6ES7241-1AA22-0XA0详细使用
软启动器以体积小，转矩可以调节、启动平稳冲击小并具有软停机功能等优点得到了越来越多的应用，大有取代传统的自耦减压、星－角等启动器的趋势。由于软启动器是近年来新发展起来的启动设备，在设计、安装、调试和使用方面还缺少指导性的规范与规程。我们在软启动器的安装、调试工作中也遇到了一些实际技术问题。例如：不同启动负载软启动器的选型、软启动冲击电流与过流保护定值的配合、软启动设备容量与变压器容量的关系等问题。
1、软启动器简介
目前，市场上常见的软启动器主要有电子式、磁控式和自动液体电阻式等类型。电子式以晶闸管调压式为多数。变频器在某种意义上也是一种软启动器，是能够真正地实现软启动的启动器，只是造价要高些。
晶闸管式软启动器是串接在电源与电动机之间的三组正反向并联的晶闸管，通过微电脑控制触发导通角实现交流调压。晶闸管式软启动器的启动方式有斜坡电压型、突跳加斜坡电压型和限流型等可供选择。
磁控式软启动器是利用磁放大器原理制造的串联在电源和电动机之间的三相饱和电抗器构成的软启动装置。启动时通过数字控制板调节磁放大器控制绕组的激磁电流，改变饱和电抗器的电抗值调节启动电压降，实现电动机软启动。
不论晶闸管式软启动器还是磁控式软启动器在启动时只能调节输出电压，达到控制启动时的电压降、限制启动电流的目的。一般的软启动器不能调节电源频率，也就不能象变频器那样从零频零压开始启动电动机，实现无冲击启动。实际上软启动器在启动设备时还是要产生一定的冲击电流的；斜坡电压型控制软启动器的启动时的电压、电流变化曲线见图1所示。晶闸管式软启动器采用斜坡电压启动时，开始时要使软启动器输出一个初始电压（初始电压在80~280V之间可以调节），使电动机产生足以克服机械设备的静摩擦的初始转矩，拖动设备开始转动，启动电流为Is。在微电脑的控制下，继续增加输出电压使电动机加速。当软启动器的输出电压接近额定电压时，电动机就已达到额定转速，Is降为负荷电流In。启动时间t1结束时，软启动器输出额定电压并发出旁路信号，使旁路接触器闭合，软启动器停止输出电压，电动机转入正常运行。软启动的初始转矩可以通过给定初始电压和启动时间进行调节，控制启动电流在2~4.5倍电动机额定电流以内。
低压软启动器的停车方式主要有自由停车，软停车，制动停车三种。传统的电动机停车方式常用自由停车，但有许多应用场合，自由停车会产生很大问题，如高层建筑的水泵系统，如果采用自由停车，会产生巨大的“水锤”效应，使管道、水泵损坏。利用软停车可以消除自由停车带来的这种反惯性冲击。在停车时刻t2发出停车指令，电动机的端子电压从Un缓慢下降，在电压下降瞬间电动机电流会有一个小的电流冲击，电动机电流会随电压的下降而下降，直至电动机停下来。
2、低压软启动器选用时应注意的问题
2．1低压软启动柜电气接线与元件排列
一般低压软启动柜的电气接线如图2所示。柜内电气元件按图示顺序排列，作到主接线简短不交叉，便于铜排连接。软启动器安装在接触器的右侧不受其他元件发热的影响。软启动器与控制柜边壁及其他元件间距要求≥100mm，方便软启动器散热。
2．2软启动器选型
除了技术、性能、价格比较外，还要考虑设备现场的电网容量、设备启动负荷轻重、启动频繁程度等具体条件。
对于水泵类启动负载较轻的设备，可选择功能简单、价格较低、操作方便的软启动器。这类设备根据电动机额定功率，选用样本规定的相同容量的软启动器就能满足需要。对于大型风机、破碎机等启动负荷比较重的设备，应该选用启动功能比较多、有限流启动功能、自身保护比较齐全的软启动器。尤其功率比较大的设备（200KW以上），好选用启动功能比较全的高性能软启动器。
2．3隔离器和熔断器选择
软启动柜中的隔离电器，可以选用隔离开关也可以选用具有隔离功能的塑壳断路器。小功率软启动柜宜选用隔离开关熔断器组合的刀熔开关。不但起到隔离保护作用，还可以降低工程造价。隔离开关的额定电流大于电动机额定电流就可以满足运行要求。
由于软启动器中晶闸管的浪涌焦耳积分（I2t）值有限，选用断路器做短路保护装置不能有效保护晶闸管元件。建议选用快速熔断器做短路保护装置。快速熔断器可选用aR或NGT型半导体保护熔断器。选用快速熔断器一般不用做分断能力校验，因为aR型熔断器的额定分断能力为50KA，NGT快速熔断器的分断能力为120KA，能够满足一般配电工程需要。熔断器还有限流功能，对晶闸管的保护要比断路器可靠。
快速熔断器的额定电流的选用原则是设备启动时不会熔断，设备安装处发生小短路电流时必须可靠熔断。具体选用时可根据设备的负荷性质和电动机的启动电流，查阅熔断器制造厂提供的熔断器时间—电流特性曲线、I2t值及晶闸管的I2t值进行计算选择。在缺少上述资料时也可按下述经验公式计算选用：
Ifn≥(1.8~2.0)*Ie(A)
Ifn—快速熔断器额定电流(A)
Ie—电动机额定电流(A)
2．4旁路接触器的选择
软启动结束时电动机已在额定电压上运行，按电动机的额定电流选用交流接触器就能满足要求。要注意的是在配柜接线时，作到软启动器与接触器同相连接，不要接错相序。
2．5过负荷保护装置的选择
软启动装置的过负荷保护装置应该选用具有过载保护、断相保护和温度补偿功能的热过载继电器。具体选用时，要使电动机的工作电流在热元件整定电流范围以内。工作时容易过载的设备，要使电动机的额定电流值靠近热元件整定电流范围的下限。
2．6变压器负载能力及保护整定值校验
在软启动装置选用时除注意上述要求外，还要注意为设备供电的变压器的负载能力。如果事前变压器已接近满载，要慎重选用软启动设备。尤其是要增设功率比较大的设备时，更要核对校验变压器的荷载能力和保护的整定值；
增加软启动设备后，变压器二次侧断路器的短路短延时脱扣器的整定值Ir2为：
Ir2≥1.1(IL+1.35*K*Ie) A
式中：IL—变压器正常运行时的负荷电流 A
K—新增加软启动设备的启动电流与电动机额定电流的比值（见表1）；
Ie—新增加电动机的额定电流 A。
计算出的Ir2应小于变压器二次侧断路器现在的实际短路短延时脱扣器的整定值；否则，在新增加设备启动时，变压器二次侧断路器要分断跳闸。造成软启动器选用失败。
表1典型设备软启动效果及启动电流参考值
3、典型应用
例：某市第二热源厂新增四台250KW循环泵，两台工作两台备用，变压器容量1250kVA，10/0.4kV，为降低电机启动电流及避免增容投资过大，我们根据用户要求采用软启动器。由于该负荷为水泵类，启动不是很频繁，采用性价比较优的cmc-L250型软启动器。隔离开关采用HD17-630/3，熔断器采用NT4-1250A，旁路接触器采用CJ29-500/3，热继电器采用JRS2-630/3。两年来运行正常，能够很好的满足用户要求。
4、调整与试车
软启动控制柜安装完成后要进行认真地检查。按设计图纸核对接线是否正确，连接是否可靠。因为晶闸管等电子器件不允许做绝缘电阻测试，只能用数字万用表高阻档检查软启动器中晶闸管的绝缘情况。新的软启动器（冷态时）每组晶闸管输入输出端子间测量电阻值应指示1.3MΩ左右，相间（相间未接控制回路时）、相对地测量电阻值应该指示无穷大。检查确认无误后，在软启动器输出端接上一台小功率电动机并设定启动方式、初始电压、启动时间和停机时间等技术参数。在电动机与软启动器连接前，必须用500V绝缘电阻测试器检查电动机和电缆的绝缘状态。只有绝缘电阻符合有关规定，才准许将电动机连接到软启动器输出端进行启动试验。次软启动前要对机械进行人力盘车，检查机械有无“卡堵”现象，进行设备启动试验并调节好启动参数后，就可以交付使用了。
软启动器启动转矩大可以调节、设备启动时间短、有软停机功能、元件少维修量小，能够完成比较困难的设备的启动，是性能比较好的电动机启动控制设备，应该得到推广应用
一、引言
随着国民经济的不断发展和人民生活水平的日益**，城市居民对居住环境的要求越来越高。集中供热是近年来国家提倡和要求的一项节能和环保工程，集中供热改变了过去由单位锅炉供热造成的烟尘污染、供热效率低下和难于管理等缺点；改由城市周边的热电厂的供热机组提供热源，在城市中建设热交换站统一向用户供热。集中供热系统具有热惯性大、滞后明显以及受温度、天气因素干扰较大等特点，使得整个系统调节控制难度增大，并且传统的换热控制大多数采用继电器、变频器等进行简单控制，系统调节完全凭以往积累的经验，运行维护的成本过高，效率低下。针对热网调节中上述的状况，采用计算机监控管理系统对热网实行集中监控是一种行之有效的方法。
由我公司承担设计和调试的华北及东北地区近百个生活小区换热站控制系统均采用了目前自控行业的新产品“一体化控制器”和GPRS技术，使该控制系统的各项功能指标得到了显著的**，该系统的特点如下：
Ø 监控中心计算机通过各现场控制设备实时采集现场数据，监控整个供热系统的关键数据，对热网的水力工况和热力工况进行综合分析，根据热力缝补状况及时调整供热温度等参数，协调整个系统稳定、可靠的运行，充分发挥系统的大效能，降低成本。
Ø 在地理位置相对分散的各换热站中采用美国HORNER公司的一体化控制器（OCS）进行现场控制，通过先进的PID算法，克服了传统PID控制器时间常数过大，调节惯性大，容易超调产生大幅度振荡等缺点，通过一体化的人机界面现场显示和操作十分方便。
Ø 通过串行通信协议与现场多台变频器进行实时通讯，采集变频器的关键参数并不断进行调整，使水泵工作在佳状态下。
Ø 在数据传输方面，通过先进的GPRS网络与中心计算机实时通讯，节约了大量布有线网络所造成的时间、人力、资金的消耗。下面就针对上述几部分内容进行详细的说明。
二、高度集成的一体化控制-“ALL IN ONE”新理念
在本换热系统中主要采用了美国HORNER公司XL系列的两款主流产品，小巧的紧凑型HEXE103控制器，和具有5.7寸真彩色触摸屏的HEXL103控制器。这些产品的特点都是把传统的PLC控制器、人机界面HMI、输入输出点I/O和网络Network集成到一起，称之为“一体化控制器（OCS）”，仅用一套编程软件就可以对整个系统的硬件配置、逻辑程序、网络连接和人机界面进行配置和编程，并且该软件是免费的。系统配置图如下，其中HEXE103带有一个小的操作员界面（128x64背光显示，带有16个功能键），可显示图形或曲线，HEXL103带有5.7寸真彩色触摸屏界面，这两款控制器均带有内置I/O：12点直流输入（正/负逻辑）兼容12/24伏，12点直流输出（每通道大0.5A),2通道10-bit模拟输入（0-10V/4-20mA).2路脉冲/PWM输出功能，还可配置4路高速计数器（10kHz），内置2个的RS232/485接口，支持PLC/Drive通讯协议和一个大容量可移动存储器插槽（支持miniSD卡）。内置的CsCAN网络端口用于高速通讯和I/O扩展。每个控制器都是直流供电。它们可以面板安装或DIN导轨安装。新增加的内置以太网功能可支持Web浏览和FTP功能，该功能可以轻松实现远程维护和监控。
三、换热站一体化控制器的配置图
四、 在小区供热领域的功能特点和优势：
1. 集成两个485串口，支持ModbusRTU主从方式和多种通讯协议。
2. 支持邮件发送功能。
3. Webserver功能，网页监控。
4. 梯形图和画面组态由一个软件包来完成，省时方便。
5. 本体集成22-42个IO点，可扩展IO模块。
6. 多支持32路PID调节，支持自学习功能。
7. 支持TF卡存储，可实现数据记录。
五、灵活的PID控制功能和丰富的运算能力
现代化的换热站需要实现全自动的恒压恒温供水，PLC要根据现场变送器反馈回来的温度压力等参数来调整比例调节阀和变频器。通过控制一次网比例阀的开度和二次网循环泵和补水泵的转速，从而控制二次供热的温度和压力。
此系统的PID完全由软件编程实现，不需要添加任何外围设备，多可以实现32路独立的PID控制。并且CPU的扫描速率在0.2ms左右，对PID的响应速度很快。其中具优势的是其具有参数自整定的功能，使终用户不具备PID理论知识也能快速进行PID调节，用户只需开启PID的自学习功能，PLC就可以根据工作状况自动找出比例系数、积分时间、微分时间等参数。等到PID参数找到后就自动切入控制程序，其PID调节的具体画面如下所示：
此换热系统共需要3路PID控制：
1、实现室外温度补偿，自动控制二次供水温度功能，控制器既可以根据设定的供暖曲线和室外温度的变化自动控制二次侧出水温度，又可以根据设定的固定出水温度维持二次侧出水温度恒定，以满足用户佳的节能效果需求。
2、二次侧循环变**调节功能，控制器可以根据系统热负荷的变化，调整循环泵的转速，维持二次供、回水压差（可以调整）恒定，达到佳的供热效率和节能效果。新启动前有一段时间（可以调整）的延时警报，用以提醒可能在现场维护的工作人员注意自身安全。
3、根据二次回水的压力调节补水泵转速，保证二次供水的恒压。
六、OCS控制器与变频器的通讯
在工业自动化控制系统中，为常见的是PLC和变频器的组合应用，并且产生了多种多样的PLC控制变频器的方法，其中采用RS-485通讯方式实施控制的方案得到广泛的应用：因为它抗干扰能力强、传输速率高、传输距离远且造价低廉。RS-485的通讯必须解决数据编码、求取校验和、成帧、发送数据、接收数据的奇偶校验、超时处理和出错重发等一系列技术问题，一条简单的变频器操作指令，有时要编写数十条PLC梯形图指令才能实现，编程工作量大繁琐，令设计者望而生畏。
在OCS中这一切都变得非常简单，我们只需要一个功能块就可以实现Modbus所有的功能，即保留了RS485通讯的优点，又省去了复杂的编程工作。以下是一段通讯程序的例子，可以看到OCS非常简单的就从变频器取得了想要的参数：
七、GPRS与OCS的完美结合
DTU是指数据终端设备（Data Terminateunit),可以理解为下位GPRS发射终端。使用GPRS的优点是实时在线，当有数据传输时才按**收费。可以省去大量的布线、调试、维护工作，对于地理位置相对很远的数据传输有很明显的优势。其本身也存在着一些弱点，比如说系统延时时间长（10秒左右），信号受周围环境影响较大、运营商支持等。
对于此换热系统，计算中心要求的数据实时性不高（1分钟左右），各个换热站地理位置相对很远，特别适合应用此种传输方式进行PLC和上位机的通讯。
换热控制中心监控画面如下：
八、 系统的其他保护及报警功能
保护功能包括常规的过压保护、欠压保护、缺项保护、漏电保护、过流保护等功能。报警功能包括循环泵故障报警、补水泵故障报警、补水超压报警、补水箱水位过低、二次网回水压力过低报警、换热站故障停机报警等功能。
HORNEROCS产品采用了移动存储技术，支持miniSD卡或CF卡（大可到2G），用于存储历史数据和报警信息。在本系统中我们采用了2G内存的SD卡实时存储报警信息和进行数据备份，当需要查看时，只需将SD卡拔出并插到计算机上就可以打开全部文件，所有文件均可以存为EXCEL格式。
如果现场控制器可以连接互联网且拥有固定IP地址或动态域名，则可利用OCS控制器内置的Web访问功能，轻松地实现异地的远程访问，远端客户只需通过IE浏览页面即可实时监控现场设备的工作状态，或对设备进行远程维护和调试。