算机应用）开始对传统工业进行改造，使工业到飞速发展。20世纪末世界上最大变化就是全球市场形成。全球市场导致竞争空前激烈，促使企业必须加快新产品投放市场时间（TimetoMarket）、改善质量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服务体系（Service），这就是企业T.Q.C.S.。计算机集成制造系统（CIMS）结合信息集成和系统集成，追求更完善T.Q.C.S.，使企业实现“正确时间，将正确信息以正确方式传给正确人，作出正确决策”，即“五个正确”。这种自动化需要投入大量资金，是一种高投资、高效益同时是高风险发展模式，很难为大多数中小企业所采用。我国，中小型企业以及准大型企业走低成本工业控制自动化道路。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管理自动化部分主由各种进口过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件价格之高令众多企业望而却步。20世纪90年代以来，PC-based工业计算机（简称工业PC）发展，以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成PC-based自动化系统到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化重要途径。我国重庆钢铁公司这样大企业几乎全部大型加热炉，也拆原来DCS或单回路数字式调节器，而改用工业PC来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获了良好效果。基于PC控制器被证明可以像PLC一样可靠，被操作和维护人员接受，，一个接一个制造商至少部分生产中正采用PC控制方案。基于PC控制系统易于安装和使用，有高级诊断功能，为系统集成商提供了更灵活选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。可编程控制器（PLC）受PC控制威胁最大，PLC供应商对PC应用感到很不安。事实上，他们现也加入到了PC控制“浪潮”中。
近年来，工业PC我国到了异常迅速发展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类型：IPC工控机和 CompactPCI工控机以及它们变形机，如AT96总线工控机等。基础自动化和过程自动化对工业PC运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有 IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之将是CompactPCI-based工控机，而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识产权PC-based控制系统，3(5年内，占领 30%(50%国内市场，并实现产业化。几年前，当“软PLC”出现时，业界曾认为工业PC将会取代PLC。，时至今日工业PC并没有代替PLC，主要有两个原因：一个是系统集成原因；另一个是软件操作系统WindowsNT原因。一个成功PC-based控制系统要具备两点：一是所有工作要由一个平台上软件完成；二是向客户提供所需要所有东西。可以预见，工业PC与PLC竞争将主要高端应用上，其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价微型PLC 竞争，这也是PLC市场增长最快一部分。从发展趋势看，控制系统将来很可能存工业PC和PLC之间，这些融合迹象已经出现。和PLC一样，工业PC市场过去两年里保持平稳。与PLC相比，工业PC软件很便宜。据Frost&Sullivan公司估计，全世界每年7亿美元工业PC市场里，大约 8500万美元为控制软件，一亿美元为操作系统。到2007年会翻一番，工业PC市场变非常可观。
二、PLC向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
长期以来，PLC始终处于工业控制自动化领域主战场，为各种各样自动化控制设备提供非常可靠控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时，PLC也承受着来自其它技术产品冲击，尤其是工业PC所带来冲击。目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主，如Siemens、Modicon、A-B、 OMRON、三菱、GE产品。多年发展，国内PLC生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模生产能力和名牌产品，可以说PLC我国尚未形成制造产业化。 PLC应用方面，我国是很活跃，应用行业也很广。专家估计，2000年PLC国内市场销量为15(20万套（其中进口占90%左右），约25(35亿元人民币，年增长率约为12%。预计到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右，约35(45亿元人民币。
PLC市场也反映了全世界制造业状况，2000后大幅度下滑。，AutomationResearchCorp预测，尽管全球经济下滑，PLC市场将会复苏，估计全球PLC市场2000年为76亿美元，到2005年底将回到76亿美元，并继续略微增长。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展主要方向。基于PLC自动化早期，PLC体积大价格昂贵。但最近几年，微型PLC（小于32I/O）已经出现，价格几百欧元。软PLC（SoftPLC）控制组态软件进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制市场份额将逐步到增长。当前，过程控制领域最大发展趋势之一就是Ethernet技术扩展，PLC例外。现越来越多PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC控制系统。
三、面向测控管一体化设计DCS系统
集散控制系统 DCS（DistributedControlSystem）问世于1975年，生产厂家主要集中美、日、德等国。我国从70年代中后期起，首先由大型进口设备成套中引入国外DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时，我国主要行业（如电力、石化、建材和冶金等）DCS基本全部进口。80年代初期引进、消化和吸收同时，开始了研制国产化DCS技术攻关。近10年，特别是“九五”以来，我国DCS系统研发和生产发展很快，崛起了一批优秀企业，如北京和利时公司、上海新华公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天测控公司、电科院以及北京康拓集团等。这批企业研制生产DCS系统，品种数量大幅度增加，产品技术水平已经达到或接近国际先进水平。2001年全国应用4426套DCS系统中，国产DCS系统为1486套，占35%。短短几年，国外DCS系统我国一统天下局面从此不再出现。这些专业化公司占据了一定市场份额，积累了发展资本和技术，同时使国外引进DCS系统价格也大幅度下降，为我国自动化推广事业做出了贡献。与此同时，国产DCS系统出口也逐年增长。
国产DCS发展取了长足进步，但国外DCS产品国内市场中占有率还较高，其中主Honeywell和横河公司产品。我国DCS市场年增长率约为20%，年市场额约为30(35亿元。近5年内DCS石化行业大型自控装置中没有可替代产品，其市场增长率不会下降。据统计，到2005年，我国石化行业有1000多套装置需要应用DCS控制；电力系统每年新装 1000多万千瓦发电机组，需要DCS实现监控；不少企业已使用DCS近15(20年，需要更新和改造。，今后5年内DCS作为自动化仪表行业主要产品位不会动摇。中国仪器仪表行业协会公布调查数据显示，2002年我国DCS市场状况如下：
小型化、多样化、PC化和开放性是未来DCS发展主要方向。目前小型DCS所占有市场，已逐步与PLC、工业PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先与这三种系统融合，“软DCS”技术将首先小型DCS中到发展。PC-based控制将更加广泛应用于中小规模过程控制，各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC小型DCS系统。开放性DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程现场数据整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术无缝连接，向测控管一体化方向发展。
六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现已走过了51年历程。近10年来，计算机技术飞速发展，各种不同层次开放式数控系统应运而生，发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构方向前进。就结构形式而言，当今世界上数控系统大致可分为4种类型：
1.传统数控系统；
2.“PC嵌入NC”结构开放式数控系统；
3.“NC嵌入PC”结构开放式数控系统；
4.SOFT型开放式数控系统。
我国数控系统开发与生产，“七五”引进、消化、吸收，“八五”攻关和“九五”产业化，取了很大进展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发、生产基，培养了一批数控人才，初步形成了自己数控产业，也带动了机电控制与传动控制技术发展。同时，具有中国特色经济型数控系统这些年来发展，产品性能和可靠性有了较大提高，逐渐被用户认可。国外数控系统技术发展总体发展趋势是：
*新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展；
*驱动装置向交流、数字化方向发展；
*增强通信功能，向网络化发展；
*数控系统控制性能上向智能化发展。
进入21世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业整个国民经济发展装备部门，毫无疑问，其战略性重要位、受重视程度，也将更加鲜明突出。
近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。2001 年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国53.67亿美元。2002年产值达260亿元，产量居世界第4。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到30%；消费值数控化率还不到50%，而发达国家大多70% 左右。国产数控机床不能满足市场需求，高档次数控机床及配套部件只能靠进口，使我国机床进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达 24.06亿美元，比上年增长27.3%。
智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展主要趋势：
*向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展；
*向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展；
*向PC-based化和开放性方向发展；
*出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚拟制造方向发展。
*信息技术（IT）与机床结合，机电一体化先进机床将到发展。
*纳米技术将形成新发展潮流，并将有新突破。
*节能环保机床将加速发展，占领广大市场。
七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展
自从1977年第一个民用网系统ARCnet投入运行以来，有线局域网以其广泛适用性和技术价格方面优势，获了成功并到了迅速发展。，工业现场，一些工业环境禁止、限制使用电缆或很难使用电缆，有线局域网很难发挥作用，无线局域网技术到了发展和应用。微电子技术不断发展，无线局域网技术将工业控制网络中发挥越来越大作用。
无线局域网（WirelessLAN）技术可以非常便捷以无线方式连接网络设备，人们可随时、随、随意访问网络资源，是现代数据通信系统发展重要方向。无线局域网可以不采用网络电缆线情况下，提供以太网互联功能。推动网络技术发展同时，无线局域网也改变着人们生活方式。无线网通信协议通常采用IEEE802.3和802.11。802.3用于点对点方式，802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以普通局域网基础上无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，以无线网卡使用最为普遍。无线局域网未来研究方向主要集中安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其它移动通信系统之间关系等问题上。工业自动化领域，有成千上万感应器，检测器，计算机，PLC，读卡器等设备，需要互相连接形成一个控制网络，通常这些设备提供通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备 RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换，符合无线局域网IEEE802.11b和以太网络IEEE802.3标准，支持标准 TCP/IP网络通信协议，有效扩展了工业设备联网通信能力。
计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术结合，产生了“基于无线技术网络化智能传感器” 全新概念。这种基于无线技术网络化智能传感器使工业现场数据能够无线链路直接网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间通信提供高带宽无线数据链路和灵活网络拓扑结构，一些特殊环境下有效弥补了有线网络不足，进一步完善了工业控制网络通信性能。
八、工业控制软件正向先进控制方向发展
自20世纪80年代初期诞生至今，工业控制软件已有20年发展历史。工业控制软件作为一种应用软件，是PC机兴起而不断发展。工业控制软件主要包括人机界面软件（HMI），基于PC控制软件以及生产管理软件等。目前，我国已开发出一批具有自主知识产权实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定突破，打破了国外同类应用软件垄断格局。化工、石化、造纸等行业数百个企业（装置）中应用，促进了企业技术改造，提高了生产过程控制水平和产品质量，为企业创造了明显经济效益。2000年，“九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及计算机应用技术”了验收。作为工控软件一个重要组成部分，国内人机界面组态软件研制方面近几年取了较大进展，软件和硬件相结合，为企业测、控、管一体化提供了比较完整解决方案。此基础上，工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。先进过程控制APC（AdvancedProcessControl）目前还没有严格而统一定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现控制算法，统称为先进过程控制策略。如：
*自适应控制；
*预测控制；
*鲁棒控制；
*智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络）等。
先进控制和优化软件可以创造巨大经济效益，这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司，推出了上百种先进控制和优化软件产品，世界范围内形成了一个强大流程工业应用软件产业。，开发我国具有自主知识产权先进控制和优化软件，打破外国产品垄断，替代进口，具有十分重要意义。未来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。
结束语
工业信息化是指工业生产、管理、经营过程中，信息基础设施，集成平台上，实现信息采集、信息传输、信息处理以及信息综合利用等。“十五”期间，国家用信息化带动工业化工作重点有三个方面：一是以电子信息技术应用为重点，提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先进制造技术应用为重点，推进制造业领域优质高效生产，振兴装备制造业；三是改造提升重点产业关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。国家实施高技术产业化主要目标有两个：一是发展高技术，形成新兴产业，培育新增长点；二是利用先进技术改造和优化传统产业，提高经济增长质量。大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业有效途径和手段，国家将继续实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项，用信息化带动工业化，推动工业自动化技术进一步发展，加强技术创新，实现产业化，解决国民经济发展面临深层问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。
变频器的现状及其未来的技术发展
现在，变频技术在发达国家己经成熟，随着新的电力电子器件的不断出现，新的变频技术层出不穷，使其得到了更广泛的推广应用。变频技术的迅速发展是建立在电力电子技术的创新、电力电子器件及材料的开发及器件制造工艺水平提高基础之上的，尤其是高压大容量绝缘栅双极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管工 IGCT器件的成功开发，使大功率变频技术得以迅速发展，性能日益完善。目前市场上新型变频器品牌繁多，各有千秋。通过分析发现，这类变频器有许多共同点。下面对变频器的现状及其未来的技术发展方向进行分析介绍。
1、变频器的现状
1.1变频器的市场情况
我国50%一60%的发电量用于交流电动机，而容量在3巧kw以上，额定电压一般为3一10kV的电动机占电动机总装机容量的40%一50%。由于我国中压变频技术仍没有形成产业化，落后于国外发达国家，因此这部分电动机在负载工况变化时，缺少经济可靠的调速手段，每天都在浪费着大量的电能，因此国内潜在着巨大的中压大功率变频器市场。世界上各大知名的电气公司，如西门子、ABB、AB、AEG、东芝等，都在这一领域展开激烈的竞争，投入大量的人力、物力和财力，开发研制高性能的产品，以抢占我国中压大功率变频器的市场。国家计委预计在今后十五年内，使我国变频器总需求的投资额在500亿元以上，而其中 6q%一70%是中压大功率变频器。我国的高压变频器市场具有其特殊性，包括：(1)行业性很强，主要集中在冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等行业。在工业用电中石油、煤炭等能源行业耗电占22.34%；化工占14.73%；冶金占14.18%；机械建材占10.96%；供水占10.53%(2)目前全国各行业中，只有少数企业的高压电机使用了调速方式，市场空白点多。(3)高压变频器属投资类设备，主要用于节能和改善生产工艺。用户是否购买此类设备与政府的政策导向关系很大。如政府推广力度较大，市场启动会快一些，反之则慢。另一方面市场还受国际、国内经济大环境的影响以及国内某些行业的整体经济效益好坏的影响。因此在未来市场发展过程中仍存在着一些不确定的因素(4)海外公司的知名品牌产品大举进入我国市场的可能性较大，各方应有所准备。
1.2变频器的变频技术的现状
交一交变频是早期变频的主要形式，适应于低转速大容量的电动机负载。其主电路开关器件处于自然关断状态，不存在强迫换流问题，所以第一代电力电子器件—晶闸管就能完全满足它的要求。由于其技术成熟，在国内开发研制也最多，目前在国内仍有一定的市场。交一交变频在其主接线中需要大量的晶闸管，结构复杂，维护工作量较大，并因采用移相控制方式，功率因数较低，一般仅有0.6~0.7，而且谐波成分大，需要无功补偿和滤波装置，使得总的造价提高。
交一直一交变频采用了多种拓扑结构，如中一低一中方式，其实质上还是低压变频，只不过从电网和电动机两端来看是高压。由于其存在着中间低压环节，所以具有电流大、结构复杂、效率低、可靠性差等缺点。由于其发展较早，技术也比较成熟，所以目前仍广泛应用。随着中压变频技术的发展，特别是新型大功率可关断器件的研制成功，中一低一中方式具有被逐步淘汰的趋势。
而直接中压变频方式，因没有中间的低压环节，结构上有着广阔的发展前景。
变频器的逆变器普遍采用大功率场效应管MOSET、大功率晶体管GTR、可关断晶闸管GTO等的自关断元件，其中GTR应用最为普遍。但是在调制策略发展和要求逆变器输出谐波分量更小的情况下，必须提高开关频率，为此，GTR满足不了这个要求，于是开发出了一种新元件IGBT。IGBT的全称是绝缘栅双极晶体管，是一种把MOSET与GTR巧妙结合在一起的电压型双极/M05复合器件，IGBT具有输入阻抗高、开关速度快、元件损耗小、驱动电路简单、驱动功率小、极限温度高、热阻小、饱和压降和电阻低、电流容量大、抗浪涌能力强、安全区宽、并联容易、稳定可靠及模块化等一系列优点，是一种极理想的开关元件。目前，电流2400A、电压3300V、开关频率40kHz的IGBT已在小、中、大功率范围内使用。IGBT不仅用于500V以下低压变频器，还可以用于IOOOV以上高压变频器以驱动高压电动机。此类中压、高压变频器采用多电平逆变器输出高压，也可用变压器降压~低压变频器一变压器升压的方式。由于IGBT具有性能特好的优势，预计近十年内不会被新开发的元件所取代。
2、变频器的技术发展动向
2.1单元串联多电平技术
单元串联多电平形式在谐波、效率和功率因数等方面存在着优势，在不要求四象限运行时有着较广泛的应用前景。其中三电平控制具有许多优点，包括：(1)采用三电平拓扑能有效地解决电力电子器件耐压不高的问题，适用于高电压大功率。(2)三电平拓扑单个桥能输出三种电平(+ud/2、一Ud/2、0)，线 (相)电压有更多的阶梯来模拟正弦波，使输出波形失真度减少，谐波大大减少。(3)多级电压阶梯波减少了du/dt，使得对电机绕组绝缘冲击减小。(4) 三电平PWM方法把第一组谐波分布带移至2倍开关频率的频带区，利用电机绕组电感能较好地抑制高次谐波对电机的影响。采用三电平PWM方法，每个功率单元的IGBT开关频率为600Hz，若每相5个功率单元串联时，等效的输出相电压开关频率为6kHz，可以降低开关损耗，提高变频器效率，这种变频器可适用于任何普通的高压电动机，且不必降额使用。虽然采用这种主电路拓扑结构会使器件的数量增加，但由于驱动功率下降，开关频率较低且不必采用均压电路，使系统在效率方面仍有较大的优势，一般可达97%。并且，由于采用模块化结构，所有功率单元可以互换，维修也比较方便。(5)三电平拓扑能产生3×3X3=27 种空间电压矢量，可以带来谐波消除算法的自由度，可以得到很好的输出波形。
2.2功率母线技术
在电力电子技术及应用装置向高频化发展的今天，系统中特别是连接线的寄生参数产生巨大的电应力，己成为威胁电力电子装置可靠性的重要因素。从直流储能电容至逆变器的器件之间的直流母线上的寄生电感在通常的硬开关逆变器中，由于瞬时切换时的过电压，会使器件过热，甚至有时使逆变器失控并超过器件的额定安全工作区而损坏，限制了开关工作频率的提高。功率母线按其结构包括：(1)电缆绞线是最常用的传统功率母线，价廉简易，但在IGBT逆变器中，由于电缆线的自感大，与圆截面导线相比，扁平母线的自感只有圆导线的1/3一1/2，而所占的体积只有它的1/10一1/2。(2)印刷电路板母线主要用于小电流逆变器，但当母线直流电流达到150A时，要求电路板的复铜层很厚，造价太高，另外用来连接多层导线板的穿孔不但占据较大的空间，而且会影响整机的可靠性。
(3)裸铜板母线(平面并行母线)是一种工业上广泛应用的IGBT模块馈电系统的传统母线形式，其缺点是并行母线的互感较大。(4)支架式母线如果将正直流母线铜板放置在负直流母线板上方，中间用一层薄绝缘材料隔开的方法来制作母线，由于磁场的相互抵消，可以最大限度地降低互感，但其工艺复杂，不宜规模化生产。
基于上述几种功率母线都存在着不同的缺点，为此开发出了迭层功率母线。迭层功率母线是基于电磁场理论，把连线做成扁平截面，在同样的截面下，做得越薄越宽，它的寄生电感越小，相邻导线内流过相反的电流，其磁场抵消，也可使寄生电感减小。迭层功率母线是以又薄又宽的铜排形式迭放在一起，各层之间用很薄的高绝缘强度的材料热压成一体，整个母线极之间的距离均匀一致，以减少互感，各层铜排都在所需要的端子位置处同其他层可靠绝缘地引出，使所具有不同电位的端子表露在同一平面上，以便于把主电路中的所有器件与之相连。这种整体的迭层功率母线结构，可承受数百千克的切应力，其导电极之间可承受数千伏的电压。使用迭层功率母线将IGBT和整流管等模块、散热器、电容器及栅极驱动电路组合在一起，迭层功率母线与器件之间的连接是用不同的端子和插接件等来完成的，使相连接的接触表面与母线之间的接触电阻非常小，也使得寄生电感成数量级地减小，从而使Ldi/dt的过电压应力降至最低，保证电力电子装置工作在最佳状态。
2.3微机控制和人工智能技术
采用微机控制技术可以对变频器进行控制和保护。在控制方面：(1)计算确定开关元件的开通和关断时刻，使逆变器按调制策略输出要求的电压。(2)通过不同的编码实现多种传动调速功能。如各种频率的设定和执行、启动、运行方式选择、转矩控制设定与运行、加减速设计与运行、制动方式设定和执行等。(3)通过接口电路、外部传感器、微机构成调速传动系统。在保护方面，在外部传感器及工/0电路配合下，构成完善的检测保护系统，可完成多种自诊断保护方案。保护功能包括：(1)主电路、控制电路的欠压、过电压保护；(2)输出电流的欠电流、过电流保护；(3)电动机或逆变器的过载保护；(4)制动电阻的过热保护； (5)失速保护。
采用人工智能技术对变频器进行故障诊断，构成故障诊断系统，该系统由监控、检测、知识库(故障模式知识库或故障诊断专家系统知识库)、推理机构、人机对话接口和数据库组成，不仅在故障发生后能准确指出故障性质、部位，且在故障发生前也能预测发生故障的可能性。在变频器启动前对诊断系统本身及变频器主电路 (包括电源)、控制系统等进行一次诊断清查隐患。若发现故障现象则调用知识库推理、判断故障原因并显示不能开机，如无故障则显示可以开机。开机后，实时检测诊断。工作时对各检测点进行循环查询，存储数据并不断刷新。若发现数据越限，则认为可能发生故障，立即定向追踪。若几次检查结果相同，说明确实出了故障，于是调用知识库进行分析推理，确定是何种故障及其部位，显示出来，严重时则发出停机指令。
2.4其它各种技术
近年来，国内外一些公司都在研制新型“无电网污染”的高压变频器。据报道，这类变频装置具有高功率因数、高效率、无谐波污染、无需专用电机等优点，采用了多项先进技术：(1)在变频器的逆变器直流侧通过曲折变压器移相实现30“脉波整流，使装置的谐波抑制能力大大加强，使电网侧电压与电流之间几乎无相移，因此功率因数可以接近于1。(2)将全数字化光纤控制技术应用于变频器，使其控制柔性和可靠性大大提高。(3)功率单元标准模块化、IGBT驱动电路智能化。
2008工业自动化展，尽显工业技术无穷魅力
亚洲特别是中国正日渐成为世界的制造中心，自动化技术与解决方案对于汽车、石油、化工、烟草、食品、电力、建筑等制造行业的发展起着至关重要的作用。已发展成为国内工业自动化领域第一大展的“工业自动化展”，始终致力于全面展示从电气工程到机械工程、从制造业信息化到微处理技术的全球最先进自动化技术与解决方案，聚焦自动化领域最前沿的行业趋势。作为中国国际工业博览会七大专业展之一，2008工业自动化展将于今年11月4-8日在上海新国际博览中心隆重举行，预计吸引480家国内外展商参展，展出面积达28,000平方米，为期五天的展会将迎来专业观众逾10万。
随着国民经济的持续高速发展，中国的大型企业均迫切需要通过企业技术升级来提高产品质量，增强国际竞争力。基于这种原因，中国对机器人的市场需求越来越大。“十五”期间中国工业机器人的需求量就以每年30％以上的速度增长。在今年重点展示的机器人展区内，来自ABB、Funac、Motoman、Staubli、 KAWASAKI、EPSON、速思科技、德派组装等公司将分别为到场观众献上动感十足的机器人及自动化组装技术现场秀。其中，ABB、Funac更是重拳出击，预定展位面积均超过200平方米。Motoman、KAWASAKI和Staubli也将各自在近100平方米的展示区域内带来领先的创新成果。
除机器人展区外，去年首次亮相便获成功的“工业安全技术”将再次成为今年关注的另一大主题。安全与质量保证历来是制造业的核心竞争力所在。为突出传感器、测量技术与控制技术在工业安全的重要地位，2008工业自动化展将不遗余力地为观众呈现上述技术在机械视觉、工业安全、控制开关、质量保证、维修检测等领域的最新应用与发展趋势。业内领先企业如图尔克、威图、P+F、SICK、MISSENSOR、ifm、Pilz、 Wenglor、Leuze、Baumer、 ema、施迈赛、博恩斯坦、Electra、Werma、诺和、天逸等都将带来工业领域中有关传感器、工业安全和工业开关等的最新产品和技术，为各个行业提供安全解决方案。主办方相信，传感与测量的工业安全将进一步得到工业界的应用性重视。
凭借为制造商、销售商、采购商等业内人士提供理想交流和贸易平台的工业自动化展，今年国际化程度再次得到提升，预计有来自16个国家和地区的大规模展团参展，国际企业展出面积比例将达60%以上。众多国际自动化行业巨头和中国企业精英的联袂登台献艺，国内外企业的全球联动将成为本届展会的又一大热点。如知名企业西门子、日本富士、施耐德、伦茨、菲尼克斯、倍福、EtherCAT、和利时、四零四科技、东土电信、研华、Banner、Wenglor、精量电子、魏德米勒、万可、美卡诺、奔泰等都将以大面积展台展示其最新的产品、技术和解决方案，涉及的产品包括连接技术、运动控制、变频器、IPC、PAC、自动化软件、工业电脑、工业以太网、PLC等。全面的展示，工业自动化和工厂自动化的完美结合，又将为自动化技术应用和产业升级带来新一轮热潮。
与此同时，展会期间汉诺威公司还联合了众多专业机构举办一系列专业级自动化系列研讨会，无论是权威性还是覆盖面，均值得观众们到场一听，包括：与工业机器人展区配套的“2008国际机器人与自动化研讨会”、为工业无线技术主题专门筹办的“工业自动化和控制环境下的无线技术和无线网络的开发和应用论坛”、已成功举办六届的“MES（制造执行系统）开发与应用研讨会”，以及“火电厂清洁燃煤控制及优化技术研讨会”等。活动都将汇集业界专家和权威人士围绕主题涉及工厂自动化与重点应用行业展开精彩分析与报告，为工业应用的发展开创一个学术与技术结合、研发与应用相互促进的平台。
2008 工业自动化展由德国汉诺威展览公司、汉诺威展览（上海）有限公司和上海世博（集团）有限公司联合承办。展会将与中国国际工业博览会旗下另两大工业主题展 ——数控机床与金属加工展、能源展同期在上海新国际博览中心举行。三大工业展会的联动效应将进一步为中国乃至亚太地区未来的工业发展推波助澜，也必将为三大工业展参展商与专业观众带来更多的交流与合作。
低压接触器占据了大部分的市场份额
低压接触器作为传统的低压电器产品，已经非常成熟。低压接触器产品本身的制造工艺并不复杂，技术含量相对较低，加上充足的市场需求，催生了数量众多的低压接触器生产厂家；而不同负载电流的低压接触器在价格上也表现出了较大的差异性，价格覆盖了从十几元到几千元的区间。企业想要进入低压接触器市场并从中获益，需要对目前大陆低压接触器市场有比较充分的认识，包括主要应用行业、各行业产业链、潜力行业等方面。
根据北京捷孚联合咨询有限公司（JFUnited）最新调查报告《2008年中国大陆低压接触器市场调查报告》显示：较低的进入门槛、较低的品牌集中度、旺盛的市场需求、良好的市场前景是投资低压接触器市场的积极因素；而随着行业竞争的日益激烈，产品同质化、狭小的利润空间也是投资者不得不考虑的重要因素。
在该报告中，捷孚联合研究了电力、机械、石化、冶金、轨道交通等主要的按钮细分应用市场，并对各细分应用市场的产业链做了相应的分析，并从市场集中度、价格竞争格局等方面指出了上述细分市场目前的竞争状况；同时，报告还对不同市场份额的企业从品牌、渠道、物流、重点细分市场方面做了针对性的分析。
JFUnited调查报告显示：2007年中国大陆低压接触器市场规模达到47.6亿元，并且在未来的几年里保持较为良好的增长势头。低压接触器目前的主要应用集中在机械、电力两大领域，约占总销售额的 72.5％；而这两个行业也保持了较快的增长势头，因此，在电力和机械领域占有较好的资源是各主要企业比较重视的工作。
低压接触器的市场集中度不高，尤其是在低端产品市场。。施耐德目前在大陆低压接触器市场占有较大的市场份额（约10%），而其他企业的市场份额均在7%以下。前5家企业只占市场总容量的35.1%，其余的64.9％则被众多的低压接触器生产厂商分享。
目前大陆低压接触器很大一部分由低压成套设备厂家所购买，而这些企业对价格比较敏感。因此大陆低压接触器市场的价格普遍偏低。目前大陆低压接触器的中高端市场基本被外国品牌占据，大陆大多数企业的产品定位于低端市场，竞争激烈。不过，整体市场竞争的加剧并不能掩盖某些细分市场良好的增长给企业带来的收益的增加。低压接触器的细分应用行业主要是传统行业，这些行业的发展是低压接触器市场发展的前提。低压接触器市场受需求行业发展的影响较大。
报告中，JFUnited对低压接触器产品的总体市场和主要细分应用市场的供需情况做了深入分析。发电装机容量的快速增长、机械产品产量的大幅度提高、石油化工及冶金投资的增长都对低压接触器的未来增速有所影响。从细分应用市场来说，电力、机械、石化、冶金、轨道交通等领域表现出了不同的采购特点，这正是低压接触器生产企业要在竞争中站稳并提高市场占有率所要抓住的重点，也是新入企业所必须掌握的。
现在，低压接触器产品已经非常成熟，目前低压接触器市场上的主要企业大部分在上世纪90年代成立或者进入中国大陆，并占据了大部分的市场份额，这些企业均有较强的实力。但这不表示新进入企业就没有生存机会，在所调查企业中仍然有近几年进入该市场并获得较好业绩的企业存在；这些企业正是发现并抓住了低压接触器市场潜在的需求而获得成功的。目前，低压接触器产品差异性不大，多数厂商的产品可以相互替换，因此抓住细分应用行业的需求是企业扩大市场份额的重要途径。
PLC在压缩机联琐保护系统中的应用
计算机和网络技术的飞速发展，引起了可编程控制器结构和性能的变革，可编程控制器已经深深介入机械制造、电气控制以及生产过程控制等各个领域中。本文叙述可编程控制器在压缩机联锁保护系统中的应用，着重阐述了可编程控制器控制系统硬件和软件的应用。
关键词:PLC联锁压缩机
引言：
可编程序控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应性强等一系列优点。近年来，它在工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面的应用越来越广，成为现代工业控制的三大支柱之一。其紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格、强大的指令以及较高的可靠性和简便的维护,近乎完美的满足了小规模的控制要求。压缩机组是动力的核心，从避免事故和对机组保护的角度考虑，对机组的温度、压力、和防喘震等都设计了严密的联锁程序，在机组正常运转过程中，一旦有控制参数超标或有危害机组安全的因素，控制系统都要按照联锁保护程序做出相应的处理。PLC处理功能强大、扫描速度快，抗干扰能力强，在机组的联锁保护系统中得到了广泛的应用。本文以聚丙烯生产中制冷降温的冰机为例介绍PLC连锁保护设计和应用。
一、联锁保护的的必要性和压缩机的控制要求
联琐保护的主要作用是当机组在启停和运行过程中发生危及设备和人身安全的故障时，自动采取保护或联锁措施，防止事故产生和避免事故扩大，从而保证机组的正常启停和安全运行。是通过对设备工作状态和机组运行参数的严密监视，发生异常情况时，及时发出报警信号，必要时自动启动或切除某些设备或系统，使机组维持原负荷运行或减负荷运行。当发生重大故障而危及机组设备时，停止机组（或某一部分）运行，避免事故进一步扩大。在上述的压缩机控制中，当温度高于70℃、入口压力低于1Mpa、机组润滑油压力低于 0.5Mpa、出口压力高于9Mpa或者操作员按下紧急停车按扭时，PLC启动压缩机联锁保护程序，机组停止运行。
二、硬件配置
１、ＰＬＣ硬件
PLC选用西门子S7-300，S7-300属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。在冰机控制系统的PLC硬件配置中，电源选用PS3075A电源模块，CPU选用标准型315-2DP。数字量输入模板选用 SM321DI16×24VDC，数字量输出模板选用SM322DO8×24VDC/0.5A，模拟量输入模板选用SM331AI8×12位，模拟量输出模板选用SM332AO4×16位。
2、人机界面
操作界面上配置触摸屏。选用5.7″的LCD显示屏，具有操作简单，显示直观的特点，可直接触动屏幕进行操作。触摸屏内置通用端口，可通过串行通讯电缆直接与计算机及其它含有RS-232C端口的设备相连。
在本套生产线的实际应用中，为人机界面设置了生产线运行状态显示、I/O监控、手动操作、设备自动运行指示及故障报警和报警帮助等多个画面，并应用了操作人员等级密码设定等功能。
三、软件设计
1、软件运行
用户写好程序并下载到PLC后，一旦开机运行，PLC 就循环执行用户程序。OB1是用于循环处理的组织块（主程序），它可以调用别的逻辑块，或被中断程序（组织块）中断。在起动完成后，不断地循环调用 OB1，在OB1中可以调用其它逻辑块（FB,SFB,FC或SFC）。循环程序处理过程可以被某些事件中断。在循环程序处理过程中，CPU并不直接访问 I/O模块中的输入地址区和输出地址区，而是访问CPU内部的输入/输出过程映像区，批量输入、批量输出。
２、测量参数运算
PLC从传统的继电器回路发展而来，最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力，PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。随着科技的发展，控制技术的突飞猛进，PLC发展到今天，已经全面移植到计算机系统控制上了，已经具备了强大的模拟量处理能力。对于机组控制，前期由于PLC模拟量处理能力的局限，大部分模拟量参数的控制都采用开关，如压力开关、液位开关等。这些开关大部分是机械式的，或者是通过设定器设定报警点，从而转换成数字量。这样往往控制精度相对较低，难免有误动作。随着PLC模拟量处理能力的强大，模拟量处理模块的产生，可以把测量变送器的信号直接引入PLC处理模块，在程序中写入联锁动作点。大大的提高的控制精度，减少了误动作。
对于上述机组控制，压缩机出口压力控制，通过压力变送器传输4-20mA信号直接引入模拟量输入模板SM331AI8×12。CPU只能以二进制形式处理模拟量，模拟量输入模块用于将模拟过程信号转化为数字形式，模拟量输出模块用于将数字输出之转化为模拟信号。在模块的硬件配置和软件的设置中写入相应的参数，就可以写入处理程序。根据本压缩机的控制要求，压缩机出口压力变送器量程是0～10Mpa，如果出口压力超过8Mpa，PLC输出报警，蜂鸣器响，当出口压力达到9Mpa时，为了压缩机的安全，就要打开泄压阀门，模拟量输入地址为PIW256，PLC报警输出点地址为Q2.0，泄压阀门控制输出地址为Q2.1，程序如下：
压缩机温度也是压缩机联锁保护中很重要的参数，对于温度的测量，直接采用热电阻，把测量的欧姆信号引入模拟量输入模板SM331AI8×12，设置好相应的硬件参数后，写入联锁动作程序，对于上述压缩机控制，如果温度达到70℃，为了防止事故的发生，则停止压缩机，温度输入点地址为PIW260,压缩机停机控制地址为Q2.2。
３、连锁保护程序
在机组具备开机的状态下，操作员按下开车按扭，压缩机自检没有报警信号后，启动运行。在压缩机运行过程中，PLC程序循环扫描控制参数，严密监控压缩机状态，当温度高于70℃、入口压力低于1Mpa、机组润滑油压力低于0.5Mpa、出口压力高于9Mpa、操作员按下停止或紧急停车按扭时，压缩机自动进入联琐程序，调用联琐处理子程序或根据事故级别直接停止压缩机的运行，实现设备自保和防止事故的进一步扩大。下面是压缩机启停联琐运行的一段程序。
四、总结
PLC内部资源极其丰富，内部存储器（软继电器）数量往往数以千数。
PLC采用“软器件”、“软触点”进行联锁，它并不改变PLC外部电路的结构，因而不存使电路复杂化的问题。而这种联锁本质上是增加PLC运算的条件，使得PLC在进行输出之前需要进行更多的安全可靠性判断，从而使系统的安全可靠性得到提高。通过系统保护程序的开发与运行，使PLC能及时感知系统的故障或存在的事故隐患，并通过保护程序做出相应的反应，以防止事故发生或扩大，更好的保护人身和设备的安全。
西门子自动化系统集成伙伴高级管理培训在长沙成功举办
2008年5月底，由西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团自动化系统部行业业务拓展部门主办的 “西门子自动化系统集成伙伴第四次高级管理培训-卓越的领导力!” 在长沙拉开帷幕。
该活动受到了自动化系统集成伙伴的密切关注，22位来自各个行业系统合作伙伴的高层领导应邀参加。在活动首日的欢迎会上，自动化系统部总经理斐德思先生致了欢迎词，并与行业业务拓展部经理张劲松先生共同就即将在中国开始执行的西门子全球合作伙伴计划作了全面介绍。这项推广计划将大大增加自动化系统集成伙伴的国际竞争优势和技术能力，因此得到了与会人士的充分认可。
在接下来的两天中，自动化系统集成伙伴的高层领导在西门子管理学院高级讲师的引导下共同探讨了现代企业管理领导技能的重要性，体验了在重大项目中领导行为对组织任务的影响，并分享了管理者成功的领导经验。
此次活动不仅提高了自动化合作伙伴高层领导的管理与领导能力，加强了合作伙伴与西门子的联系，也对西门子全球合作伙伴计划的进行起到了巨大的推动作用。
奥运会开幕见证中国智能建筑行业的发展
2008年8月8日是不平凡的一天，北京奥运会开幕式聚集了全世界的目光。目前，各项奥运会项目已陆续举行。奥运会的成功举办，是中国人的骄傲；绿色奥运场馆的成功建设，是中国人见证着中国智能建筑行业的发展。综合布线、楼宇自控、、智能家居等子系统已经成功应用到奥运场馆与奥运村的建设当中去。
楼宇自控：打造智能化场馆
从江森自控中标北京奥运会标志性项目国家体育场、西门子为国家游泳中心提供集成化弱电解决方案、霍尼韦尔智能系统为国家体育场提供舒适环境，楼宇自控行业内的三大品牌为打造智能化场馆提供了良好的技术与产品的支持。同时，其他楼控厂商的产品也纷纷应用到场馆建设当中去，楼宇自控为奥运场馆、奥运村打造了一张世界级的“绿色名片”。楼宇自控作为智能建筑的重要组成部分，准确地控制与协调各个子系统设备，为运动员与观众提供了舒适智能化的保障。
安防：成功举办北京奥运会的根本保障
技术方面，RFID助力北京2008奥运会、现代化监控系统应用方案等新技术应用到了奥运安防当中；产品方面，霍尼韦尔、天地伟业、通用电气等企业的安防产品已经应用到奥运项目中。由于奥运会对公共安全问题的重视，安防行业获得了宝贵的发展契机，安保是成功举办北京奥运会的根本保障。在场馆建设初期，北京奥运场馆安防负责人员已经对五十五个奥运场馆的设计方案进行安全把关，将监控探头、报警装置等一系列高精尖的安保系统与新建或改建的奥运场馆同步建设，本届奥运会将会是一个安保完善的奥运会。
照明：展现场馆的璀璨夺目
“鸟巢”的璀璨夺目和赛事场地的标准照明都是科技和专业的结晶，照明产品的设计和生产，都以体现“绿色奥运”的理念，实现功能、环保、节能和艺术的有机结合为出发点。国内外的照明厂商的产品都应用到不同照明场景中，值得一提的是中国本土照明企业的产品也展示出了良好的制作工艺与性能，使奥运会同时成为展现国内照明企业高速发展的平台。中国照明行业相对国际起步较晚已是个不争的事实，对于中国照明行业的奥运表现与未来发展专家与行业人员都颇具信心。
综合布线：光网络连接，营造数字城市
北京奥运会的信息系统是有史以来最为庞大复杂的，仅场馆综合布线支出就达到5000万元人民币。为保证北京2008年奥林匹克运动会成功，北京2008年奥运会委员会和国家体育总局对“国家奥林匹克体育中心综合体育馆”、“首都体育馆”的通信及计算机网络系统进行全面改造，充分向国际奥林匹克体育组织和全世界人民展示中国的现代化通信技术水平。另外，北京奥运会将成为历史上第一次采用高清电视直播的奥运会，相关的高清电视信号传输服务。为了打造数字化奥运场馆建设，综合布线厂商功不可没。
购物车 Shopping Cart
-
Your shopping cart is empty.
Visit the shop
-