SIMATIC控制系统在石油钻井中的应用
摘要(Abstract)随着电驱动钻机在油田应用的普及,作为其控制核心的PLC及其通讯应用的越来越广泛.本文结合石油钻井设备控制系统的具体实例,概括了利用西门子SIMATIC300进行系统集成的设计方法。
1 引言
该项目使用SIMATIC控制系统应用在 ZJ30DB、ZJ50DB、ZJ70DB变频电动钻机上。选用西门子SIMATIC300系列CPU作为变频电动钻机的控制核心,PLC与变频器的通讯采用Profibus总线。由于高可靠性及野外操作对维修带来的复杂性要求,系统具有冗余备份和远程监控功能。
2 系统介绍
该钻井设备布置分为五个区域:钻台区、泵房区、动力及电传动区、固控区、油罐区。钻台区布置有绞车、转盘、顶驱、司钻室、司钻偏房等,为危险作业区,整个区域的电气均要求防爆。泵房区布置有泥浆泵组、电动灌注系统及钻井液管汇;动力及电传动区布置有柴油发电机房、气源净化装置房、辅助发电机房和电控房;固控区布置有泥浆循环罐、泥浆净化设备及套装水罐;油罐区包括油罐、泵、管线。由于钻台区为危险防爆区域,按照国际及国家有关标准,其他区域距离井眼的长度至少在50米以上。整套PLC控制系统分别布置在电控房和司钻室,其中电控房内包括两台相互冗余的CPU和一套ET200M,司钻室包含一套ET200M。电控房内布置有:PLC控制柜、发电机柜、整流柜、 VFD柜及MCC柜。司钻室集钻机机电、气、液控制于一体,除了包含一套ET200M的电控柜外还包括主控制台和辅助控制台,具有钻机操作和钻井参数实时显示、电气系统运行监控与显示、声光报警、故障指示等。控制系统可以完成对5台600kW以上电机(其中包括3台泥浆泵电机、1台绞车机和1台转盘电机) 的控制和相互之间的联锁控制;还包括对发电机柜、整流柜及钻台传感器的数据采集、控制和报警、故障显示。在钻井过程中,对绞车和转盘的可靠性要求较高,如果绞车或转盘发生故障,在短时间内不能修复,则有可能造成井壁坍塌的大事故,因而系统具有冗余备份的功能。
3 控制系统构成
控制站具有冗余备份功能,由两个 SIMATICCPU315-2DP模块构成;采用ET200M将现场输入输出点通过Profibus总线连接到控制站,并通过Profibus总线与5 台ABB变频器通讯;经理室采用SIMATICWINCC软件通过S7协议与控制站通讯;并在控制站通过MPI口外接SIMATICTC35T以实现远程维护。
4 系统功能
整套钻机的钻井工艺概况如下:
绞车装置主要用于起升、下放井架、底座、大钩及钻杆;转盘装置用于钻杆的上扣、下扣以及旋转钻杆带动钻头切削岩石;泥浆泵装置将高压泥浆通过管汇注入钻头,不仅起润滑、冷却钻头的作用,还将夹杂着岩石碎屑的泥浆带回泥浆净化系统以便重新使用。
整个钻机系统的功能主要包括:
(1)通过Profibus总线,实现S7-300CPU与ABB变频器之间的通讯,以完成对相应电机的控制。
根据传递参数数量确定PPO类型,编写相应的通讯程序。对关键钻井工艺过程实现安全联锁,若发生故障,在操作台面板上给出声光报警,并在MP370显示面板上给出报警或故障提示。
由于方案是初次使用西门子公司的PLC控制系统,整个系统的通讯采用Profibus电气网络,系统中的司钻室距离电控房较远(60m),系统初始设置通讯速率为1.5Mbps,但在现场调试过程中发现设置在司钻室的分布式I/O从站时常有通讯中断现象,而按照设计要求位于总线终端的中继器和总线连接器的终端电阻都置于“ON”位置。这让现场调试、故障查找及排除花费了较长时间。但按照手册查找,通讯速率应可达12Mbps,系统中设置通讯速率为1.5Mbps通讯应该可靠,但将波特率降低至 500kbps,系统长时间运行安全可靠,再无通讯故障现象发生。这说明系统的通讯质量存在问题。经分析,从电控房到司钻室的通讯线受到动力线的干扰较大。
如何根据网络的拓补结构、总线的硬件连接情况确定系统可靠安全运行的通讯速率以及如何优化,这些困扰摆在我们面前。目前,西门子公司已推出用于检测Profibus系统通讯质量的专用仪器,根据监测结果来改善拓补结构和硬件接线,便于设备安装、调试、故障定位与维护;另外,从性价比方面考虑,采用光纤通讯也是一种可行方案。从现场设备的调试和运行情况来看,SIMATICPLC控制系统的可靠性和灵活性有目共睹,相信我们会有更多的设备来使用SIMATIC控制系统。
(2)泥浆泵控制:操作员操作司钻室的面板通过ET200M的 Profibus-DP将信号传递到控制站S7-300CPU模块,控制三台泥浆泵的风机、喷淋泵、泥浆泵主电机的启动、停止、速度给定以及相关的联锁保护。由于电机功率较大,要求强制风冷。泥浆泵风机启动后,当其风压开关闭合即建立风压时,方可启动泥浆泵主电机。
(3)绞车控制:使用脉冲编码器通过FM350模块计算大钩高度,对最高位、最低位进行限位,防止“上碰下砸”;具有“自动控制”功能,可根据速度给定手柄的位置确定是否处于自动区域(手柄全行程的 0~20%,80%~100%),处于自动区域可自动控制大钩的运行速度以及停止位置;可选择高速、低速、超低速三种速度选择范围以适应不同工况;在起升、下放井架、底座时由于负载重量比较大,使用“超低速”速度选择方式(0~60rpm),而且在起升、下放时,系统具有能耗制动功能,使得操作平稳、可靠。
(4)转盘控制:采用Profibus-DP协议通讯,可控制转盘变频器的速度给定值、扭矩限定值,并给出变频器过流、过压报警。
(5)软件冗余:当由于供电单元、背板总线、主站、硬件或软件引起的CPU发生故障、冗余备份总线电缆、冗余从站接口通讯中断或冗余从站接口发生故障时,通过 SIMATICSoftwareRedundancy软件-简单的软件机制就可使一个发生故障的主CPU由冗余CPU接管过来,这对主备系统切换时间要求不高、而采用冗余备份系统或其他特殊高可靠性系统不是绝对必要(从性价比方面考虑)的系统是比较适合的。采用这种软件冗余备份方法,可有效地提高系统的可靠性;
(6)远程监控:通过GSM无线通讯网络可实现远程监控。由于石油钻井设备应用现场的特殊性(可靠性要求高,生产现场比较偏僻、环境恶劣),现场服务不可能迅速快捷,维修成本相应较大。在远程终端通过 SIMATICTELESERVICE软件,可在线实时分析故障原因并实现远程软件升级。这样可更有效地使用资源、提供快捷服务、大大较少维修费用和维护时间、增强了设备的经济性;
(7)人机界面:两个人机界面显示面板分别设置在电控房和司钻室。通过PROTOOL软件组态,显示设备运行状态以及各个电机的运行逻辑状态,监控现场设备的运行,设有故障页显示,便于故障定位和维护。
(8)历史归档及报表打印:由设置在经理室的PC机完成。采用SIMATICWINCC软件编制,使用Microsoft公司的SQLSERVER作为数据库管理的工具,VISUALC实现对历史归档数据的查询、动态画面的组态,可实现报表、趋势、报警打印功能,为管理人员分析数据提供帮助。
5 结束语
整套系统实现了钻井设备的分布式集中控制。设置在电控房内的S7-300CPU,通过现场的分布式I/O模块采集设备状态、控制现场设备的运行,具有复杂程序控制和常规联锁保护功能,并通过两台显示面板实现现场设备的运行状况的可视化,系统还具有历史归档和报表打印功能,使整个系统具有较强的技术优势和竞争力。
西门子S7-200CN PLC服务奥林匹克网球中心
奥林匹克网球中心位于奥林匹克森林公园内,是北京2008奥运会指定场馆。为了实现“绿色奥运”,打造节约型、节能型比赛场馆,网球中心主要采用了自然通风、建筑外遮阳技术、保温技术、热回收、环保型制冷剂、土壤源地源热泵、空调水系统变频技术、中水回收回用、太阳能、污水零排放等设施。其中,西门子自动化与驱动集团为场馆的太阳能设备提供了技术支持。
西门子产品S7-200CN PLC以其功能的全面性赢得客户的信任,投入使用于为前来参赛的网球运动员准备的太阳能热水器淋浴设备中,控制水泵和阀门的定时开启以及热水器水温得设定,保证了热水器设备的优良性能和稳定系统。该产品为网球运动员提供了方便,确保了奥运会的顺利进行。
太阳能为可再生能源,取之不尽、用之不竭,而且其使用不产生污染物,对环境的影响小。充分利用太阳能资源响应了“环保奥运、节能奥运”的口号。因此,西门子提供产品和技术支持的太阳能热水器控制系统为“绿色奥运”做出了贡献。

奥林匹克网球中心
S7-200CN新样本发布
经过西门子自动化与驱动集团自动化系统部工厂自动化低端组产品经理和来自德国总部ASSMMPMP2的共同努力,新一代S7-200CN产品样本手册已于四月发布。

新一代S7-200CN产品样本大量运用图片及应用方案的方式,形象而生动地向客户介绍S7-200CN的产品特性及技术亮点。与以往的样本相比,此次新样本更加注重以卡通画的方式介绍产品亮点,通俗而形象的方案应用介绍便利了中国客户,尤其新客户对S7-200CN的了解和认识,能够快速而形象地让客户了解S7-200CN的产品主要性能。此次产品样本,更多的考虑到了样本作为售前的一种重要资源的特点,能够让客户在短时间内对S7-200CN有一个深入的认识。
S7-200CN产品久经考验,在中国市场备受好评。此次新样本的发行,将更加有助于S7-200CN在中国的产品宣传和市场推广。
中国液态食品加工包装技术国际论坛2008成功举办
由香港思蒙得咨询研究机构和上海远谷投资管理有限公司联合主办的“中国液态食品加工包装技术国际论坛
本届论坛为期两天,吸引了来自乳品、饮料、啤酒等液态食品加工生产企业的100余名决策人士参加,专业化的组织以及专业观众的质量使参会商们对本次论坛获得了一致的认可。DrinkTek China Forum,为液态食品的加工生产企业和设备供应商的高端人士提供了一个面对面广泛的交流平台,是2008年行业极具影响力的盛会之一。
西得乐集团是世界上水、软饮料、牛奶、敏感性饮料、食用油、啤酒及酒精饮料等液态食品包装解决方案的主要供应商之一。西得乐集团设计、制造、装配、供应及出售采用以下三种主要包装类别包装液态食品的配套包装生产线:玻璃瓶(一次性使用并可回收)、塑料(PET、HDPE与PP)及饮料罐。
作为自动化和驱动领域的世界先驱-西门子自动化与驱动集团(A &D)是西门子股份公司中最大的集团之一,是西门子工业领域的重要组成部分。集逻辑控制、工艺控制、及运动控制于一体的高性能运动控制器-SIMOTION,集VIF,矢量,伺服控制于一体的高性能驱动器-SINAMICS S120已被广泛应用在袋式包装,无菌液态奶包装,饮料灌装,码跺,膜包机,贴标机上,西门子能为广大的包装机械用户提供全面的自动化解决方案。本次论坛中,针对“饮料、啤酒企业包装线的优化之道、小型自动化的解决方案和运动控制解决方案” ,西门子包装和印刷行业业务发展经理-张春林、华东区产品推广经理-隋刚和应用支持工程师-宋柏春分别做了精彩演讲。
博世力士乐作为德国博世集团的全资子公司,是全球工业技术市场的领先供应商,在传动和控制领域声誉卓著。凭借一流的产品和丰富的应用经验,博世力士乐为中国客户提供现代、高效和灵活的完整解决方案。博世力士乐包装行业解决方案IndraMotion在帮助食品、烟草、饮料、化妆品和药品生产商解决在增加产能、降低成本的同时,不仅涵盖了从驱动到控制的所有产品,更重要的是向终端客户提供专门针对于包装行业所开发的技术功能包。
嘉洛斯亚洲有限公司是应用在塑料注射和挤出行业的液体色油的领先的跨国供应商。亚太区商务经理Steven Horrocks 出席并做了“PET添加剂的独特应用”精彩演讲,进一步阐释了添加剂的使用不但能提高PET作为一种包装材料,并能进一步保护饮料免受环境影响的主要原因。
马肯-依玛士是DOVER集团的全资子公司,是产品标识和追溯解决方案的世界先导,提供全系列的可靠创新喷码、热转印、激光、打印贴标系统和RFID射频识别系统。本次论坛中,马肯-依玛士大中华区市场总监-陈南带来了“液态食品的标识整体解决方案”的精彩演讲。
伟迪捷(上海)喷码机有限公司系产品标识领域中世界一流的喷码、贴标设备、激光编码系统、墨水及零配件的制造商。作为小字符喷码技术、大字符喷码技术、热转印技术(TTO)及激光打码技术的专家,伟迪捷在世界各地安装了27.5万多台设备。这次会议,伟迪捷公司带来了VJ 1510小字符喷码机在会场展示。VJ 1510小字符喷码机秉承了伟迪捷“可靠稳定,轻松实现无故障运行”的设计理念,伟迪捷同时还有EXCEL UHS高速喷码机,高速运行下稳定可靠,轻松实现电子监管码的标识需求。
本次论坛还得到了克朗斯、康耐视中国、浙江拓峰科技有限公司、上海博特莱包装有限公司、普立万聚合体(上海)有限公司、金泰喷码科技(厦门)有限公司等公司的大力支持和赞助。
国内知名液态生产企业踊跃报名参与本次论坛,主办单位别具一格地针对参会嘉宾开展了免费的“商务之旅”。前来参会的液态生产企业有:可口可乐(中国)、百事可乐、伊利集团、杭州娃哈哈、旺旺集团、光明乳业、三得利投资有限公司、蒙牛乳业、乐百氏、农夫山泉、上海碧纯饮用水等国内知名企业的高端人士莅临参加。
“中国液态食品加工包装技术国际论坛
低压电器行业有望告别无序竞争
日前,商务部正式批准中国机电产品进出口商会成立低压电器分会,我国低压电器行业将开始走上统筹经营集中管理的发展道路。
“低压电器分会的成立,对于我国低压电器行业在进出口和技术创新方面都具有重要的指导意义。”中国机电产品进出口商会机械行业一部主任孙广彬在接受本报记者采访时表示。
低压电器分会应时而生中国机电产品进出口商会统计显示,中国低压电器行业经过50多年的发展,目前已经形成比较完整的产业体系,产值约200亿元,具有规模以上的生产企业约2000多家。
孙广彬向记者介绍,总体而言,同国际工业发达国家比较,我国低压电器行业仍存在相当大的差距,“主要表现在:首先,企业规模偏小,且数量过多。目前我国低压电器生产企业由建国初期的数百家,发展到现今的2000多家,企业数量过多,导致经济资源过于分散,缺乏效率。第二,区域结构趋同,重复建设严重。我国低压电器地区产业趋同化现象严重,低水平重复建设,造成产品生产过剩、能源、原材料利用率低、经济效益低下、恶性竞争等后果。另外,我国低压电器行业缺少一批技术装备先进、生产规模大、产品质量好的企业,缺少参与国际市场竞争的自主的名牌产品,产品设计、耐用及环保、造型美观等方面也存在不足。”
据了解,低压电器分会将在机电商会的领导下,收集低压电器市场信息和情况,研究、制订低压电器进出口的营销战略及策略;制订低压电器行业相关产品的进出口技术指南;定期向行业发布委员会活动情况;根据低压电器进出口的要求和市场情况,定期对进出口价格进行预测;向政府有关部门反映企业的要求及建议,对违规企业提出处罚意见;组织行业参加国际会议、出国考察、国际展览等“走出去”活动。
科技创新迫在眉睫从20世纪90年代中期开始,我国低压电器产业产品开发、设计逐步采用计算机辅助设计、辅助制造和分析,但行业整体技术水平提升缓慢。从市场情况看,我国生产的中、低档低压电器基本上占据了国内绝大部分市场,但国产高档低压电器除个别产品可与国外同类产品平分秋色外,其他国产高档低压电器国内市场占有率仍然很低,国内市场对高档低压电器的需求主要靠进口来满足,“十一五”期间高档低压电器产品的进口仍将会保持一个快速增长的态势。
7月,中国海关总署发布了低压电器进出口统计数据。出口方面,我国低压电器二季度出口额为35.88亿美元,比上年同期增长25.03%.6月,出口额为6.38亿美元,同比增长20.24%.进口方面,我国低压电器二季度进口额为48.75亿美元,比上年同期增长19.66%.6月进口额为8.23亿美元,同比增长 15.31%.看似繁荣的数据背后,实则低压电器行业目前面对的尴尬与无奈,“近来人民币大幅升值、原材料价格上涨、劳动力成本上升等因素对于低压电器产品的出口极为不利,我国低压电器产品最大的优势———价格优势已经岌岌可危。”三信国际电器公司董事办负责人黄静平在接受本报采访时忧心忡忡地表示。这种担忧,并非个别现象,而是折射了低压电器行业整体面临的困境。黄静平认为,扭转不利局面的关键所在是科技创新。
另一家低压电器行业领军企业正泰集团股份有限公司董事长南存辉也表示:“创新,意味着风险;自主创新,意味着更大的风险。我们既要有激励成功的胆识,又要有接受失败的勇气,更要有尊重失败的胸怀!”目前,正泰研发经费始终保持在年销售额的3%至5%左右,每年开发新产品近100项,其中10%达到国外产品的同期水平,20%—30%处于国内领先地位。在被视作“山羊对大象”的与美国通用电气的合作中,正泰也以创新能力赢得了合作方的尊重。
政府、协会、企业同心协力单个企业的创新行为,并不能改变我国低压电器行业整体技术落后的现实。据中国低压电器网调查,我国低压电器行业开发投入与国外著名公司相比差距甚远,个别领域达到近100倍之多。知识产权局的资料显示,在近几年低压电器产品申请的发明专利中,外国公司占80%以上,我国低压电器拥有自主知识产权的产品不多。国际低压电器市场竞争愈演愈烈,各国企业都在加大投入力度介入低压电器领域,激烈的竞争和市场转换都直接威胁着我国企业市场的发展。
针对这样的现状和问题,低压电器分会有关负责人表示,政府、进出口商会、企业应共同努力,进一步调整低压电器产品结构,淘汰工艺落后、体积大、能耗高又污染环境的产品,实现多种形式的联合开发,扩大智能化、机电一体化产品的生产。
谈到低压电器行业未来的发展趋势,孙广彬介绍,随着技术不断创新,尤其是电子、微电子技术和计算机的迅速发展,低压电器在原有产品继续完善性能、功能、提高质量的同时,将产生一批新型产品。未来低压电器产品将向智能化、电子化、组合化、模块化方向发展,不断提高产品的可靠性和产品质量。
「名词解释」
低压电器是一种能根据外界的信号和要求,手动或自动地接通、断开电路,以实现对电路或非电对象的切换、控制、保护、检测、变换和调节的元件或设备。低压电器可以分为配电电器和控制电器两大类,是成套电气设备的基本组成元件。在工业、农业、交通、国防以及电力行业中发挥着重要作用
西门子:跟上中国发展节拍
尽管有宏观经济层面的种种不利消息,尽管有欧美不景气带来的需求下滑,但西门子对中国市场的热情依旧,甚至,比以往更为积极主动.日前,作为其主要盈利部分的自动化与驱动集团召开了一场有800人参加规模空前客户、代理商峰会.而此前,如此规模的峰会只在美国和欧洲举行过屈指可数的几次.
"如何应对新挑战"成为这个名为"2008西门子自动化峰会"的核心议题.而与之相伴的,则是迫在眉睫的节能、产品生命周期管理、数字化工厂等诸多话题,这些也暗合了当前中国制造业如何转型升级的历史命题.
据预测,2008年,中国工业领域的增长速度将达到15%,而随着中国经济的快速增长和城市化、工业化进程,制造业以及相关的工业领域面临着巨大挑战–人们需要更多清洁环保低能耗的产品,以及环境和资源的最小代价,这也是对传统意义工业化截然不同的认识.
作为全球工业企业巨擘,西门子对中国提出的走"新型工业化道路"理解并不亚于许多本土大型国有企业.而对中国目前正在经历的产业升级,制造业如何突出重围,有着更为深入的研究.西门子中国执行副总裁何维克表示,中国制造正在面临的问题有,产品多样性和客户需求多样性的挑战;企业基于严格标准和质量前提的快速响应能力的挑战;能源和原材料的日益短缺和人工成本增加带来的挑战;日益苛刻的安全、环保要求和可持续性发展;从中国制造到中国创造的转变;加入 WTO后国内企业与国际市场接轨等等.
这一系列问题都需要工业化参与者拿出自己的解决之道.何维克从西门子的视角给出了他的解决方案:用工业自动化技术,造就现代化"数字工厂";节能降耗,提高生产力,提高企业核心竞争力;在生产线、质量管理和服务管理等方面采用国际标准;自主创新,加强产品生命周期管理.
听起来似乎有些枯燥,但具体到企业运作,或许就变得清晰和生动起来.比如节能,西门子节能中心的战京涛描述了他们如何帮助中国企业节能减排等一系列生动案例.他分析说,随着经济的突飞猛进,中国对能源的需求还将变得更为巨大,能源正成为影响中国经济持续发展的关键因素.目前西门子在中国成立了节能中心作为对内对外的接口,其目的就是将各个业务集团的节能产品及技术进行整合并将其推向市场.在谈到建筑节能问题时,战京涛说,全球约40%的能源成本发生在建筑物上.西门子通过改善隔热和照明、采用更加先进的热暖通风系统和楼宇自控系统等,节能减排成效更加显着.西门子在北京和上海建设的西门子总部大楼都采用了环境友好型设计,与中国规模相当的普通办公楼相比,节省近1/3的能源.
此外,2007年西门子收购了UGS,此项收购使得西门子成为第一个为制造业提供端到端的软件和硬件组合的提供商.从此,他们就可以把数字化工厂方面的优势与工业自动化领域的专有技术结合起来,让客户的流程变得更快,并降低了成本.
和中国发展脚步合上拍子,成为越来越多跨国公司追求的目标,唯其如此,他们才可以更多地成为中国发展战略布局的一员,而这和仅仅着眼于产品营销层面的发展策略有着明显的不同.
低压电器业进出口逆差
从中国机电产品进出口商会获悉,低压电器产品近年来发展迅速,预计2010年我国低压电器销售额将达到400~500亿元,不过国外知名低压电器企业正在觊觎我国中低端市场,通过各种手段积极抢滩,导致我国低压电器进出口处于逆差。
为此,商务部于近日正式批准中国机电产品进出口商会成立低压电器分会,来规范协调低压电器行业的发展。
受技术壁垒影响大
商会有关负责人表示,从市场情况看,我国生产的中、低档低压电器基本上占据了国内绝大部分市场,但对高档低压电器的需求主要靠进口来满足。
近年来,我国低压电器进出口方面一直处于逆差状态,根据海关统计,去年我国低压电器出口额为63.39亿美元,比上年同期增长25.90%;进口方面则为87.51亿美元,同比增长20.22%。
目前,我国低压电器相关出口企业2000多家,主要集中在沿海的广东、浙江和上海等省市。
商会负责人表示:“目前我国低压电器生产企业中,年销售收入和总资产均在 5亿元以上的大型企业不到10家,绝大多数都是中小企业,导致企业缺乏规模经济和竞争力,也导致经济资源过于分散,缺乏效率。”
在出口方面,低压电器受到欧美技术壁垒的影响也较大,行业缺乏规范,有些混乱。本次低压电器分会的成立,有助于规范该行业的进出口。
据悉,低压电器分会的主要工作包括收集低压电器市场信息和情况,研究、制订低压电器进出口的营销战略及策略;制订低压电器行业相关产品的进出口技术指南;定期向行业发布委员会活动情况;根据低压电器进出口的要求和市场情况,定期对进出口价格进行预测等。
外资与本土变频器品牌 谁的竞争力更强?
变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪50年代末,美国通用电气公司推出了电力半导体组件晶闸管(可控硅SCR),给变频技术提供了划时代意义的基础硬件。进入70年代,由于直流电机的调速局限性,交流电机越来越受到人们的青睐。随着市场需求的增长,技术也日益发展和完善。1971 年,美国、德国提出了矢量控制技术,使得变频器的交流调速性能可以和直流调速相媲美。1973年,美国提出了电力电子技术这一新的技术学科,其最大应用领域就是调速传动。1979年,日本采用矢量控制的变频调速系统开始实用化,技术又上了一个新台阶。到了20世纪80年代,由于电力半导体开关器件和微电子技术的进步,变频器性能及可靠性提高,生产成本下降,其应用开始普及。
几十年间,电力电子器件也从最初的SCR(晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管),经过BJT(双极型功率晶体管)、MOSFET(金属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS控制晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管),发展到今天的 IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管),器件的更新促使变频器的应用领域更为广泛,市场规模随之迅速扩大。
步入20世纪80年代,全球变频器技术变革速度加快,走向成熟的变频产品被广泛应用在国民经济的各个行业领域。随着中国变成世界工厂,制造业的快速发展为变频器产品提供了越来越大的市场空间,然而时至今日,国内变频器市场还可以说是外国人的天下,日系和欧美瓜分了80%的市场份额,但近年来台湾变频品牌也有一些强势表现,国产品牌总体仍处于弱势。
国产变频曾经落后国外“10—15年”,近几年的奋起直追下,不仅在技术上有了很大突破,多家国产变频的发展也同国际接轨,具备了相当的企业竞争力。英威腾,易能,安邦信,智光电气等国产变频厂家,凭借价格优势,开始占据越来越多的市场份额,但不可否认真正决定国产变频是否具有竞争力的核心因素还是技术水平。
品种和规格
品种和规格往往反应了一个企业所具有的技术实力的高低。纵观目前市场中的主流变频,欧美品牌通过模块化设计,可以做到很宽的功率段.而我国变频器配套产业的实力相对较弱,国产品牌无论在技术、加工制造、工业设计等方面还是在资金实力方面,都与国外品牌存在一定差距。目前,外资品牌在国内变频器市场的占有率约为80%。本土变频器企业主要生产V/F控制产品。对于性能优越、技术含量高的矢量变频器等产品,国内绝大多数企业还没有开发出成熟的产品。虽然个别表现突出的内资品牌如深圳英威腾、成都希望森兰等,已有同类档次较高的变频器产品问世,但与国际巨头相比,其产品的种类、规格还有待进一步充实和丰富。
外资品牌和本土品牌
中国市场的吸引力也导致台资、外资的介入,例如西门子、三菱、ABB、台湾普传等。到目前为止,活跃在中国市场的外资品牌约为40余个。同时涌现出近百家的内资品牌,这些变频器的生产厂商主要集中在沿海开放省市如广东、山东、江苏等地。目前内资品牌中市场份额最大的如深圳英威腾、成都希望森兰、烟台惠丰等企业06年的销售额都突破1亿元。深圳英威腾、成都希望森兰都推出了矢量产品,其中深圳英威腾不但低压矢量产品的功率规格已经比较丰富,还拥有成熟的中压矢量产品,其综合产品线齐全程度逐步接近国际顶级品牌,满足今后各领域的发展需要。
高可靠性(稳定性)
变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。通常情况下采用变频器运转,随着电机的加速相应提高频率和电压,起动电流被限制在150%额定电流以下(根据机种不同,为125%~200%)。用工频电源直接起动时,起动电流为6~7倍,因此,将产生机械电气上的冲击。采用变频器传动可以平滑地起动(起动时间变长)。起动电流为额定电流的1.2~1.5倍,起动转矩为70%~120%额定转矩;对于带有转矩自动增强功能的变频器,起动转矩为100%以上,可以带全负载起动。
智能化与网络化
在网络化日益普及的今天,与普通的点对点硬线连接方式而言,通过高速通讯网络连接的变频器系统可以最大程度上降低系统维护时间、提高生产效率、减少运行成本。另外,通过现场总线模块,不同型号的变频器以同一种编程语言和通讯协议来与不同功率段、不同型号的变频器进行组态,如功率、速度、转矩、电流、设定值等。
随着国内对大规模变频装置的需求上升,高档变频产品的开发成功,变频器智能化的开发已经成为当务之急。我们的变频基本性能还没有达到相应的水准,市场还没有发育到这个程度。可喜的是,我们已经看到国内一些变频企业进行了有益的研发实践,一方面消化国外的先进技术,一方面尝试推出自己的变频标准。
性能指标
变频器的性能指标可以从输出功率\电压等级等方面来衡量.变频器可以分为低压(110V,220V,380V等)、中压 (660V/690V,1140V,2300V)和高压(3KV,3.3KV,6KV,6.6KV,10KV等)变频器,高压变频器通常采用IGBT多级串联的技术,而中压变频器和低压变频器不需要,由于这一技术方面明显的分界线,使得业内人士通常把中低压变频器归为一个大类,和高压变频器分开。
国产变频与国外变频存在差距这是事实,但这差距并不像想象中那么大。市场在扩大、技术在进步、人才在增加,随着国家扶持力度的加大及民营企业投入的增长,国产变频必将迎来自己的“春天”。曾经有位业内人士谈到国产变频的情景时表示,60%靠技术,40%靠市场。国内变频企业过多地关注在低价格的竞争中,迫使彼此之间疲与争斗,而无暇顾及技术研发。可喜的是,以智光为代表的国内变频企业正不断增加人力、物力、财力的投入,奋起直追,期待超越!
西门子为企业通信做好坚强后盾 支持北京奥运
全世界人们都在翘首期盼着的第29届奥林匹克运动会即将于8月8日在北京召开。 西门子中国有限公司及其众多在华子公司正用实际行动支持着本届奥运会。企业通信解决方案领先厂商——上海西门子数字程控通信系统有限公司(SBCS)作为其中的一员,凭借其多项获奖产品、解决方案和服务为奥运会的成功举办助上一臂之力。
本届北京奥运会无论规模、参赛运动员数量和预计的观众数量都将是以往几届奥运会所无法比拟的。这对奥运会各关键环节之间通信的安全性和稳定性提出了极高的要求。作为统一通信和协同解决方案的领先供应厂商,上海西门子数字程控通信系统有限公司将帮助那些在奥运期间扮演重要角色的企业实现无缝通信,确保奥运会的成功举办。
为了给来自酒店、交通运输、金融、政府、航空、电力和公共安全行业的众多关键用户在2008年北京奥运会期间提供更贴心、更迅速、更强力的支持,满足客户的特殊需求,上海西门子数字程控通信系统有限公司特推出“2008奥运重保服务”。该计划由一系列技术服务支持套装组成,包括奥运服务工作台、24小时现场值班的资深工程师团队、关键性备件的预先准备、预防性现场检查以及快速及时的服务响应等。
有了来自西门子的卓越技术服务支持和创新解决方案,我们的客户将不会再担心他们的通信平台在奥运期间出现故障。这使他们能更好地在奥运期间全身心地投入到核心业务中,确保企业的日常运营和相应的奥运职责。
奥运期间,北京的轨道交通需要满足数百万居民和游客的出行需求,其重要性可想而知。作为北京地铁5号线、10号线、13号线、奥运支线和北京地铁京津线的通信解决方案提供商,上海西门子数字程控通信系统有限公司将在奥运会和残奥会期间为它们提供工程师现场值守服务并预先为系统准备关键性备件。
酒店行业在奥运期间同样至关重要。上海西门子数字程控通信系统有限公司将同中国网通(集团)有限公司北京分公司紧密合作,向北京友谊宾馆、建国宾馆、新大都饭店、渔阳饭店、万商花园饭店、21世纪酒店、凯宾斯基饭店、新桥诺富特酒店,丽都假日和京伦宾馆在内的多家酒店提供“2008奥运重保服务 ”。
此外,来自金融、政府、航空、电力和公共安全行业的众多关键用户,如中国工商银行、中国国际航空公司、北京市公安局和奥运安保指挥中心等单位将同样享受到来自西门子的“2008奥运重保服务”。
上海西门子数字程控通信系统有限公司还为青岛城市应急联动中心部署了一套高效、灵活、稳定的实时通信系统。作为奥运会帆船比赛承办城市,有了来自来自西门子的解决方案和奥运重保服务的支持,青岛将为广大市民和游客在奥运期间提供可靠的紧急救护服务。
“能为北京奥运会作贡献,我们感到非常荣幸。‘同一个世界,同一个梦想’。奥运会帮助全世界的人们实现了梦想。 我们所做的只是使这个梦想变得更加完美。”上海西门子数字程控通信系统有限公司(SBCS)总裁兼CEO彭浩石先生表示。
西门子自动化峰会结束 节能解决方案再次成为业界关注焦点
西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团举办的2008西门子自动化峰会在博鳌拉开了帷幕。博鳌亚洲论坛秘书长龙永图先生, 中国自动化学会理事长戴汝为院士、国家发展和改革委能源研究所副所长、可再生能源学会副理事长李俊峰先生等以及西门子的高层出席了此次盛会并发表讲话。近五百名专家、业内用户、合作伙伴、媒体记者参加了此次盛会。本次峰会上,与会者将共同探讨自动化及传动技术应用的发展趋势,以及如何通过这些应用推动各个行业的可持续发展。

随着中国经济的快速增长和城市化、工业化进程,制造业以及相关的工业领域面临着挑战。此次峰会旨在针对工业领域面临的挑战,在业界进行广泛、深入的交流,共同寻求答案。与会者中包括200余名来自钢铁、电力、化工、汽车等近三十个行业的最终用户,120余名设备制造商,及150多名各行业的系统集成商与设计院用户。
在众多分组会议中,以SD, LD产品为核心的《西门子全面节能解决方案》讨论会成为所有分会场议题中最受欢迎与关注的一个。张建涛先生在会上就如何在工业用电领域更有效地利用能源作了详细的分解,并就主要的4个解决方案:优化生产工艺-全集成自动化(TIA)、利用有效的能源管理方案-全集成能源管理(TIP)、采用高效电机、以及使用变频驱动系统作了详细的介绍。




