西门子自动化与驱动集团在国际化工交流会上取得丰硕成果
近日，国际化工交流会在巴塞罗那举行，中国西门子自动化与驱动集团在会上取得丰硕成果，加深了与其他公司的合作。
此次会议吸引了石化与化工业务中心来自美国、新加坡、马来西亚、韩国、中国台湾和中国的160名代表，就化学协会趋势、策略和目标等最前沿的信息进行了交流。
西门子自动化与驱动集团石化与化工中国业务中心总监 AndreasGeiss先生在大会发表了讲话，阐述了中国石化与化工中国业务中心的策略和目标：要在2010年推动西门子成为中国自动化行业第二，并在 2010年底前每年赢得两个百万以上的大项目。此外，AndreasGeiss先生还向听众介绍了中国业务中心的团队构架和一财年的主要业绩。
中国业务中心邀请的贵宾，中国石化工程公司的高级专家黄步余博士也在会上围绕中石化在石化项目中的需求做了一个成功的讲话，开阔了许多与会者的眼界，让大家对中国化工产业的快速发展有了一个新的认识。
通过此次化学交流会，石化与化工中国业务中心和他们的全球合作伙伴和顾客相聚一堂，进行了富有成效的讨论。为了加强联系并就多个问题进行更深入的讨论，3M公司的客户代表团将在4月访问中国。此外，AirProducts也在会上同意今后与西门子在中国气体分离设备的项目上进行合作。
西门子的客户经理们在石化与化工中国业务中心的帮助下，必将成功地拓展业务，为自动化与驱动集团谱写新的辉煌篇章。与会代表对石化与化工中国业务中心的表现给与了高度的评价，并且给他们的演讲内容和演讲质量都打了最高分。
西门子为中国神华煤炭公司提供500MW煤炭气化器
西门子能源公司为中国神华宁夏煤炭工业集团有限责任公司（SNCG）交付了定购5台煤炭气化器中的2台。该类型煤炭气化器第台具有热发电容量为500MW，它们将被运往在中国西北地区宁夏自治区的宁夏煤炭向聚丙烯转换的生产工厂。预计在2010年早期完成后，该拥有5台煤炭气化器的工厂将具有每小时生产540000立方米的合成气，它们随后将转向下线生产线进行处理后生产聚丙烯塑料产品。
西门子公司煤碳气化器长18米，具有内半径3米，重达220吨，它们是世界上最大和功能最强大的产品。这种设备每天能将2000吨的煤气化。在气化器中能处理硬煤、褐煤和其它如生物、石油焦和冶炼残渣等特制，这些将被转换成合成气体，而随后一些诸如硫、二氧化碳等有害环境的气体将被去除。这些合成气体随后也可用于环保型电力发电中，或者作为化学工业的原材料使用，比如在合成燃料的生产使用。
西门子这种500MW煤炭气化器具有直接设计风格、高可靠性水平，它降低了服务需求，能实现快速启动和关闭。
通用变频器的技术与发展日益高涨
在新市场应用的不断扩大之中，原先的各种变频器的应用方面的技术进步也同样突飞猛进，系统装置本身及其运用形态也更趋向自动化。为此用户对变频器的要求也必然随着各用途市场的动向而变化。对于一般的通用变频器在某些应用上还存在着功能不足的情况，为填补此差距，有不少用户不得不利用程序控制等系统方面的措施来弥补。这是由于变频器厂家对产品的通用性能方面过于重視所至，而且各家提供同样类似的功能也使变频器趋向于便于统一使用的方向。但在近来各变频器应用系统显现出特殊化应用的趋势，若还是单纯地只意识到其通用性，则难以对广大特定用户提供方便使用的变频器产品。为此三垦把能随时提供尽如人意予以对应的变频器作为这次开发的设计指导思想，从而把 SAMCO-vm05系列予以了产品化。
随着电力电子器件和控制技术的不断应用，通用变频器作为以实现产业机械为主的自动化、省力化、节能化的交流调速装置而得到了迅猛发展。由于对通用变频器技术进步的期待日益高涨，而使其的应用不仅在工业生产方面，而且在健康/医疗设备、娱乐装置、环境/生活方面的装置及家用领域的使用也得以不断扩大。
纺织企业开辟高新技术电机节能新路
电机系统节能工程是国家发改委启动的十大重点节能工程之一。近十年来，各个纺机企业在设备电气控制部分的制造中广泛采用变频调速节能技术，并在风机、加热系统、压缩机等通用设备系统上采用变频调速节能措施，使纺织机械设备的交流电动机变频工艺调速技术得到全面推广。据有关专家预测，“十一五”期间，如果我国纺机设备的电控系统运行效率提高两个百分点，将实现年节电能力达2000千瓦时的目标。
业内专家对目前纺织企业运行设备调查后认为，我国纺织企业使用的70～80年代生产的设备占所有设备的30%左右，但总耗电量约占 30%～50%。其中，交流电动机占75%左右。现在我国纺织企业各类电机的运行效率加权平均值比国外低3～5个百分点，加热系统和泵的效率要比发达国家低2～3个百分点，整体所用的电机驱动系统运行效率比国外低近20%。如果按电动机总容量的10%进行改造，按年平均运行4000小时计算，节电率可达 20%～25%。由此可见，电机系统节能是目前我国纺机设备节能市场上最具商业潜力的领域。例如，郑州纺机公司近年开发的日产200吨及200吨以上涤纶短纤维成套设备采用了大量变频调速节能技术和信息传感技术，使这种大容量涤纶短纤维成套设备实现了减少投资成本和运行成本的目的，具有较好的经济效益。在同等产能情况下，一条200吨/日生产线与两条100吨/日生产线相比，用户能减少32%的投资、53%的占地面积和40%的人工费用。另外，宏大研究院开发的高速粘胶长丝连续纺丝机，由于采用了伺服电机、PLC、人机界面等技术，可将纺丝成形、水洗、烘干上油、卷绕成筒等多道加工工序集于一身，使整个工艺过程时间大大缩短；采用管中成形的方式使纺速提高到140米/分钟。目前，高速粘胶长丝连续纺丝机要解决连续纺丝用原液的质量指标、高速纺丝工艺参数、后处理辊筒材质的选择及加工、卷绕机构及筒子成形等技术问题。高新技术的采用为提高纱线品质与生产率、减少用工、提高劳动生产率提供了物质保障。
纺织行业在我国能耗行业中，虽然能耗量不及电力、能源、造纸等行业，但在所使用的电动机总容量中，只有不到20%的电动机是带变频控制的。我国纺机行业的频控制电机市场占有率不足15%，而我国的变频器市场在过去10年内却保持着26.8%的高速增长。今后10年，我国纺机设备的变频器需求仍很旺盛。随着控制技术、节能技术的应用趋于成熟，纺机行业所占有变频器的市场潜力将达到50亿～100亿元。近几年，大量新技术的采用提高了我国纺织行业的装备水平，在这一点上，机电一体化水平较高的剑杆织机和喷气织机成套设备效果最为明显。电子式剑杆织机和喷气织机，在各运动机构机电一体化技术中主要有电子送经、电子卷取、引纬系统、选纬系统的机电一体化。电控系统优化控制各机构运动，提高工艺适应性，使设备具有自动变换织物设计、自动检测分析织疵、自动调整纬密误差等功能，解决了纺机电子多臂、电子提花装置、电子储纬器、电子选纬器等关键配套件的高速适应性，提高了织机的运行速度和效率。
在我国电机市场上，世界各国的产品纷繁林立。其中，40%是日本品牌，30%为欧美品牌，另有10%是中国台湾地区品牌，国产品牌的市场份额仅占 20%～25%。我国纺机制造业所使用的绝大部分电控系统的高压变频器、PLC、伺服等主导品牌都是西门子、ABB、东芝、三菱和LG，低压变频器则是西门子、ABB和三菱等市场主导品牌。虽然国内森兰、利德华福、合康亿盛、山东风光、惠丰等产品的品牌效应正在逐渐形成，台湾的台达、康沃、普传等品牌在大陆的发展较好，但与国外的西门子、ABB等知名品牌相比，国产电机在通用性、稳定性上与世界品牌的产品还存在较大差距。因此，提升产品性能，尤其是提高产品的功效成为我国电机生产企业必须认真对待的问题。对此，业内有关专家指出，国产纺织机械行业的发展出路在于针对市场需求重新定位，采取与国外企业相互合作、相互促进的方式，从开发中、高档产品和精密零部件，增加产品附加值，增强稳定性，缩短更新周期，降低生产成本和提高性价比等方面入手，努力研发具有自主知识产权的产品技术。同时，国内企业之间要加强区域协作，实现产品合作开发，尽快填补国内纺织机械高档产品市场的空白。
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。
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。
PLC在同步电动机励磁装置中应用
1 引言
励磁系统是同步电动机中最核心、最主要的且成部分之一。长期以来同步电动机励磁装置技长性能不完善，导致同步机损坏，成为影响生产的安全、连续及稳定运行的制约环节。
随着可编程控制器（PLC）技术的发展，以微型PLC 为核心、功能更加完善的励磁控制系统的出现成为可能。该系统接线简单、控制功能丰富、可配置汉显的人机界面、价格适中、适合于恶劣的工业环境。采用PLC 技术，首先克服同步机所配老式晶闸管励磁装置（俗称可控硅励磁装置）技术性能不完善；充分发挥PLC的作用，使控制系统更为人性化。
2 同步机励磁装置的功能
同步电动机的励磁装置主要有三个方面的作用，一是完成同步机的异步启动并牵入同步运行；二是在牵入同步以后励磁电流的调节控制；三是监控系统故障，确保同步机安全运行。
2．1励磁装置在启动过程中的作用
在异步启动的过程中，励磁装置保证启动回路具有良好的异步驱动特性，避免异步启动过程中所存在的脉振现象，满足带载起动及再整步要求。达到亚同步速时，准角度投励，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。
2．2励磁装置在运行过程中的作用
同步运行过程中的励磁电流控制模式分为：
（1）恒励磁电流模式：适合于负载恒定工况，如通风机、水泵。实际选取功率因数为超前0.95-1之间任意值。
（2）恒无功功率模式：适用于电网负载不断变化，同步机向电网提供恒定的无功功率以补偿电网的功率因数，但同步机的功率因数是随着负载的变化而变化。
2．3励磁装置的监控作用
同步电机在正常运行过程中，不可避免地会受到各种各样的扰动，就会引起电机失步，造成生产中断和设备损坏的严重事故。励磁装置能检测，同步机的失步，识别后判断是报警还是再整步运行，既保障设备的安全性，又保持运行连续性。
同样，励磁装置在正常运行过程中，自身也会受到各种干扰，造成可控整流器缺相或失控、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁电流超限等故障。当出现上述故障，励磁装置识别后报警或跳闸，以保证励磁装置的安全运行。
3 系统硬件设计
为了满足同步机起动、运行和故障监控的要求，同时便于将机械设备的控制柜与励磁装置融为一体，减小体积、增强控制功能、提升原来系统的自动化水平。本励磁装置主控制器采用西门子微型可编程序控制器S7-200，并使用成熟的晶闸管的触发电路TC787。
显示电路采用西门子的TD200来完成，一是参数设置，如投励时刻、后备投励、强励时间；运行模式选择。二是工作状态显示，如实验投励、正常投励、后备投励；运行模式。三是故障显示，如失步、整步失败、晶闸管故障、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁超限。
全部采用汉字显示。
因此选用了模拟量模块与S7-200配合使用，构成单闭环控制系统。励磁给定值由外接电位器提供，无功电流由无功电流转换器提供，励磁电流由霍尔元件LEM块检测励磁电流得到。三个模拟信号送入PLC的模拟输入端。
4.3实时处理程序
4.3.1投励模块
一是正常投励：智能监测转子滑差，在主机起动后，通过计算转子滑差的变化来开放相应的功能（如投全压、投励），即转子频率为5Hz时，发出投全压指令；当转子频率为2.5Hz时，选择在"感应电压顺极性尾端过零点"的时刻投励，此时，转子感应电压及电流接近于零，转子感应电流方向与励磁装置输出电流方向一致，投励最为容易，有利于将电机迅速牵人同步，完成正常投励。
二是后备投励：若正常投励不成功，在主机起车后，开始记时，若记时到后备投励点"的时刻投励，完成后备投励。
4.3.2励磁调节模块
一是恒定励磁调节模式，将励磁给定信号和励磁电流反馈信号经模拟量输人模块送人PLC进行数字PID运算，通过模拟量输出端控制晶闸管移相触发电路；
二是恒定无功功率调节模式，将励磁给定信号和无功电流反馈信号经模拟量输入模块送人PLC进行数字PID运算，通过模拟量输出端控制晶闸管移相触发电路
4.3.3晶闸管故障检测模块
如果励磁整流波头相互比较，宽度误差大于10％，报警；如果波头相互比较误差大于20％，或周期内缺一个波头，而且时间超过1min，停机并报警。总之，正常情况下，三相全控桥的整流波形在一个周期，有六个波头，而且，每个波头几乎相同。不符合此标准者，被认为故障，会引起带励失步，若不及时处理必将事故扩大。
4.3.4失步检测模块
将失步信号整形后送人PLC，测量矩形的宽度和频率，与设定值比较，达到者被认为失步。当电机失步后，PLC立即封锁投励控制信号，同时灭磁继电器复位，使电机进入异步驱动阶段，然后电机转速自动上升，待进入临界滑差后，励磁装置自动投励，按准确强励对电机实施整步，使电机恢复到同步状态。如整步失败，PLC发出跳闸信号动作于跳闸回路。液晶显示屏显示"失步"或"整步失败"，按复位键复位。
4.3.5故障连锁模块
同步机的负载以压风机为例来说，把压风机的保护检测信号，如轴温、一排温度、二排温度、一排压力、二排压力、冷却水压等等报警信号送人PLC，依据压风机的具体要求实现连锁。
5结束语
上述系统已通过实验验证，各项指标达到预期目标，样机进入工业实验阶段。
（1）同步机励磁装置PLC控制器，与单片机控制器相比较，研制周期短，整个系统成本小、功能强大，配置汉显的人机界面、适合于恶劣的工业环境。
（2）便于将机械设备的控制柜与励磁装置融为一体，减小体积、增强控制功能、提升原来系统的自动化水平。
3.4系统故障监控
系统故障主要包括：同步机失步、可控整流器缺相或失控、灭磁晶闸管误导通、熔断器故障、励磁电流超限等。
3.4.1失步监测
失步保护采样信号，来自串接在转子励磁回路的分流器两端的不失真毫伏信号。此信号经放大、变换，光耦隔离后输入PLC，对其波形特征进行分析，判断电机是否失步。当发生带励失步时，首先应切断励磁，识别后判断是报警还是再整步运行。
3.4.2晶闸管故障监控
晶闸管励磁整流波形整型后经光耦送入PLC，如果波头相互比较，宽度误差较大，说明全控整流桥出现故障，如：脉冲丢失、三相丢波缺相、失控、管压降波形崎变等各种现象，造成励磁电流不稳定。
3.4.3灭磁晶闸管误导通
在实际运行当中，偶尔会出现灭磁晶闸管误导通，引起附加电阻加热，经过一段时间后，造成控制柜内的控制线烤焦、进而发生电气短路事故。
检测附加电阻RFl、RF2两端的电压信号，经过比较判断，将结果送入PLC，进行联锁和报警。
3.4.4励磁电流超限
在整流变压器的一次侧，A相和C相装有电流互感器，二次引线经变换识别电路后，将信号送入PLC，过流信号达到设定时间后，报警或跳闸。以防止励磁电流过大引起励磁绕组过热，损坏电机。
3.5辅助控制环节
3.5.1停车后逆变控制
当同步机停车或故障跳闸时，PLC发出指令使三相全控整流桥晶闸管1KGZ-6KGZ的控制角变为140°，可控整流桥工作在逆变状态，不致因同步机停车时转子电感放电造成续流或颠覆而烧坏元件。
当电网电压下降到整定值，一般为80％时，PLC发出强励信号，可达到正常励磁电流的1.4倍，进行强励，以防止同步机失步，10s钟后，若电网电压不回升，PLC撤消强励信号，以防转子绕组过热。
强励时间为10-14s，具体时间人机界面设定。
4系统软件设计
同步机励磁，PLC它的软件主要由三大部分组成：主控程序、显示及设置程序、实时处理程序。
4.1主程序
主要完成PLC的各种参数的初始化，子程序的调用、及系统的主要监控环节。
4.2显示及设置程序
依据系统程序调用汉显内容的使能位，显示有关内容；将设置的内容存放在指定的存储器，以便调用。
3．1启动回路
（1）起动时灭磁继电器接点CJll、CJ22闭合，见同步电灭磁晶闸管7KGZ、8KGZ在较低的电压下便可开通，保证感应电流在正负半周是对称的。有效地消除了传统励磁屏在同步电机异步启动过程中转子回路感应电流正负半周不对称现象，避免了异步启动过程中所存在的脉振现象，具有良好的异步驱动特性。
（2）在启动结束后，灭磁继电器接点CJll、 CJ22断开，灭磁晶闸管7KGZ、8KGZ在较高的电压下便可开通。当电机在同步状态时，灭磁晶闸管在过电压情况下才开通，既起到保护器件的作用，又当电机正常同步运行时，保证附加电阻RFl、RF2被可靠切除，并防止灭磁晶闸管误导通，可使电机在遇到故障，被迫跳闸停机时，减少电机受损伤程度。
（3）起动前，人为按下ANl、AN2可以实验灭磁回路。
3．2投励控制
同步电动机的投励过程控制是一个非常重要的问题，主要表现为对投励时间和投励角度的选择上。理想的投励时间是指当电机异步启动到亚同步速时，即转速达到同步速的95％-98％之间；准角度投励是指在转子感应电流的过零点，即从负半周到正半周的零点准确投励。满足两者条件时，励磁绕组产生同步力矩，使电机尽早进入同步。
转子两端的电压经电阻R12、R11、二极管D7后，在稳压管Z7两端得到了近似的矩形波，经过光耦TPl送人PLC。经过计算和判断后，PLC输出点PLCDO控制光耦TP3，控制TC787的5脚，当其为低电位时，输出6路触发信号，完成投励，
有两种投励方式：
（1）按照"准角强励整步"的原则设计，并具有强励磁整步的功能。所谓准角度投励，系指电机转速进入临界滑差，按准角度投励方式，这样电机进入同步时轻松、快速平滑无冲击。投励时刻的滑差大小，通过面板按键菜单操作任意设定
2）后备投励
若滑差投励不成，即达不到设定的滑差值，可按预定的后备投励时间和准角度方式投励。后备投励时间的大小，通过面板按键菜单操作任意设定。
3.3励磁电流控制
三相晶闸管移相触发电路选用TC787，经三极管后，驱动6路脉冲变压器，输出为调制脉冲列，触发1KGZ～6KGZ晶闸管。TC787有移相控制端和投励控制端。
18、1、2脚是三相同步信号，来自同步变压器的三相电源电压Va、Vb、Vc；16、15、14、13脚外接电容用于调节脉冲列的频率；12、11、10、9、8、7输出六相脉冲，分别与T1、T2、 T3、T4、T5、T6六个三极管的基极连接。三极管驱动脉冲变压器，其二次经整流二极管输出到晶闸管的门极和阴极，以满足电气隔离和触发功率的要求。4 脚是有移相控制端；5脚是投励控制端；17、3脚是工作电源输入端；6脚为全桥控制端。
为了满足同步机各种工况的要求，运行过程中的励磁电流控制模式分为：恒励磁电流模式和恒无功功率模式。
变频电动钻机控制系统简述
变频电动钻机电器控制系统由发电系统（发电机、控制柜）、交流传动系统（变频柜、制动柜、）控制网络（PLC柜、司钻操作台、工控机、远程计算机、AS-i总线系统）、交流电机控制中心组成。
1)动力发电系统
该控制装置共有4个发电控制柜组成，其主要功能是：控制柴油机的转速与发电机的励磁电流，得到600V、50HZ稳频、稳压电流，作为全井场的动力电源；发电机控制柜内还设有并网控制电路，控制多台发电机的并网以达到同期合闸操作。发电机可按工况需要，全部或任意两台以上在线运行时，负荷都能均衡分配，负荷转移平稳，能承受钻机的负荷特性和电动机起动时的冲击。发电机控制装置还具有功率限制、自起动电源电路、接地检测相序保护、过流保护、过压保护、欠压保护、过频保护、逆功保护、短路保护、柜内故障自检等功能。
2）交流传动系统
a变频驱动控制
变频主驱动系统由若干变频柜组成，分别将600V、 50HZ恒压、恒频的交流电压变成0～800V连续可调的交流电压，以一拖一的驱动方式分别驱动钻井泵、绞车、转盘。绞车和转盘电动机具有反转功能，扭矩限制0%～100%范围内任意调节。绞车有两台电动机驱动，运行时负荷均衡，转速同步：绞车控制装置有制动单元，使绞车具有快速启、停的功能：绞车电动机具有四象限运行的特性，在下钻作业中能够提供持续的电磁制动转矩。
在石油钻机中应用较多时Simens变频器。SIMOVERTｍａｓｔｅｒDRIVE矢量控制变频器采用IGBT元件、全数字技术的电压源型变频器。
b自动送钻
送钻变频柜将400V、50HZ恒压、恒频的交流电压变流成0～400V变压、变频连续可调的交流电压，以一拖一的驱动方式驱动送钻电动机。恒压方式可以实现恒压自动送钻。送钻电动机在恒速方式时具有正反转的功能，可以起到应急起放井架和钻具的功能，也可以恒速送钻。送钻变频柜内设有制动单元与外部制动电阻构成的能耗制动装置。
3）司钻控制台
司钻控制台通过高性能的可编程控制器与总线控制，供司钻在钻井作业进行各项操作，同时可以通过触摸屏和显示屏对控制系统的主要设备运行状态进行监控。司钻控制台为内压防爆式，并有减压装置
4）触摸屏和显示屏
触摸屏和显示屏除显示钻机系统相关的运行与监控参数外，同时具有参数设定功能：、
A设定自动送钻参数、游车防碰系统参数等
B查看所有在网络中的设备的实时状态
C报警信息提示司钻关注提示到的设备状况
D故障信息提示司钻关注已产生故障的设备
E显示钻井参数：悬重、钻压、井深等参数
F安全防卫信息
G故障诊断信息
5）制动控制
制动柜内的制动单元和房外的制动电阻的主要功能是：在绞车需要制动时，控制电动机进入发电运行状态，使电动机产生于旋转方向相反的制动力矩，负载侧的机械能转化为电能通过逆变器传道变频柜直流母线上。当直流母线电压高于最高阀值时，制动控制单元自动将制动电阻接通，使中间直流母线之间电容器储存的多余电能以热能形式由制动电阻消耗，以维持直流母线上的电压保持恒定。这种制动方式称为回馈制动。自动送钻系统的制动单元也采用回馈制动。
6)主控制系统
A可编程控制器运行状态总线控制系统
系统采?术实现数据的快速传输，并可通过触摸屏、工控机、远程计算机实现监控、故障报警、参量修改诊断、存储记录等功能。
可以监控的主要参数有：1发电机运行状态及参数2变频器运行状态及参数3系统操作与运行状态4系统故障与报警信息5MCC运行状态6游车运行状态7一体化钻井仪表
B游车防碰系统
可编程控制器通过总线采集主电动机的运行参数和滚筒编码器的数字信号，计算出当前的游车位置和速度，当游车到达减速点时，通过程序指支柱电动机减速到安全速度；当游车到达停车点位置时，主电动机悬停。若当游车超过停车点仍未停车，则系统自动停止变频柜运行并安全抱闸。
C一体化仪表系统
通过数据采集单元（现场传感器、编码器、变送器等），可编程控制器经过计算处理，在触摸屏、显示屏、远程计算机显示以下钻机参数：悬重、钻压、井深、机械钻速、转盘转速、转盘扭矩、泵冲泵压、泥浆池液位、出口返回量、游车位置等参数。
7）MCC配电控制系统
交流电动机控制中心的主要功能是对井场的钻台、钻井液循环罐区、油罐区、压气机房和水罐区的交流电动机进行控制，并给井场提供照明电源。交流电动机控制中心系统对30KW以上采用软起方式，通过AS-i总线操作与监控，同时保留手动软起和手动直接启动的功能。MCC柜采用分装式结构，以便维修更换。交流电动机控制中心的电源来自主变压器，一台变比为 600V/400V的干式变压器。
MCC配电控制系统配置有开关柜，其主要功能是：切换选择交流电动机控制中心400V交流母线的电源，一路选择为主变压器供电至交流电动机控制中心交流母线，一路选择为辅助发电机至交流电动机控制中心交流母线，两路电源电气互锁。
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。
变频器和软启动器在城市供水中的应用
某山区小城，仅有日产1.5万吨自来水的小水厂，供该城市区10万居民的生活及城内企业之用水，十分紧张。春夏季节绕城河里有水，居民可自行在河中取水和洗涤，一到秋冬季节，河道干涸，河床朝天，用水就成了大问题。水厂只得实施定时放水：早上5:00~7:00，下午16:00~19:00，给水站前排起了长龙，为了水曾发生斗殴，甚至于命案。为了解决居民用水问题，市府立项“民心工程”——建一座日产10万吨自来水的水厂，深受市民欢迎。
此处仅讨论与水厂水泵有关的变频器和软启动器的应用情况，排除了自来水制造的工艺流程问题。
水厂共三口取水井，厂内一口，厂外二口；厂外二口取水井分别距水厂3km和5km，井深均为200m。三口井的日出水量分别为1.5万吨、4万吨和6万吨，所有水泵配备的电动机均为笼型异步电动机，其功率分别为75kw一台、180kw二台和320kw二台。
水厂的成品水通过二泵房送至供水管网，二泵房共有五台泵，均配备笼型异步电动机，容量为180kw三台，320kw二台。
我们仅关心电器设备的控制及作用，并不计及城市供水管网的结构。
由于这是一个新老结合的管网，它由新老二部分组成：新城区和省级经济技术开发区是新管网，它采用压力泵调节水压的供水方式；老城区则为老管网，它采用高位水塔维持供水压力的方式，并且还有二个标高，1#蓄水池（水塔）标高900m，给老城较高地区的居民区供水；2#蓄水池（水塔）标高860m，给老城较低地区的居民供水。它们分别由1#泵站和2#泵站给其注水，分别距水厂2.8km和1.2km，所有水泵电动机亦均为笼型异步电动机。1#泵站的二台水泵电动机功率分别为55kw和90kw，2#泵站的二台则为135kw和180kw。
水厂的其它电气设备容量都较小，况且计量泵和搅拌泵都随主机带上了变频器，故不予考虑。
软启动器和变频器特别适合于城市供水系统是基于以下三点：
首先，软启动器和变频器对提高供水系统技术性能指标：在调压式供水系统中，适当分配软启动器和变频器的数量和功率，用软启动器作为主要供水电动机的驱动装置，用变频器作为供水压力的调节装置。根据自动调节原理，我们把供水压力U作为调节量，供水量作为扰动量f构成闭环控制系统，工作原理如图1。
此处对象就是水泵，当供水系统的扰动（供水量）f增大时，供水压力U下降，给定值Ui与其差值DU增大，使水泵转速提高，直至接近供水压力U的给定值Ui。反之，当扰动量（供水量）f降低时，DU下降，使水泵转速下降。这样，不管系统供水流量大小如何变化，供水的压力U始终维持在给定（压力）值Ui的附近。
其次，使用软启动器和变频器可使水泵按系统需要实现软启动和软停止，这些可以避免突然启动对管网和阀门及其它供水设备的冲击，同样也可避免水泵突然停止时的水锤效应，减少了供水设备的疲劳损坏和检修工作量，延长了使用寿命。
第三，使用软启动器和变频器可节约投资和电能，降低自来水生产成本。
节约电能降低生产成本是无人怀疑的，节约投资就不然了。实际的情况是：在电网上直接启动电动机，其容量不得大于电网容量的15~20%，选用软启动器和变频器后可把变压器的容量下降至传统驱动方式时的40~50%。我们这次是这样做的；1#取水井的变压器由1600kvA降至800kvA；2#取水井的变压器由1000kvA降至400kvA；1#泵站的变压器由500kvA降至160kvA；2#泵站变压器亦由1000kvA降至400kvA。加上水厂内的1600kvA变压器，整个供水系统的变压器容量由原来的为5700kvA降至3360kvA，降低了变压器容量2340kvA，节约设备投资30万元，基本电费65万元，同时降低了搬运和安装费15万元，线路架设费10万元，共计节约120万元之多，弥补购置变频器和软起动器之差价还略有剩余。此外还减少无功补偿容量3500kvaR，节约投资60万元有余。
节能有三个方面：一是软启动器较传统直接启动节约电能7~8%；二是变频调速可取消档板流量调节装置，直接实施供水流量调节，可节电40~50%；三是采用变频调速，实施调节水压供水方式较高位水塔维持水压供水的方式节能20~30%，因为在后者供水方式中，高位水塔中水的势能在使用时被白白地浪费了。
鉴于变频器的商业价格通常为软启动器的3~4倍，因此必须坚持慎重选用变频器，以期物尽其用。我们选用的最终结果是：1#取水井75kw变频器一台；2#取水井180kw软启动器二台；3#取水井320kw软启动器二台；1#泵站55kw变频器一台、90kw软启动器一台；2#泵站135kw变频器一台、180kw软启动器一台；二泵房320kw变频器一台、320kw软启动器一台、180kw软启动器三台。一年运行的节电效果如下：1#取水井节电22万千瓦时，2#取水井节电20万千瓦时，3#取水井节电35万千瓦时，1#泵站节电23万千瓦时，二泵房节电160万千瓦时，共计一年节电305万千瓦时，仅节电一项可使每吨水的生产成本下降0.1元，相当于每年节约电费365万元。
同时，供水的技术指标有了大幅度的提高，供水压力的波动度降到±1.5Pa。可靠性提高到99.5%。
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