西门子 PLM - 虚拟与现实世界的无缝联接 

    2007年，西门子完成了对世界领先的产品生命周期管理软件供应商美国UGS公司的收购后将其更名为PLM软件，从而成为世界上第一家，也是目前唯一一家能够提供产品和生产生命周期管理软、硬件的集成供应商。

       西 门子坚信设计工程和工厂运营的更紧密集成将可以立竿见影地为制造企业提供更大的价值，尤其是在未来的数年中。PLM——产品生命周期管理软件，作为制造企 业不可或缺的重要软件已经是生产厂商的左膀右臂。PLM的高度运用和有效管理，能够让一款新手机从概念设计、造型设计、开模到制造仅需7-15天的时间； 同样，汽车厂商也因此将能加快新车的市场投放速度，从而以更加低廉的成本灵活应对市场的需求变化，提升企业的竞争力。这一平台帮助企业不断创新，使协同遍 布整个价值链，帮助企业实现产品与制造生命周期的统一管理，有效控制生产成本，从而提高生产力。

      目前，位于上海的西门子 PLM研发中心与西门子PLM遍布全球的其他25家研发中心共同组成全球的研发网络。西门子PLM软件上海研发中心总监兼知识工程产品开发部主任徐居仁先 生介绍说：“西门子PLM软件今后5到10年的在中国的重点方向是打造大中华区制造企业创新技术交流的平台，提供具有大中华区特点的应对策略和行业解决方 案。在中国，我们的产品已经广泛服务于很多的大型制造业用户，行业涉及航空、国防、交通运输、机械设备、高科技电子以及消费品等等。同时我们也关注中小企 业市场，西门子PLM将重点针对中小型企业重新配置或简化多个层面，研发有中国特色的产品，与中国企业分享技术和经验，共谋发展。”而对于那些期待着全球 资源整合与集中控制的生产型企业，PLM不断强大和丰富的功能也将使全球化的协作得以实现，并具有更高的效率。

SSML - 本地化 

       2005 年，IA&DT与中国合作伙伴江苏贝得电机股份有限公司签订协议，双方合作在江苏扬州建立西门子电机（中国）有限公司（SSML）。西门子是全球 领先的工业自动化供应商，江苏贝得电机股份有限公司则是中国本土中小型低压电机的领先供应商之一，SSML可谓集两家之所长。成立3年以来，在已有产品组 合基础上增加了重要的电机系列产品，实现了从变频器、变速箱到电机在内的所有驱动产品的本土化生产，作为西门子在华发展战略计划的组成部分，增强了西门子 本地制造产品的业务。 

      在SSML，IA&DT标准传动部的总经理霍焱先生和SSML总经理 Arzberger先生分别就标准传动业务在中国的发展和本地化的生产与研发情况进行了介绍。记者不仅看到了西门子在中国本地化的生产，并且看到了西门子 致力于推动中国自动化市场发展的坚定承诺。

SNC -“数字化工厂”的样板试点

      从访问西门子上海PLM，大家就接触到 “数字化工厂” 的概念，而对这一概念的切实感受与体会，在此行的最后一站西门子数控（南京）有限公司（SNC）得到了综合的零距离体验。 

      这一在建的西门子IA&DT集团“数字化工厂”的样板同时也致力成为IA&DT在中国的综合性电子制造中心。目前，已先后建成了三期厂房，产品范围包括IA&DT下属的自动化系统部、运动控制部、标准传动部、低压控制与配电部产品。 

      在 西门子的全球性规划中，SNC还将通过不断优化，进一步扩大生产能力。目前，SNC的营业额分配有69%针对国内市场，31%销往东南亚及欧美等海外市 场。这里的许多产品设计以及生产都将以满足世界各地的需要为基础，实现在满足中国市场需求的同时，向世界市场的出口的标准。能够这样担当西门子全球产品生 产重任的一个重要原因，就是SNC以保证稳定可靠的产品质量为前提持续进行的生产流程改进，特别是其精益车间的设计，显著优化了流程管理，将在制品数量减 少为零，大大缩短产品的生产周期，使得生产时间降低到原来的一半。

     在感叹SNC迄今为止4.1亿欧元的庞大投资规模之余， 记者们更加深切地感受到了全球化研发与生产的布局。据SNC的副总经理王坤介绍，在这里，既有像SIMATIC S7-200这样在美国研发中国生产的控 制器产品，也有像LOGO!系列控制器这样在中国完成从研发到生产的产品，同时也有部分产品的研发在SNC，而交由美国西门子进行生产。 

      在 会上，大家就SNC作为西门子“数字化工厂”的试点意义、全集成自动化在中国的发展前景等问题进行了热烈的探讨。专程从北京赶来的IA&DT自动 化系统部总经理斐德思先生对自动化系统部的业务结合自动化技术的发展趋势向媒体朋友进行了讲解，他同时表示：“SNC是西门子自动化集团在华一份令人骄傲 的作品。它是西门子全集成自动化在中国的示范园区。尽管数字化工厂的真正实现仍需要一段较长的时期，西门子将在这一领域做出持久的努力，引领行业做出思 想、技术上的创新，推动发展的脚步。” 

西门子的企业价值观 - 溯源与今天

     在此行期间，大家还穿插拜访了上海华东理工科技大学和位于南京著名的小粉桥的拉贝纪念馆。

      西 门子坚持不懈致力于成为一家“受人尊敬的企业”的企业目标，在企业自身谋求发展的同时，也一直关注着本地研发能力及人才的培养。自2005年来，西门子 IA&DT携手包括华东理工科技大学在内的多家国内大学共谋创新，为他们提供了最新的实验设备、奖学金、实习和就业机会。在履行作为全球500强 企业的社会责任的同时，既为技术人才提供了实践机会，也为企业的研发创新开拓了更为广阔的平台，形成了企业、院校、政府、学生、员工“共赢”、“多赢”的 局面。 

      而对作为西门子在华活动最早见证的南京拉贝纪念馆的参观让更多人为之触动。1931年至1938年，约翰·拉贝 先生任西门子公司驻华负责人之一。在南京沦陷及大屠杀期间，他与十几位外国传教士、医生、商人等共同建立了南京国际安全区，并担任国际安全区委员会主席， 安全区为大约25万中国难民提供了暂时栖身避难的场所。而拉贝先生在位于南京大学旁边的自家住所中亦庇护了600名左右的难民，被尊称为“东方的辛德勒 ”。作为当时西门子公司在华的业务负责人，拉贝对西门子在中国的声望功不可没，并将深深铭刻在中国人民的心中。西门子公司也会把在华迄今已有130多年历 史的奋斗精神不断延续下去，扎根中国，与中国共同进步。 

尾声 

      随 着第四站活动的落幕，从9月下旬启动、历时4个月的2008西门子“知其道，觅其妙”媒体行活动也宣告顺利结束。来自约30家行业以及大众媒体的40多位 记者先后走访了西门子IA&DT共12家运营公司，获得了这里本地化生产和研发的一手资料，涉及西门子的工厂自动化、过程自动化、低压控制与配电 业务。同时，IA&DT不断创新、为推动自动化高等教育在中国的发展做出的努力也给媒体留下了深刻的印象。媒体朋友纷纷表示收获颇丰，也期待今后 能有类似的机会再次访问、学习，与西门子的管理层进一步加强沟通与了解，共同推进中国工业自动化的进程。

    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！

    变频器的过电流故障跳闸是最常见也是最复杂的故障之一，当故障发生时，变频器保护会立即动作并停机，同时显示故障代码或故障类型。大多数情况下可以根据显示的故障代码迅速找到故障原因并排除故障，但也有一些故障的原因是多方面的，并不是单一的，而是包含了过电流、短路、欠电压、接地、过热、谐波干扰等各种可能导致跳闸的因素。为了查找故障原因并排除故障，可依据图1所示的故障诊断流程图进行。

    2 故障诊断

    尤其是采用IPM模块的变频器，在模块内包含有过电流、短路、欠电压、接地、过热等保护功能，而这些故障信号都是经过模块的控制引脚的故障输出端Fn引入到控制器的，当控制器收到故障信息后，控制器立即封锁脉冲输出，同时将故障信息显示到控制面板上，但是，一旦模块内部发生故障，就很难查找故障原因。因此，在排除这类故障时，首先应区分跳闸是由外部负载原因还是由变频器内部的原因引起的；变频器是在加速过程，减速过程还是在恒速过程中出现的跳闸。区分后就能缩小故障查找的范围，以利于快速排除故障。    

    2.1一般故障查找步骤

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    1）在外观上看不出明显的故障痕迹的情况下，可以先将变频器连接到电动机的电缆拆下，分别试验变频器和电动机。如果变频器还连接有外部控制信号电路，最好也断开，这样可以手动试验变频器，如果正常，说明变频器没有问题或没有损坏。

    2）进一步检查整定值是否有变化，最好重新整定一遍。

    3）然后采用一个试验控制信号或电位器接到外部控制端子上，试验变频器的外部信号控制性能，如果正常，说明变频器完好无损，可以进一步检查外部信号和电动机。

    4）外部控制信号一般是各种传感器的输出信号，或来自于控制器，应根据传感器或控制器的检验方法对其进行检验，最好采用现场信号校验仪校验。

    5）对于电动机的检查，应先用万用表和兆欧表检查绝缘情况，如果变频器输出侧安装了接触器，还应检查接触器的触点是否正常。

    6）如果上述一切正常，如条件允许最好采用工频电源进行起动电机试验，并使其运行一段时间后观察是否存在异常。

    通过以上工作，一般情况下就会将事故原因缩小到一定范围，在上述检查过程中，在哪个环节发现异常，就在哪个环节进一步检查。

    2.2利用运行记录分析故障原因

    如果从变频器的故障历史记录中，能查询到跳闸时的电流超过了通用变频器的额定电流，或者超过了电子热继电器的整定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否是电动机过载或负载有突变的可能，如电动机堵转，电动机突然甩负载（在变频器正常运行过程中突然断开负载）等，前者一般发生在电动机与机械连接部位的机械原因，或电动机轴承出了问题，后者一般发生在外部控制信号丢失的情况。如果三相电流不平衡，则可能是电源侧断相、电动机端子或绕组内部断线等。若跳闸时的电流在通用变频器的额定电流或者电子热继电器的整定值范围内，可判定变频器内部的逆变器模块或相关部分发生了故障。首先可以通过测量通用变频器主回路输出端子U，V、W分别与直流侧的P、N端子之间的正、反向电阻来判断逆变器模块是否损坏，如模块无损坏，则是驱动电路出了故障，一般这种情况比较少见。

    2.3变速过程中的故障原因分析

    如果是减速时逆变器模块过电流或是变频器对地短路跳闸，一般是逆变器桥臂的上半桥或其驱动电路部分发生故障，而加速时逆变器模块过电流则是下半桥或其驱动电路部分发生故障，经检查，确认逆变器桥臂损坏，更换后变频器就应工作正常。

    如果变频器跳闸后，发现电动机外壳很热，则有可能是载波频率调整的过高所致，如果排除了上述可能发生故障的情况外，且变频器没有新更换过硬件，在重新启动系统后，应适当降低载波频率。

    2.4外围设备引起的故障原因分析

    在变频器运行中出现的过电流故障中，由变频器外部引起的故障原因往往容易被忽略，现将由外部原因引起过电流保护动作的情况做一分析。

    1）电动机负载突变引起较大的冲击电流造成过电流保护动作。

    2）电动机内部或电动机连接电缆绝缘被击穿，造成匝间或相间及对地短路，导致过电流保护动作。对于对地短路接地故障，如果通用变频器有接地保护，则接地保护亦动作。

    3）当变频器控制系统中装有测速编码器时，速度反馈信号丢失或非正常时会引起过电流。

    4）外部控制信号线断线或传感器故障，也会引起过电流，导致过电流保护动作。现在有的变频器增加了反馈信号断线保护功能，可以通过设定防止这种故障发生。

    5）如果在变频器输出侧安装了接触器，接触器的触点瞬间抖动、损坏也是常见的过电流保护动作的原因，因为在接触器长期运行过程中，其触点表面会被氧化，形成一层膜电阻，导致接触不良，造成缺相运行，并且不容易发现，因此应该仔细用万用表检查触点是否正常。

    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。

梦想照进现实

 漫游在2020年，你的眼里还不只这些新奇。通过在模拟世界中设计并检测，生产商们只需要花费很短的时间就能够把想法变成现实，哪怕是设计会飞的汽车座椅；世界各地的50亿人正在永久享受高带宽网络，不仅可以相互交流，还能传送照片和视频；空气污染大户发电厂，在日益精密的过滤装置等措施下，变成了零排放发电厂。
这一切想象距离我们其实并不远，以创新技术著名的西门子公司正在为此努力。在日前举行的德中同行“西门子创新日”中，西门子公司用它在制造业、机场、发电、医疗、交通、水处理、楼宇自控和照明等各行业的解决方案告诉我们：世界面临的种种挑战，西门子总有答案，那就是创新。
西门子东北亚业务大区首席执行官、西门子(中国)有限公司总裁兼首席执行官郝睿强博士这样对《瞭望东方周刊》说：“西门子广泛的业务组合和领先技术，使我们处于最佳优势，能最好地为21世纪发展的大趋势提供创新的技术和解决方案，以及应对工业、能源、医疗和环境领域中所遇到的严峻挑战。”他说，西门子非常乐意为中国城市的可持续发展作贡献，帮助提升人们的城市生活质量。人们对城市的梦想有多大，这个公司的梦想就有多大。

    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。

    谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经 负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理 证实，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以I 区分为偶次与奇次性，第3、5、7次编号的为奇次谐波，而2、14，6、8等为偶次谐波，如基波为50Hz时，2次谐波为lOOHz，3次谐波则是 150Hz。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整 流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7，11、13、17、19等，变频器主要产生5、7次谐波。谐波定义示意图如图1所示。

    此主题相关图片如下：

    1．2谐波治理的有关标准

    变频器谐波治理应注重下面几个标准，抗干扰标 准：EN50082-1、-2，EN61800-3：辐射标准：EN5008l-1、-2，EN61800-3。非凡是IECl0003、 IECl800-3(EN61800-3)、IEC555(EN60555)和IEEE519-1992。

    普通的抗干扰标准EN50081和EN50082以 及针对变频器的标准EN61800(1ECl800-3)定义了设备在不同的环境中运行时的辐射及抗干扰的水平。上述标准定义了在不同环境条件下的可接受 辐射等级：L级，无辐射限制。适用于在不受干扰的环境下使用变频器的用户和自己处理辐射限制的用户。H级，根据EN61800-3确定的限制，第一环境： 有限制分布，和第二环境。作为选件RFI滤波器，配置RFI滤波器可以使变频器达到商业级，通常用于非工业的环境。

    2 谐波的治理措施

    治理谐波问题，抑制辐射干扰和供电系统干扰，可采取屏蔽，隔离，接地及滤波等技术手段。①使用无源滤波器或有源滤波器：②增加变压器的容量，减少回路的阻抗及切断传输线路法；③使用无谐波污染的绿色变频器。

    2．1使用无源滤波器或有源滤波器

    使用无源滤波器其主要是改变在非凡频率下电源的阻抗，适用于稳定、不改变的系统。而使用有源滤波器主要是用于补偿非线性负载。

    传统的方式多选用无源滤波器，无源滤波器出现最早，因其结构简单、投资少、运行可靠性较高以及运行费用较低，至今仍是谐波抑制的主要手段。
LC滤波器是传统的无源谐波抑制装置，它由滤波电容 器、电抗器和电阻器适当组合而成，与谐波源并联，除具有滤波作用外，还有无功补偿的作用。这种装置存在一些较难克服的缺点，主要是轻易过载，在过载时会被 烧损，可能造成功率因数过引、偿而被罚款；另外，无源滤波器不能受控，因此随着时间的推移，配件老化或电网负载的变动，会使谐振频率发生改变，滤波效果下 降。更重要的是无源滤波器只能过滤一种谐波成份(如有的滤波器只能滤除三次谐波)，假如过滤不同的谐波频率，则要分别用不同的滤波器，增加设备投资。

    国内外有多种有源滤波器，这种滤波器能对频率和幅值都变化的 谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响。有源电力滤波器(APF)理论在20世纪60年代形成，后来着大中功率全控型半导体器件的成熟，脉冲宽 度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，有源电力滤波器得以迅速发展。其基本原理是从补偿对象中检测出谐 波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流频谱，以抵消原线路谐波源所产生的谐波，从而使电网电流只含有基波分量。其中核心部 分是谐波电流发生器与控制系统，即其工作靠数字信号处理(DSP)技术控制快速绝缘双极晶体管(1GBT)来完成。

    目前，在具体的谐波治理方面，出现了无源滤波器 (LC滤波器)与有源滤波器互补混合使用的方式，充分发挥LC滤波器结构简单、易实现、成本低，有源电力滤波器补偿性能好的优点，克服有源电力滤波器容量 大、成本高的缺点，两者结合使用，从而使整个系统获得良好的性能。

    2．2减少回路的阻抗及切断传输线路法

    谐波产生的根本原因是由于使用了非线性负载，因此，解 决的根本办法是把产生谐波的负载的供电线路和对谐波敏感的负载的供电线路分开。由于非线性负载引起的畸变电流在电缆的阻抗上产生一个畸变电压降，而合成的 畸变电压波形加到与此同一线路上所接的其它负载，引起谐波电流在其上流过。因此，减少谐波危害的措施也可从加大电缆截面积，减少回路的阻抗方式来实现。目 前，国内较多采用提高变压器容量，增大电缆截面积，非凡是加大中性线电缆截面，以及选用整定值较大的断路器、熔断器等保护元件等办法，但此种方式不能从根 本上消除谐波，反而降低了保护特性与功能，又加大了投资，增加供电系统的隐患。可以将线性负载与非线性负载从同一电源接口点(PCC)就开始分别的电路供 电，这样可以使由非线性负载产生的畸变电压不会传导到线性负载上去。这是目前治理谐波问题较为理想的解决方案。

    2．3使用无谐波污染的绿色变频器

    绿色变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波， 输入功率因数可控，带任何负载时都能使功率因数为1，可获得工频上下任意可控的输出频率。变频器内置的交流电抗器，它能很好的抑制谐波，同时可以保护整流 桥不受电源电压瞬间尖波的影响，实践表明，不带电抗器的谐波电流明显高于带电抗器产生的谐波电流。为了减少谐波污染造成的干扰，在变频器的输出回路安装噪 声滤波器。并且在变频器答应的情况，降低变频器的载波频率。另外，在大功率变频器中，通常使用12脉冲或18脉冲整流，这样在电源中，通过消除最低次谐波 来减少谐波含量。例如12脉冲，最低的谐波是11次、13次、23次、25次谐波。依次类推，对于18脉冲，最低的谐波是17次和19次谐波。

频器中应用的低谐波技术可，归纳如下：①逆变 单元的并联多重化，采用2个或多个逆变单元并联，通过波形叠加抵消谐波分量。②整流电路的多重化，在PWM变频器中采用121脉冲、18脉冲或者24脉冲 的整流，以减少谐波。③逆变单元的串联多重化，采用30脉冲的串联逆变单元多重化线路，其谐波可减少到很小。④采用新的变频调制方法，如电压矢量的菱形调 制等。目前，许多变频器制造厂商已非常重视谐波问题，在设计时已从技术手段上保证了变频器的绿色化,从而在根本上解决谐波问题。

    3 结论

    综上所述，可以清楚地了解谐波产生的原因，在具体治理上可采用无源滤波器、有源滤波器，减少回路阻抗，切断谐波传输路径及开发使用无谐波污染的绿色变频器等方法，将变频器产生的谐波控制在最小范围内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电源质量。

频器中应用的低谐波技术可，归纳如下：①逆变 单元的并联多重化，采用2个或多个逆变单元并联，通过波形叠加抵消谐波分量。②整流电路的多重化，在PWM变频器中采用121脉冲、18脉冲或者24脉冲 的整流，以减少谐波。③逆变单元的串联多重化，采用30脉冲的串联逆变单元多重化线路，其谐波可减少到很小。④采用新的变频调制方法，如电压矢量的菱形调 制等。目前，许多变频器制造厂商已非常重视谐波问题，在设计时已从技术手段上保证了变频器的绿色化,从而在根本上解决谐波问题。

    3 结论

    综上所述，可以清楚地了解谐波产生的原因，在具体治理上可采用无源滤波器、有源滤波器，减少回路阻抗，切断谐波传输路径及开发使用无谐波污染的绿色变频器等方法，将变频器产生的谐波控制在最小范围内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电源质量。

    建筑物能耗描述:

    大部份建筑物一年中，只有几十天时间，中央空调处于最大负荷。中央空调冷负荷，始终处于动态变化之中，如每天早晚，每季交替，每年轮回，环境及人文，实时影响中央空调冷负荷。一般，冷负荷在5~60%范围内波动，大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。而大多数中央空调，因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样，造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾，实际造成巨大能源浪费，给公司造成巨额电费支出，增加经营者的成本，降低企业竞争力。 2．中央空调变频节能分析

    中央空调系统的构成

    中央空调系统主要由以下几个部分组成：

    1．冷水机组

    这是中央空调的“制冷源”，“心藏”，通往各个房间循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。

    2．冷却水塔

    用于为冷水机组提供冷却水。

    3．外部热交换系统

    由两个循环水系统组成

    (1)冷冻水循环系统

    由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在个房间内进行热交换，带走房间内热量，是房间内的温度下降。

    （2）冷却水循环系统

    由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换，是水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。冷却泵将升了温冷却水

    压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水

    机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

    4．冷却风机

    有两种情况：

    室内风机。安装于所需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。

    冷却塔风机。用于降低冷却塔的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

    中央空调系统的拖动

    1．冷水机组拖动系统

    2．冷冻泵拖动系统。由若干台水泵组成。

    3．冷却泵拖动系统。
由若干台水泵组成。

    4．风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

    拖动系统不能调速，故能耗大。

    中央空调系统拖动节能经济指标分析。

    1．对冷冻泵拖动系统，冷却泵拖动系统，风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

    节能35%~55%。最小节能35%，最大达55%。

    2．对冷水机组拖动系统

    节能20%-30%。最小节能20%，最大达30%。

    对风机水泵类

    根据流体力学原理，风量Q与转速n的一次方成正比，风压H与转速n的二次方成正比，轴功率与转速n的三次方成正比。即

    Q=K1*n

    H=K2*n2

    Ps=K3*n3

    当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次 方下降。如所需风量的80%，则转速也下降为额定转速的80%，而轴功率降51。2%；当所需风量为而额定风量的50%时，而轴功率降12。5%。当然， 转速降低时，效率也会有所下降，同时还应考虑控制装置的附加损耗等影响。即使如此，这种节电效果也非常可观。

    通过实际证明，风机水泵类，节能40%-50%。

    对离心式水冷机组

    节能25%-35%.最小节能25%，.最大节能35%。

    离心式水冷机组拖动特点。

    机械特性具有恒转矩性质，故电机的轴功率PL与转速N成正比

    大多数处于长时间连续运动状态，但负载大小常有变动，为连续变动负载。

    飞轮力矩（GD2）大，故要求有较大的启动转矩。

    启动次数少，对升降时间无要求。

    大多数有自动卸载于装载装置，在自动卸栽或装载时，负载将突变。

    离心式水冷机组调速的必要

    1．从节能的角度看。

    （1）由于压缩机不 （2）排除在满负载状态下长时间运行的可能性，（3）所以，（4）只能按最大需求来决定电动机的容量，（5）故设计裕量一般偏大。在实际运行中，（6）轻 载运行的时间所占的比例是非常高的。如采用变频调速，（7）可大大提高轻载运行时的工作效率。因此，（8）节能潜力是很大的。

    （9）有些调节方式（如调节阀门开度和改变叶片角度），（10）即使再需求量较小的情况下，（11）也不（12）能减少电动机的运行效率。
采用了变频调速后，（13）但需求量较小时，（14）可降低电动机的转速，（15）减少电动机的运行功率，（16）从而（17）进一部实现节能。

    2．从运行质量的角度看。

    单电机拖动系统大多数不能根据负载的轻重连续进行调节，不能保持压力，流量，温度等参数的稳定，从而大大提高压缩机的工作性能。

    离心式水冷机组变频自动节能原理。

    根据冷水机组冷负荷，PID调节冷水机组的转速达到节能的目的。

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。

    高压变频器产品的供应商可以分为两类：

    第一类供应商主要提供金属材料（铜、钢），普通的电子元件，生产过程中所需的仪器、设备等，例如电抗器、滤波器、制动电阻、断路 器、继电器等元件供应商。这类供应商主要来自国内，数量相对较多，对变频器生产企业的影响相对较小。采购方一般有较多的供应商可供选择，所购产品对其最终 产品质量和生产成本的影响不大，因此采购方议价能力相对较强。

    第二类供应商提供变频器产品的核心功率器件IGBT。在该领域国内企业的还处在起步阶段，虽有个别的企业可以供应，但产销量较 小、产品规格也不够齐全。为了降低对供应商的依赖，较有实力的变频器企业往往备有多种产品方案，可以采用不同品牌的IGBT，而且随着产品技术和相关市场 的发展，目前IGBT厂商在新推出的产品中均采用了标准化结构的设计，各品牌的兼容性大大提高，因此本土变频器企业的采购风险正在降低。目前日本三菱和德 国英飞凌是国际市场上两大主流的IGBT供应商，二者市场份额和技术水平相当，虽然合计占到世界IGBT市场供应量的70-80%,但二者互为牵制,同时 还有TYCO等几家技术实力接近的企业，因此没有在IGBT市场形成垄断的可能。

    2．变频器用户

    从变频器的下游用户来讲，我国有广大的产业群体，虽然变频器行业在我国已发展了20年，但仍远未达到成熟，有许多细分市场尚待开发。考虑到目前我国交流电机的装机容量及其对应的变频器装配率，变频器产品的市场潜力仍十分巨大。

    3．高压变频器的技术壁垒

    我们可以通过对高压变频器和低压变频器对技术要求的不同之处看出其技术壁垒。一般来说，高端的低压变频器产品首先必须软件控制算法先进（矢量控制）、控制精度高、响应快，其次是硬件结构设计合理、工作稳定性好，相对来说高精度、快速响应的软件其开发难度技术要高于硬件设计的难度。
因此国内最优秀几家低压变频器企业如英威腾、汇川等均掌握成熟的矢量控制软件技术，软件开发能力突出是这些企业成功的关键。

    而高压变频器由于工作电压很高，因此对硬件结构设计能力提出了比低压变频器高得多的要求，可以说硬件设计实力不过关就无法生产出合格的高压 变频器。因此国内现有的高压变频器企业均把硬件设计作为研发工作的重点,在软件算法方面则大多沿用过去的VF控制，普遍不具备成熟的矢量控制软件技术，这 一技术发展思路并未妨碍其产品在风机、水泵等中低端场合的迅速推广应用，却使其产品在轧钢、电力机车、军工等高端应用领域受到限制。

中压变频器对硬件设计的技术要求则介于二者之间，比低压变频器略高，又比高压变频器略低。

    因此可以说，国内绝大部分低压变频器企业不具备开发高压变频器产品所需要的硬件研发实力，同时高压变频器企业也由于缺乏最先进的软件控制技术而几乎不涉足低压变频器领域。

    就潜在进入者来讲，无论是低压变频器的高端软件控制算法还是高压变频器的硬件结构设计，都需要拥有各方面多年经验的高级研发人员协调工作才可能完成，随着行业内有限的高端人才被几家优秀企业瓜分殆尽，要组合这样一支优秀研发队伍的难度越来越大。

    4．中国变频器行业内竞争

    从整体看，我国高压变频器市场的竞争形势有加剧的趋势。首先，目前国内高压变频器市场上已有包括外资和内资在内的20多个品牌，虽 然相比中低压变频器的上百个品牌并不算多，但其市场容量也比中低压变频器小得多，迅速增长的市场容量诱使各企业陆续在市场开拓方面采取比较激进的策略，其 中包括降低价格、延长付款期、提供费用低廉甚至免费的技术服务等。

    其次，产品的同质化、高端产品的缺乏也加剧了市场价格竞争。可以说国内几家较大的高压变频器企业在硬件设计方面没有明显的优劣 之分，同时在软件控制方面也主要是采用VF控制，普遍不具备矢量控制、四象限(PWM能量反馈)等高端产品，产品同质化导致其经常在市场竞争方面采取价格 竞争的单一手段。