吹塑机的变频调速拖动系统主要由挤压电机、牵引电机和冷却风机组成，使用变频器数量较多，控制系统较为简单，历来都是各变频器厂家的必争之地。台达E系列变频器如此受到推崇，其先进的技术和优越的性能功不可抹。它采用弹性模块设计，最大的特色是内置PLC功能，可编写简易程序储存与执行，这为用户设定参数提供了方便，并可外加特殊功能扩展卡及通讯卡，是台达小功率变频器的最佳代表，可满足业界多元化的需求。

    在此次吹塑机变频调速系统中，台达成功将数字化测控、分布式监控系统、触摸屏等技术应用其中。用户只需要通过从HMI上改变相应参数，即可控制吹塑、卷取的快慢，从而提高整个系统的运转效率。它还能达到以下效果：成品高产量、机械低噪音、运行速度高、吹塑料准确、系统稳定性增强、用户操作简单、维护方便。

    台达以其先进的技术及产品又一次赢得了客户的认可。随着武汉塑机业的成功深入，台达变频器及其它产品在塑机行业的占有率将会不断攀升！

    进入高速成长期

    据中国电器工业协会变频器分会统计，2006年高压变频器产量比2005年增加1200台，合同金额达10.2亿元。2007年比2006年增加2000台，合同金额达16.5亿元，同比增长61.8%。目前，变频器产品向大功率发展的趋势十分明显。国内厂家在大功率产品开发方面近几年取得了长足的进步，多个厂家突破2000千瓦。北京利德华福电气技术有限公司高压变频器产品的销售收入已经达到5600千瓦。

    资料显示，目前我国大功率变频器市场还是以国外产品为主，但是随着我国高压变频器技术的不断成熟，正在逐渐进入大功率产品市场并逐步取代进口大功率变频器产品，高压变频器行业迎来一个加速发展时期。预计到“十一五”期末，中国变频器市场规模将达到115亿元左右。

    呈现三大趋势

    我国高压变频器在技术方面已有突飞猛进的发展，通过自主研发掌握了很多国际先进技术。专家预测，今后技术和产品发展将呈现三大趋势。

    一是功率单元串联多电平技术依然是市场的主流。目前，采用功率单元串联多电平技术的高压变频器国内市场份额已经超过三分之二，包括利德华福、东方日立、山东风光等高压变频器生产厂商采用的都是这种技术。

    二是向大功率方向发展。大功率变频器市场份额前些年基本掌握在国外厂商手中，随着国内企业技术水平的提高，国产变频器产品的功率也随之逐步提高。

    三是随着高压变频技术的成熟，将大幅拓展工艺控制对于变频调速的需求。如应用于轧钢机、矿井提升机、电气机车牵引系统等工业领域和高端军事领域等，进一步拓展了高压变频调速技术的应用领域。

    市场向多元化发展

    2007年，在节能降耗政策推动下，高压变频器在水泥、有色、造纸等轻工行业的应用快速铺开。据变频器分会的资料，随着高压变频器技术的成熟和上游元器件性能的持续提高、产品在众多行业多年积累的经验，以及政府节能降耗政策的推动，高压变频器除了在电力、冶金、石油石化、市政供水等行业得到广泛应用外，开始出现更多的细分市场。同时，生产企业在技术全面提高的情况下，供应商日益注重提供整体节能方案及服务。

    在市场竞争中，国外厂家拥有一定的技术优势，但是在售后服务方面有些不足。国外的高压变频器出现问题后，由于配件和人员不能及时到位，非常影响售后服务质量。目前行业骨干企业为了在市场竞争中弥补与国外厂家在技术水平上的差距，纷纷有意识地扩大售后服务队伍，在各个业务环节提高服务质量和水平。建立了庞大的销售和工程师队伍及时满足客户的需求，有效提高了市场竞争力。

    需多方支持

    面对新的市场机遇，我国高压变频器产业的发展还需要多方面的支持。

专家建议，首先，行业协会应发挥协调、引导作用，通过组织和举办行业发展研讨会等活动，统一全行业的认识，避免行业出现恶性价格竞争。由协会出面协调企业与政府、社会、上下游客户的关系，积极协助政府落实有关节能降耗的相关政策。

    某电厂化学水处理系统基础设备具有良好的可控性，利用PLC和工业控制计算机对其进行实时监控管理，系统基本组成如图1所示。

    采用3台西门子公司的SIMATICS5—115U可编程序控制器控制现场的一次设备，程控系统分为3套，依次为＃1补给水处理单元、＃2补给水处理单元、＃3凝结水处理单元。

图1系统结构图

    操作员站选用两台研华586工控机，软件开发平台选用美国Intellution公司的FIX5.5组态软件。FIX5.5是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件，该版本在WINDOWS或WINDOWSNT环境下运行，采用了图形用户界面，相应其内部的图形处理是基于第三代图形技术。

    数据通信系统采用SINECL2网，它把SIMATIC系列可编程序控制器以及工控机连成网络。SNECL2是令牌总线网，网络传输介质是双绞线或光缆。每个节点通过总线连接器连到总线网上，在本系统中，三台PLC之间以及与两台工控机之间都实现了数据通讯。

    该方案配置体现了分散控制系统的优点，即控制功能分散，操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散，操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。
 

2、PLC及其程序设计

    2.1SIMATICS5-115U硬件组成及编程概要

    可编程序控制器SIMATICS5-115U采用标准的模块式结构，电源、CPU、各种I/O模件都插在一块母板上，并可以根据不同的I/O点数增加扩展母板，输入、输出模件和存储器的精细分级，使得这种装置具有较强的配置适应能力；通过通讯处理器和局部网，可方便地实现PLC之间及与计算机的通讯。

    SIMATICS5-115U的编程语言是STEP5，有3种表达方法，即控制系统流程图CSF，梯形图LAD和语句表STL。其中语句表STL最接近于机器内部的控制程序，功能也比前两种方法丰富得多，因此在本系统实际编程应用中全部采用语句表STL。

    STEP5的最大特点是采用了结构化编程方法，并提供大量标准功能块如乘法功能块FB242、通讯功能块FB244等，使得编程工作大大简化，而且所编程序条理清晰，易于读懂、修改和测试，这一优点尤其在编制大型复杂程序时更能显现出来。

    要完成复杂任务，可以把整个程序分成一个个独立的程序块，STEP5有5种块类型，即组织块(OB)、程序块(PB)、顺序块(SB)、功能块(FB)和数据块(DB)，其中组织块(OB)用以管理用户程序，形成了操作系统和控制程序之间的接口，所有其它类型块在此被调用执行。功能块(FB)用于实现反复调用或者特别复杂的程序功能，这些功能块可以是系统以标准功能块的形式提供的，也可以由用户自己编制。例如标准功能块FB242就可以实现16位二进制乘法功能、FB244可以实现CPU与通讯处理器之间的数据传送，用到这些功能时可以直接调用这些功能块。

    2.2SIMATICS5-115U大型程序的设计

    以本系统＃1补给水处理单元的控制程序为例，在组织块OB1内主要有下面几条语句，完成各功能块的无条件调用。

    JUFB1(定义PLC1向两台工控机传送的数据)

    JUFB2(定义两台工控机向PLC1传送的数据)

    JUFB231(完成PLC1与两台工控机之间通讯的基本设置)

    JUFB232(完成PLC1与PLC2、PLC3之间通讯的基本设置)

    JUFB4(实现自动控制及无扰切换功能)

    JUFB3(气动门及电动门控制)

    JUFB10(实现模拟量处理功能)

    JUFB11(报警处理)

    在FB1、FB2内主要将需要通讯的数据分别写入某数据块如DB10的相应位，由此才能与通讯处理器中的变量取得一致。在 FB231中调用两个STEP5本身提供的标准功能块FB244(发送数据)、FB245(接收数据)，再根据通讯处理器填写一些必要的参数如接口、作业号等，从而实现数据通讯功能。在FB232内按照通讯处理器分配的数据位，定义3台PLC之间需要传送的数据。在FB4内根据生产工艺流程要求及操作规范，充分利用其它功能块及I/O模块传送的数据，实现系统的自动控制及无扰切换功能；针对多个被控对象相似的特点，分别编制了几个有代表性的功能块 FB20、FB30、FB40，例如在FB4内多次调用了FB20以便解决PLC内某程序步时间和工控机画面显示时间保持一致的问题，而且FB20内又调用了乘法功能块FB244。FB3根据FB4发出的自动程序步指令去控制气动门、电动门及泵等现场设备。FB10负责所有模拟量的处理，在此调用了开方功能块FB5。FB11根据FB10转换出来的数据，对模拟量进行报警处理，在此一定要注意模拟量和PLC内部数字量的对应关系，以保证模拟量显示和报警的准确性。

    3、工控机监控管理软件的设计

    工控机监控管理软件在FIX5.5软件平台下完成，FIX5?5是一个高精度模块化的软件系统，包括十几种软件模块，在此主要介绍开发本应用软件时所用到的几种软件模块。

    (1)系统配置模块(SCU)：它主要完成网络、I/O驱动程序、数据库名称、系统启动参数及初始启动任务等配置。 Intellution公司和第三方厂商为PLC、I/O卡编写了300多种I/O驱动程序，如SIEMENS、OMRON、MODICON、ABB等公司产品的驱动程序，并提供I/O驱动程序开发工具包，供用户开发自己的I/O驱动程序。

    (2)数据扫描、报警和控制模块(SAC)：它用来实现现场数据的扫描、信号调理、数据格式和数据类型的转换，报警条件判别及实现遥控输出等功能，SAC将处理的现场数据送入实时数据库，或将遥控输出的数据送到I/O驱动程序，以便实现遥控输出功能。

    (3)实时数据库管理模块(DATABASEBUILDER)：它提供以交互方式建立实时数据库和在线显示/修改实时数据库的功能，它是系统运行的主要数据来源。用户需要在此做很大一部分工作，最主要的是填写变量的标签名，从而将现场数据与数据库中的变量标签一一对应起来，以便在其它模块中调用此数据。在填写变量标签名时既要讲究规范性又要有技巧性，首先需要遵循FIX软件的语法要求，其次按照一定的分类标准定义标签名，以便在以后的数据查询及应用中提高效率。

    (4)绘图模块(DRAW)：FIX拥有一个直观的、基于对象的图形化用户接口(GUI)，它简化了图形开发过程。为了建立画面，可以用DRAW提供的工具箱(TOOLBOX)生成某些对象如阀门、泵、记录表等，并定义其动态特性，即对象基于现场数据改变状态、大小、颜色、产生旋转、移动等，例如阀门的开或关、泵的转或停，这些工作可以在一个对话框内完成，主要是将实时数据库中的变量标签与相应对象联系起来，从而使对象状态随着现场数据改变。为了减少图形开发时间，Intellution公司还提供了一个常用设备对象的图形库，其中有多种国际标准图形，可随时粘贴到用户画面中，同时用户可以把自己画好的常用图形保存到图形库中，以方便以后使用。

    (5)显示模块(VIEW)：它的主要功能是动态显示由DRAW建立的画面，可以在多幅画面间切换、改变画面形态、输入数据、实现监控等，这就是提供给用户的实际操作画面。

    4、系统功能

    系统具有上位机监控功能和模拟盘监控功能，两者互为热备用方式并列运行。在上位机画面上设有上位机手动、上位机自动、上位机监视3种工作方式，方式之间的切换是无扰动的。

    当系统需要由模拟盘监控时，上位机画面选择上位机监视工作方式。此时系统状态由模拟盘M/A转换开关状态决定，M/A置手动，可利用模拟盘按键在模拟盘上进行一对一手动操作。当M/A置自动时，系统可由自动程序实现水处理的自动控制。

    当系统需要由上位机监控时，可在上位机画面上选择上位机手动和上位机自动功能。选择上位机手动时，可在上位机画面上实现就地设备的一对一手操。选择上位机自动时，可在上位机画面上进行自动启停控制，自动控制程序与模拟盘自动控制功能相同。

    5、结束语

    在大中型生产系统中，单机使用可编程控制器的时代已经过去，其与工控机的有机结合以及计算机网络的应用，大大提高了生产现场的自动化控制水平和管理水平，这是必然的趋势。

MOTOX系列减速电机可支持高达20，000Nm的输出转矩，与市场上其他同规格的减速电机相比，西门子电机可支持更高的额定转矩。西门子新型 MOTOX系列减速电机是西门子电机和弗兰德齿轮电机的结合，具有很大的节能潜力，而且具有较好的利用率和较高的工厂实用性以及运行可靠性。

　　随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实 现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。变频器性能的优劣，一要看其输出交流电压的谐波对电机的影响；二要看对电网 的谐波污染和输入功率因数；三要看本身的能量损耗（即效率）如何。这里仅以量大面广的交—直—交变频器为例，阐述它的发展趋势： 

　　主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化；开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。

　　变频器主电路的拓扑结构方面。变频器的网侧变流器对低压小容量的装置常采用6脉冲变流器，而对中压大容量的装置采用多重化12脉冲以上的变流 器。负载侧变流器对低压小容量装置常采用两电平的桥式逆变器，而对中压大容量的装置采用多电平逆变器。对于四象限运行的转动，为实现变频器再生能量向电网 回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的 公害。

　　脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制（磁链跟踪控制）。

　　交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。

　　微处理器的进步使数字控制成为现代控制器的发展方向。运动控制系统是快速系统，特别是交流电动机高性能的控制需要存储多种数据和快速实时处理大 量信息。近几年来，国外各大公司纷纷推出以DSP（数字信号处理器）为基础的内核，配以电机控制所需的外围功能电路，集成在单一芯片内的称为DSP单片电 机控制器，价格大大降低，体积缩小，结构紧凑，使用便捷，可靠性提高。DSP和普通的单片机相比，处理数字运算能力增强10～15倍，可确保系统有更优越 的控制性能。数字控制使硬件简化，柔性的控制算法使控制具有很大的灵活性，可实现复杂控制规律，使现代控制理论在运动控制系统中应用成为现实，易于与上层 系统连接进行数据传输，便于故障诊断、加强保护和监视功能，使系统智能化（如有些变频器具有自调整功能）。
 

　　交流同步电动机已成为交流可调转动中的一颗新星，特别是永磁同步电动机，电机获得无刷结构，功率因数高，效率也高，转子转速严格与电源频率保持 同步。同步电机变频调速系统有他控变频和自控变频两大类，自控变频同步电机在原理上和直流电机极为相似，用电力电子变流器取代了直流电机的机械换向器，如 采用交—直—交变压变频器时叫做“直流无换向器电机”或称“无刷直流电动机”。传统的自控变频同步机调速系统有转子位置传感器，现正开发无转子位置传感器 的系统。同步电机的他控变频方式也可采用矢量控制，其按转子磁场定向的矢量控制比异步电机简单。

　　从我国的国情看，由于传统产业量大面广，在相当长的时间内，传统产业的改造提升仍是国内产业结构调整和优化升级的重点。30年来，工业企业对于信息技术和相关设备的投入显著增加，从而极大地促进了生产力的发展。

　　国家各级政府和相关部门十分重视信息技术改造传统产业的工作，传统产业改造提升在近20年取得了较大发展。从“六五”开始，我国企业在生产制造 过程中推广应用自动化技术，目前，我国大部分传统工业企业实现了生产过程的自动控制，如钢铁企业采用配套的自动控制设备，初步实现了生产工序的全流程自动 化。20世纪80年代中期，以计算机辅助设计(CAD)为代表的信息技术开始运用，并在重点企业中得到了推广。到90年代中期，计算机通信网络技术在企业 中得到了普遍应用，部分骨干企业建立了内部网、办公自动化系统和企业管理系统。特别是2000年以来，石化、钢铁、纺织、家电等行业及大型企业纷纷与电子 商务结合，建立电子商务平台，开展网上采购、网上招投标，运用网络提升传统产业。

　　在各级政府和广大企业的共同努力下，信息技术在企业的产品研发、生产、经营、管理和决策等各个环节都得到了不同程度的应用，信息化对传统产业改 造的带动作用日益显著。突出地表现在：提高了企业综合竞争力(表现在缩短了产品上市时间、提高了产品质量、降低了产品成本、改善了客户服务水平等方面)； 提高了企业产品技术含量，加快了企业产品结构调整；促进了企业现代化管理；支持行业协同设计制造，优化资源配置和利用，增强了企业与国际合作的能力；促进 了信息技术的产业化。

　　各行业对信息化投入不断增加

　　改革开放30年来，制造业各行业对于信息技术和相关设备的投入显著增加，FCS(现场总线控制系统)和新一代DCS(集散控制系统)的研究及产 业化，PLC(可编程控制器)、IPC(工业计算机)、DCS、FCS以及APC(先进控制系统)等自动工业控制装置和系统在建材、轻纺、石化、冶金等行 业得到广泛应用，带动相关产业不断提升。

　　石油和化工企业对信息技术应用工作十分重视。中国石油集团公司、中国石化集团公司、中国海洋石油总公司等大型企业，在信息技术应用方面做了大量 卓有成效的工作，并且取得了一定的经验,应用水平从手工操作发展到自动控制，从低级的单回路控制发展到高级复杂系统控制，直到管控一体化。此外，在自动化 装备、技术、功能、规模等方面都有了很大提高；测量和控制装置不断更新升级，正在运行的数千套DCS、PLC和IPC系统已成为大中型石油和化工企业及小 型骨干石化企业的主要装备。“十五”期间，不但大中型石油和化工企业主要生产过程已在不同水平上实现自动化控制，并取得显著经济效益，小型骨干企业主要产 品的主流程也已具有比较成熟的控制系统和低成本自动化成套技术，实现了生产信息在车间的集成。

　　生产现场的常规仪表性能大大提高，已成为石油化工企业生产过程的主要检测手段，电子仪表、数字仪表、智能变送器与执行器的使用量逐渐增加。

　　冶金行业是一项高耗能、高污染的产业，因此也是信息化推进的重点行业。从整体情况看，当前国内规模以上的冶金企业应用信息技术的力度不断加大，但信息化应用水平还不高，多是办公自动化，真正实现管控一体化的很少，只有宝钢相对比较先进。具体看，主要有以下几个特点：

　　一是基础自动化已经基本普及。在钢铁企业的烧结、炼铁、炼钢、连铸、轧钢等主要生产工序和流程中基本上普及了基础自动化。

　　二是生产过程控制自动化有所提高。近年来，生产过程控制自动化发展较快。由于引进或改造了一批能够生产高附加值产品的冷热轧系统及配套的自动化控制系统，使得轧钢系统的过程控制自动化程度提高幅度最大。

　　三是车间管理或生产制造执行系统得到加强。车间管理或生产制造执行系统近年来得到钢铁企业的普遍关注，已经有部分企业在新建或改造生产线的同时，引进国内外先进技术开发生产制造执行系统，这些系统在一两年内将陆续投入运行。

　　四是人工智能和数学模型得到广泛应用。据统计，全行业在生产控制自动化系统中，应用的控制优化数学模型和人工智能软件系统共1066个。

　　五是检测仪表、计算机仿真和模拟技术应用取得了一定的进展。

　　装备制造行业信息化起步很早，先后实施了CAD、CAM(计算机辅助制造)、CIMS(现代集成制造系统)等工程，数控装置、工业机器人、激光 加工机和自动控制系统以及具有一定智能化水平的高档农业机械和工程机械已经开始批量生产，对生产能力的提升起到了较大的作用。但是总体看来，我国机械产品 的信息技术含量还很低，特别是出口的产品还主要以中低档产品为主。
机床制造领域。我国数控系统与国外先进水平相比落后10-15年，我国目前开发的基于PC机的数控系统，缺少共同的软件规范和支撑平台。

　　工业机器人领域。我国工业机器人在1985年后开始列入国家有关计划，发展比较快。特别是在“七五”、“八五”、“九五”机器人技术国家攻关、“863”高技术发展计划的重点支持下，我国的机器人技术取得了长足发展。

　　汽车制造领域。从整体水平上看，目前我国汽车电子产品仅相当于发达国家上世纪60年代末、70年代初的水平。虽然在中档和普通产品方面已经具有相当的基础和竞争能力，但在高技术汽车电子产品方面还存在很大差距。

　　船舶设备制造领域。由于我国信息技术应用水平还不高，国产船用自动化设备及配套设施没有形成系统。

　　内燃机制造领域。内燃机采用电控技术不仅提高了自身的竞争力，而且由于其使用之广和数量之大，对于传感器、执行器等电子产业的发展也起到了很大的促进作用。

　　重型锻压机械制造领域。我国重型锻压机在电控技术方面大多采用PLC和IPC机，采用电液比例技术和现代传感技术，具有工况监视和故障诊断功能。

　　轻工行业。“十五”以来，信息技术已经比较广泛地应用于我国轻工行业，其生产线和关键设备大部分采用了机电一体化产品，在一些骨干企业中，也已经开始应用计算机集散控制系统、可编程序控制及管理信息系统等现代信息技术。

　　我国家电行业技术装备水平相对较高，与发达国家差距不大，但关键生产设备和高档仪器仍主要依靠进口；我国照明电器产品新增装备开始采用信息技术 含量较高的自动化、半自动化生产线。烟草行业重点骨干企业通过引进、改造，技术装备水平比较先进。印刷设备行业也有了较大发展，品种增加，质量提高，中低 档印刷设备基本能满足国内市场需求，并有少量出口。食品和饮料行业生产流程自动化水平有很大提高，但大型成套的高档工艺设备还依赖进口。

　　建材行业。近年来，我国建材行业信息化利用电子、计算机、机电一体化等技术设备进行技术改造，使建材工业在质量、品种、产量、劳动生产率和降低成本、节能、环保、提高企业综合竞争力等方面都取得了显著效果。

　　机遇挑战并存

　　总体来说，我国利用信息技术改造传统产业的机遇与挑战并存。一方面，经济全球化和生产经营一体化的趋势进一步突出，我国在新的国际分工中的优势 和劣势都十分突出；另一方面，国内经济建设的成就和信息技术的快速发展虽然给传统产业改造带来了新的机遇，但是历史的包袱和体制的障碍也使未来的发展道路 充满挑战。

　　近几年，世界的制造业重心在向中国转移，中国的工业对信息技术的需求造就了一个广阔的市场，几乎所有国际知名的电器控制产品制造商都在中国有生 产厂，它们积极参与到中国重大工程和重要工矿企业的信息化改造中，在给国内同类厂商带来残酷的竞争威胁的同时，也提供了适合中国国情的信息技术解决方案。 在技术领域，我国的一些核心技术还是主要依靠美国、日本这样的国家，这对于长期的传统产业改造而言不是长远之计。另一方面我国的市场经济体制还不够完善， 制约传统产业改造的进程。

　　面对这些挑战的同时，也存在很大的机遇。我国的电子信息产业近几年保持了快速增长的势头，产业结构不断调整，经济效益持续提高。关系到传统产业 改造的重要产品的研发和产业化都有很大的突破。一方面，重要信息技术的研发有了一定的突破。2003年，方舟、龙芯系列芯片和LINUX软件等有自主知识 产权产品有了新的突破,通信系统设备研发取得了群体性的突破,大规模集成电路的研发能力已快速进入国际主流技术水平。另一方面，为传统产业改造服务的国产 应用电子信息产品的市场份额也在持续增长。国产电子信息产品具备性价比高，符合中国企业实际情况等特点，因此受到了企业的热烈欢迎，而从国家战略的角度考 虑，利用信息技术提高产业水平一定是建立在本国信息技术的快速发展和关键信息技术产业化的基础上的。

    高压变频器的种类繁多，其分类方法也多种多样。根据高压变频器中有无直流环节可分为交交变频器（无直流环节的变频器）和交直交变频器（有直流环节的变频器）；交直交变频器按所采用的直流环节的不同方式又可分为电流型变频器（直流环节采用大电感以平抑电流脉动）和电压型变频器（直流环节采用大电容以抑制电压波动）；按照输出电平数，可分为两电平、三电平、五电平及多电平变频器等等。目前市场上较常见的高压变频器有以下几类：

    Ø单元串联式多电平高压变频器

    1994年，美国罗宾康公司推出了全球第一台单元串联式多电平高压变频器，并取名为“完美无谐波变频器”。单元串联式多电平高压变频方案在我国获得了大面积推广，目前主要的几家高压变频器生产企业均采用这种结构。其优点是谐波含量极低，功率因数高，缺点是只能单象限运行，要实现四象限运行则必须另外配置能量回馈单元。

    Ø三电平电压源型变频器

    采用高压HV－IGBT的三电平电压源型变频器功率范围达9100kVA，电压范围可达6600V，输出频率可达150Hz。其优点是输出频率高、动态性能好，过载能力强，转矩脉动小、电机噪声小，谐波较低等；缺点是单象限运行，要四象限运行需另外配置能量回馈单元。

    ØIGBT直接串联型变频器

    2001年，成都佳灵电气制造有限公司开发出世界首创的电压源型IGBT直接串联高压变频器，采用抗共模电压技术以取消输入变压器，采用输出滤波器和优化的PWM波形，大大降低了谐波含量。其优点是结构简单，二电平逆变器技术成熟；效率高，可达98％；动态性能好，过载能力强。缺点是是无输入变压器，6脉冲整流网侧谐波大，需采用进线电抗器。最为致命的是，采用这种结构的变频器一旦出现其中一个IGBT烧掉则容易引起连锁反应，抗干扰性和工作稳定性差，因此至今仍未能推广采用。

    Ø交交变频器

    交-交高压变频器是无直流环节、直接由交流到交流的变频器，其优点是可用于驱动同步和异步电机、转矩大、动态相应特性好、可四象限运行等，缺点是低速时功率因数低、网侧谐波大，另外其工作原理过于复杂，硬件实现难度很大，特别是对于工作电压通常在3KV以上的高压变频器，功率器件数量成倍增加。
国际上只有西门子等极少数跨国企业有成熟产品推出，其应有局限在轧钢等冶金领域。

    这些种类的高压变频器各有其优缺点，客户在选型时往往根据具体应用的特点来确定。比如起重设备、机车牵引等要选用可四象限运行的变频器，轧钢机则要选择动态响应能力好的变频器，风机水泵等主要选用单元串联多电平变频器。

    本文将介绍广东省南海市垃圾焚烧发电厂PLC控制系统，此控制系统由珠海市广东亚仿科技股份有限公司成功开发，并一次成功投入生产运行。

    该集散控制系统采用SiemensS7-400系列PLC。SIEMENS公司的S7-400系列PLC是九十年代推出的S7系列中的大型机型，具有完善的功能和强大的通讯能力，特别是PROFIBUS是总线国际标准之一，得到很多厂家的支持，很有利于分布式控制系统的使用，PROFIBUS-DP总线的通讯速率可达12Mbps。S7-417H双机热备系统和ET200M分布式I/O组成的PROFIBUS-DP总线网构成切换结构，实现在故障时无扰动自动切换，可用在安全性能要求极高的控制系统中。但是S7-417H双机热备系统造价相对昂贵，为了减少硬件的投资，我们选用软件双冗余（用416CPU进行双机热备），采用分布式I/O的Profibus-DP现场控制总线，上位机与PLC之间采用OSM/ESM环形100兆工业以太网光网进行通讯，上位机采用Intouch7.1组态软件进行系统组态。该厂垃圾的焚烧工艺引进美国Basic公司的专利技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到国际环保要求；一期日焚

    烧处理垃圾200吨，该工艺技术在我国是有很广的推广应用价值。

    工作原理：垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合燃烧，燃烧产生的热量由余热锅炉回收，余热锅炉产生的高温高压的水蒸汽推动汽机发电；燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出；由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入第二、三级燃烧室，进行进一步燃烧，使烟气的温度高达

    摄氏1000度，并烟气在此停留时间不短于2秒，使有毒的烟气迅速分解，后经烟气处理设备及除尘设备（电除尘及布袋除尘）处理合格后排入大气。

    本环保发电厂主要设备包括：

    焚化炉锅炉两台；每台主要的技术参数如下：

    ·垃圾处理量：8.33t/h

    ·产生蒸汽量：22.5t/h

    ·过热蒸汽压力：4.0MPa

    ·过热蒸汽温度：400℃

    ·炉膛温度：980℃

    ·给水温度：145℃

    ??汽轮机发电机组一套；
主要的技术参数如下：

    ·主蒸汽压力：3.9MPa

    ·主蒸汽温度：390℃

    发电机，主要的技术参数如下：

    ·功率：12000kw

    ·出线电压：10.5kv

    ·频率：50Hz

    ·额定转速：3000RPM

    ·功率因素：0.8

    ·励磁方式：无刷励磁系统

    ??烟气处理系统两套；

    ??配套电气供配电系统,其中，

    一、上位机监控系统配置如下：

    共设四台操作员站，一台工程师站。其中两台操作员站用于炉．侧．设．备．的监控，包括焚烧炉、锅炉两套系统，烟气脱硫系统，除灰系统；另两台操作员站用于机．侧．设．备．的监控，包括汽机系统，制给水系统，废水处理系统，电气及其它部分。

    炉侧的两台操作员站和机侧的两台操作员站均为双机热备。炉侧和机侧的操作员站之间功能独立，不能互换操作。程师工作站，用于系统软件开发组态和警报顺序事件记录之用；工程师站将能够作为任一操作员站完成相关控制监测功能。工程师站、操作员站及PLC之间采用采用OSM/ESM环形100兆工业以太网光网进行互连通讯。操作系统采用中文WindowsNT窗口操作系统。

    上位机采用Intouch7.1组态软件进行系统组态。人机界面主要设计有以下内容：

    ①系统工艺流程显示。

    依据设计院提供的系统工艺流程图，按照功能组区域划分。

    ②顺控系统操作指导显示。

    有顺控步序显示，即顺控程序步骤的状态显示，以及操作提示等。

    ③调节系统调节画面。

    回路手操站，调节参数与参数趋势的集中显示。

    ④重要参数趋势显示。有实时趋势与历史趋势两种显示。

    ⑤汽轮机状态等参数的棒图显示。

    ⑥全局报警显示。

    系统按照功能区分为若干个报警组，各个报警组的报警窗口分布于相应功能显示窗口的上方。全局报警显示提供集中查看系统所有报警的能力，或按优先级或报警组过滤查看，并具有全局报警确认。

    ⑦报表管理。

    提供日报、月报打印功能。打印方式有：定时打印，事件驱动打印，运行人员召唤打印。提供历史报表数据查看功能

⑧PLC系统状态显示。

    提供系统硬件网络的查错维护功能。

    ⑨多级地图式菜单显示。

    ⑩系统安全级别定义。

    为了保证系统的安全操作，设计有三级权限：工程师级，高级操作员级，操作员级。操作员级用户可进行系统正常操作；高级操作员级用户除具有操作员级的功能外，还具有修改调节参数，修改时间，查看历史报表，召唤打印等功能；工程师级拥有最高权限，具有高级操作员级所有功能，还可进入开发环境进行组态修改。

    二、PLC控制系统配置如下：

    分1#、2#PLC主站。1#PLC主站分别控制1#及2#锅炉焚烧炉；2#PLC主站分别控制汽机系统，制给水系统，废水处理系统，电气及其它部分。每个PLC主站分别由两个CPU416-2DP(订货号：6ES74162XL010AB0)组成双机热备，通过实时冗余软件实现控制系统无扰动换，确保系统安全稳定运行，两个CPU通过MPI接口进行相互监视及数据相互备份，每个CPU分别通过CP443-1工业以太网通信模块与上位机通信。Siemens的416CPU组成双机热备，只能通过软件来实现，因此称之为软冗余，原则上CPU315以上的CPU都可以组成软冗余。用户必需自己编写冗余管理程序，把要冗余的数据放在特定的DB里，每个扫描周期里主CPU就把这些特定DB里的数据影像到从CPU中。软冗余比硬冗余有一个优点，就是开发人员可以自定义冗余数据库，这样就可以大大缩短在每个扫描周期中冗余数据的影像时间。

    控制信号的输入及输出由相关ET200M分布式I/O模块完成，采用“就近原则”，以最大程度减少现场的硬布线，每个ET200M分别有两块IM153-2通信模块，分别与挂在DP总线上，组成冗余的DP总线。由于ET200M采用是Siemens300系列分布式I/O模块，因此价格较为便宜。每个ET200M可扩展8个IO模块，容量可高达128字输入/128字输出。最大传输速率为12Mbps。

    这样，本控制系统就由于西门子400系列的CPU416-2组成双机热备，进行数据冗余，带上300系列的分布式I/O组成双冗余的DP总线，这是性价比极高的集散控制系统，在今后的各种环保电厂主机控制及大型发电机组的辅机控制领域中的极大的推广价值。

    CPU416具有非凡的性能，它二进制指令的执行时间为0.08微秒（CPU417H为0.12微秒），最大的数字量IO或模拟量IO高达65536或4096点。本集散控制系统有八千多条逻辑控制语句，30个PID控制回路，其中：带微分前馈控制的回路2个；条件切换输出的回路10个；三冲量调节回路2个；单冲量调节回路26个。系统实时性可靠性要求较高。

    本集散控制系统中，PLC完成全厂逻辑顺序控制及所有PID回路控制。其中，

    I、逻辑顺序控制分下列几大部分：

    1）1-2-3级吹扫其目的是为了确保1-2-3级燃烧室风烟系统相关设备正

    常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作。

2）引风机启动。

    3）焚化炉—锅炉吹扫其目的是为了确保焚化炉—锅炉整个风烟系统相关设备正常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作。

    4）第二级预热其目的是为了提高第二级温度达到设定值，是第一级预热、第一燃烧室燃烧器投入的前提条件。

    5）第一级预热的目的是为了提高第一级温度达到设定值。

    6）顺序停运。

    7）燃烧器顺序点火/停运。

    8）给料系统自动循环。

    9）除渣系统自动循环。

    10）渣坑水位联锁控制。

    11）吹灰系统顺序控制。

    12）锅炉保护

    13）主燃料跳闸

    14）料油跳闸

    15）正常发电模式

    16）孤立运行模式

    17）汽轮机故障模式

    18）化学水处理控制

    19）污水处理控制II、主要PID控制回路略举如下：

    1）炉膛压力调节系统（回路号：RL-PT101）

    此系统为单冲量调节回路。按系统工艺，炉膛应保持一定的负压值

    （PT101），故需对引风机（PV101）进行PI调节。为防止引风机变频器运行过大或过小，而造成锅炉熄火，调节系统中引入高、低限幅模块。

    2)干燥炉排温度调节系统（回路号：RL-TE108）

    此系统为单冲量调节回路。按系统工艺，进入焚烧炉一燃室1#炉排的垃圾含有一定的水分，直接影响炉膛温度，增加1~2#燃烧器的负担。

    因此，从三燃室引入混合烟气进行干燥。由于三燃室混合烟气的温度较高，故通过调节干燥风机（TV108）使干燥炉排温度（TE108）维持在设定的工作范围。

    3)再循环烟气温度调节系统（回路号：RL-TE109）

    此系统为单冲量调节回路。通过调节再循环风机（TV109）使四燃室烟气温度（TE109）维持在设定的工作范围。

    4)一燃区炉膛温度调节系统（回路号：RL-TE101）

    此系统为条件切换多输出调节回路。按系统工艺，焚烧炉一燃室分为起炉运行和正常运行两个阶段。在起炉运行阶段，炉膛温度（TE101）主要由

    #1~#6燃烧器的燃油量来控制，通过调节#1~#6燃烧器回油调节阀（HV107、HV111、HV117、HV121、HV127、HV131）来维持系统对炉膛温度（TE101）的要求。
在正常运行阶段，炉膛温度主要靠#1~#4炉排上垃圾的燃烧来维持，

    通过调节#1~#4炉排的排风调节阀（HV104、HV114、HV124、HV134）（因送风机转速一定，排风调节阀可调节送风量）来控制#1~#4炉排上垃圾的燃

    烧，从而达到系统对炉膛温度（TE101）的要求。此调节过程将直接影响炉膛负压，为防止炉膛负压的减少对系统的影响，当炉膛负压突破一定值时（如小于1Kpa），对排风调节阀限幅。

    5)锅炉汽包水位调节系统（回路号：RL-LT102）

    此系统为三冲量调节回路。通过采用给水流量（FT101）、蒸汽流量（FT103）和汽包水位（LT102）主信号一起对给水调节阀（LV102）进行PI调节，使汽包水位保持在设定范围内，以适应锅炉的蒸发量。

    6)过热蒸汽温度调节系统（回路号：RL-TE119）

    系统将减温器后蒸汽温度（TE116）作为前馈信号引入调节，与过热蒸汽温度（TE119）主信号一起对减温水调节阀（TV119）进行PI调节。

    7)汽机前压调节系统

    此系统为条件切换输出调节回路。正常发电时，利用汽轮机与旁路系统平衡配置，通过汽轮机同步控制器调速汽门来调节主汽门前压力（PT302），使其稳定在工作压力左右。当发电机甩负荷时，控制旁路蒸汽调节阀（PV302），退出自动状态。

    8)减温减压器温度调节系统（回路号：RL-TE327）

    减温减压器共有两项调节任务：调节喷水量维持减压后蒸汽温度在工作范围；调节减压阀的开度维持减压后蒸汽压力在工作范围。

    本调节系统通过减温水调节阀（TV327）来调节减温减压器后温度

    （TE327），使其稳定在工作温度左右。

    9)减温减压器压力调节系统（回路号：RL-PT325）

    此系统为条件切换输出调节回路。在低负荷状态时，本调节系统通过调节蒸汽旁路调节阀（HV302）来维持减温减压器后压力（PT325），使其稳定在设定工作范围。当处于甩负荷状态时，调节系统来调节蒸汽调节阀（PV325）。

    10)低压分汽缸压力调节系统（回路号：RL-PT326-327）

    此系统为双调节器条件切换单输出回路。低压分汽缸的蒸汽：在正常发电模式下来自汽轮机的抽汽；当发电机处于甩负荷状态或汽轮机故障状态时，则来自于主蒸汽经减温减压器后的一部分蒸汽（而另一部分蒸汽则进入高压冷凝器）。本调节系统根据系统要求，通过调节蒸汽调节阀来安全合理的分配这两部分蒸汽。

    当高压蒸汽冷凝器的压力（PT327）小于0.2Mpa时，调节系统通过调节蒸汽调节阀（PV326）来维持低压分汽缸压力（PT326），使其稳定在设定工作范围。
当高压蒸汽冷凝器的压力（PT327）大于0.2Mpa时，调节系统通过调节蒸汽调节阀（PV326）来维持高压蒸汽冷凝器的压力（PT327），使其稳定在设定工作范围。

    11)除氧器液位调节系统（回路号：RL-LT404）

    此系统为条件切换输出调节回路。正常发电模式时，大量的凝结水由凝汽器通过低加直接送回到除氧器，不通过蔬水箱，除氧器的补给水通过调节进水调节阀（LV304_1），实现除氧器液位（LT404）的恒定。当汽轮机故障状态时，大量的凝结水从高压冷凝器聚到蔬水箱，除氧器的补给水则通过蔬水箱输送，除氧器液位（LT404）通过调节进水调节阀（LV304_2），实现液位的恒定。

    该PLC集散控制系统经两年多的运行证明，各项技术指标均达到国际先进水平，主要表现如下：

    （1）燃烧效率高垃圾在炉排上与空气混合均匀燃烧充分，垃圾燃尽率高。

    （2）回热效率高余热锅炉分布在主炉膛和烟道中，可充分吸收垃圾燃烧热量，正常燃烧热效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃烧热效率也在70%以上。

    （3）处理垃圾范围广泛能够处理工业垃圾、生活垃圾、医院垃圾废弃物、废弃橡胶轮胎等。

    （4）运行维护费用低炉排采用了整块设计维护量小；自动控制水平高，运行人员少。

    （5）可靠性高经过近2年运行表明，此焚烧炉故障率非常低，年运行8000小时以上，利用率可达95%以上。

    （6）排放物控制水平高由于采用二级烟气再燃烧和先进的烟气处理设备，使烟气得到了充分的处理。经长期测试，烟气排放物中CO含量1—10PPM，HC含量2—3PPM，NOx含量35PPM，完全符合欧美排放标准。烟气在二、三级燃烧室燃烧时温度达1000℃，并且停留时间达2秒以上，可使二恶英基本分解，烟气中二恶英的含量为0.04ng/m3，远低于欧美标准0.5ng/m3。

“全球责任•中国行动奖”以公开、公正和公平为原则，由知名财经媒体《中国经营报》下属的研究机构和英文刊物《中国经济学人》杂志联合主办。通过问卷调查和专家评审，该奖项旨在评选出在环保、赈灾、减排和社会福利等方面有突出贡献的跨国企业。

“获得‘中国行动奖之社会公益奖’使西门子倍感荣耀。”西门子中国副总裁白安先生表示，“在西门子，成功不仅仅是依靠最终绩效，还要看绩效是如何达到的。我们感到非常欣慰：我们通过勇担社会责任、坚守商业道德、透明且可持续发展的方式达到最佳绩效的理念得到了肯定。”

作为在华的最大的外资企业之一，致力于成为中国的优秀企业公民是西门子的核心价值观之一。西门子所有的企业公民活动都通过其两大全球项目“西门子•携手关爱” 和 “西门子•点燃未来”执行。“西门子•携手关爱”包括志愿者服务、社会公益和赈灾，体现了西门子及其员工是优秀的企业公民。“西门子•点燃未来” 包含了针对学前、中学和大学的教育活动，旨在培养未来的科学家和工程师。西门子在企业社会责任上所做的贡献得到了广泛肯定，如2004-2007年西门子连续四年获得由光明日报颁发的“光明公益奖”。