铜仁西门子S7-200代理商

 某钢铁公司炼铁厂的高炉容量为380m3，高炉炼铁所用的原料是经过槽下系统处理，符合化学成分及粒度要求后再装入高炉，但此炼铁厂槽下系统的自动化程度不高，存在明显问题：未经工艺处理的烧结矿直接投入高炉，其带有大量粉尘阻碍了高炉内矿石和焦炭的充分燃烧，影响了铁水的质量和效率；下料靠操作人员的手动控制，各种矿石的称重数据误差较大，同时配料系统没有称重补偿处理，就使到达高炉的各种矿石重量误差大，影响炼铁质量；每批料的各种数据都是靠人工记录，不利于监督和数据存档查询等。鉴于原先存在的缺陷，为使生产工艺达到较高的自动化水平，对此炼铁厂的高炉槽下系统进行了改造。

　　PLC是用微电脑技术制造的通用自动控制设备，它具有指令存储和数字量或模拟量输入输出接口，能进行位运算，并完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能，实现复杂的逻辑控制。一般PLC分为主模板、扩展模板、编程器等。每个模板的体积都比较小，相互连接方便。有的PLC还有模/数或数/模转换、专用智能模块、数据处理和通信网络等功能。PLC的大特点是将控制过程以程序方式存放在存储器中，修改程序也就修改了控制过程，这就给控制过程的设计、调试、修改、扩展带来了极大的方便。PLC的另一特点是能适应工业环境，在电源波动大、温差大、冲击振动较大的恶劣条件下，仍能长时间、不间断运行，抗干扰能力强、稳定性好、具有很好的可靠性。由于PLC的种种优点，它已经成为一种重要、普及的工业控制器，占据了电气控制系统中应用为广泛的核心位置。

一、系统要求

　　高炉槽下系统改造后，料仓、焦仓都设置振动筛，筛下粉矿经皮带运走，碎焦也经碎焦车运走，这就避免把粉矿和碎焦带入高炉，影响高炉炼铁的透气性能和铁水质量。

　　每个料仓都装有压力称重传感器，称重信号可及时被PLC采集，PLC的CPU根据采集的称重信号进行相应的处理，以控制料仓和焦仓的开关，从而tigao了称重jingque度；另一方面通过对PLC编程能自动地实现称重补偿，进一步减小了称重误差，从而达到优化配料的目的。

　　生产过程中存在大量物理量，如压力、温度、liuliang等模拟量参数，槽下系统中的PLC主要就是采集现场传过来的数据，进行数据处理，通过继电器、接触器和电磁阀控制现场设备。控制功能主要由PLC来完成。

PLC将比较重要的数据分别传送给槽下操作室的工控机和高炉值班室的工控机，工控机所采用的监控软件要对现场数据进行记录、存档和显示，以便于对历史数据进行查询，同时对现场设备运行状况模拟，使操作人员对现场主要设备的运行情况有比较清楚的了解，并带有报警功能，来tigao系统可靠性。

二、硬件配置

　 高炉槽下控制系统的操作站由两台研华工控机组成，一台用来显示槽下系统主画面，另一台用来显示生产操作技术参数，两台互为热备份。工控机具体配置为：Pentium IV处理器，2.66GHz主频，512MB内存，80GB硬盘，bbbbbbs 2000操作系统，21英寸Philips CRT。

　　为了满足上面提到的高炉槽下控制系统要求，采用SIMATIC S7-400 PLC作控制站，该站除电气部分的逻辑控制外，主要完成原料料斗电子称量、料钟炉顶部分工艺参数检测和控制及各种闸门开关状态检测。该控制站由一套S7-400主站通过Profibus-DP连接8个ET-200M远程I/O从站。该系统的硬件配置如图1所示：

（一）控制站PLC的硬件构成

　　1．电源模板（PS407 10A）：用于对SIMATIC S7-400的供电，将AC或DC网络电压转换为所需的5V DC或24V DC工作电压，输出电流为10A，电源模板安装在机架左面（从槽位1开始），根据配置，它们可占用槽1到槽3。

　　2．中央处理器模板（CPU 414-2DP）： 适用于中等性能应用范围中有较高要求的场合，能满足对程序规模和指令处理速度及复杂通信的更高要求。集成的Profibus-DP接口使它能够作为主站，直接连到Profibus-DP现场总线；扩展的存储能力，256KBRAM分别用于程序和数据存储；灵活的扩展性，可连接多达131072个数字量或81932个模拟量的I/O；多点接口（MPI），用MPI多能够建立32个站的简单网络，其数据传输速率大为12Mb/s。

　　3．通信处理器模块（CP443-1）：是SIMATIC S7-400用于工业以太网总线系统的通信处理器，它有自己的微处理器，因而能减轻CPU的通信任务和进一步扩展连接，通过CP443-1，S7-400可以实现与编程设备、计算机、HMI设备的通信。

（二）ET200远程控制站

　　1．IM153-1接口模板：用于将ET-200M作为从站连接到Profibus-DP（铜导线），适用于冗余系统。

　　2．1＃～8＃IM153-1机架：每个机架上带有所需的数字量I/O模块和模拟量I/O模块。

三、软件配置

　　高炉槽下系统的软件配置包括上位机的监控组态软件和下位机的PLC编程软件。对于监控软件，选用西门子的工业控制组态软件WinCC6.0；编程软件选用西门子的STEP 7编程软件，它是基于bbbbbbs 2000或bbbbbbs NT，为S7-300/400 PLC配置和编程的标号软件包。

（一）工业监控组态软件

　　工业监控组态软件WinCC是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理（SCADA）系统，它是在bbbbbbs环境下，面向对象的32位工业监控组态软件，适合任何自动化控制系统。该组态软件集成了图形技术、人机界面技术、数据库技术、控制技术、网络与通信技术等，使控制系统开发人员不必依靠某种具体的计算机语言，只需通过可视化的组态方式，就可完成监控软件设计，降低了监控画面开发难度。组态软件拥有丰富的工具箱、图形库和操作向导，使开发人员避免了软件设计中许多重复性开发工作，可tigao效率，缩短开发周期，它已经成为监控系统主要软件开发工具之一。

　　WinCC提供各种PLC的驱动软件，因此使PLC与上位机的通信变得非常容易，把WinCC和STEP 7结合在一起使用，更是大幅度降低了工程时间，因为在STEP 7中配置的变量表可在WinCC的过程编程中直接使用。

　　槽下配料上料监控系统主要完成对槽下物料称重、配料和上料环节的数据采集和控制，实现对物料称重、配料和上料环节的监控，使物料颗粒状况满足高炉生产工艺的要求、配料jingque和上料及时。根据现场时间工程状况和控制要求，槽下控制系统监控软件设计了以下几个界面：高炉槽下系统、上料制度、配料制度、生产记录查询界面、报警记录。

　　利用对WinCC软件的二次开发，完成高炉槽下系统的生产工艺过程的监控和管理，并可用来显示所有现场模拟量数据，如温度、压力、liuliang、料线等。同时利用它的报警记录，还可发现并控制在配料过程中，当焦仓、中间仓、矿仓的重量超过设定的仓中上限时，可提供关于错误和操作状态的综合信息，利于及早检测重要情况。

　　图2所示为槽下监控系统的主界面，其主要功能是直观的显示现场各种设备的运行情况，包括称量斗料满料空信号、矿门开关信号、矿筛和给料机工作情况、焦仓料满料空情况、焦仓门开关信号、碎焦车运行情况、翻板运行情况、中间仓门开关信号以及矿车运行情况等，并实现了联锁控制功能。如在料空时矿门不能打开，矿门打开时矿筛、给料机不能工作，矿车到底时中间仓门和焦仓门才能打开等。该监控界面可使操作人员在操作室便能对现场各设备的运行状况一目了然。

（二） PLC编程

　　通过STEP 7，用户可进行系统配置和程序编写、调试，在线诊断PLC硬件配置状态、控制PLC运行状态和I/O通道状态等。

　　在STEP 7中，可用语句表编程语言（STL）、梯形逻辑编程语言（LAD）、功能块图编程语言（FBD）。LAD是STEP 7编程语言的图形表达方式，它的指令语法与一个继电器梯形逻辑图相似；STL是STEP 7编程语言的文本表达方式，与机器码相似；FDB是STEP 7编程语言的图形表达方式，使用与布尔代数相类似的逻辑框来表达。本系统采用梯形图方式编程。

　　根据控制要求，在设计整个流程的过程中，采用STEP 7结构化编程，即把复杂的自动化任务分解为能反映过程工艺、功能或可反复使用的小任务，把实现不同功能的程序放在不同块中，然后在主程序模块OB1中根据需要进行调用，OB1为启动块，在系统启动时调用。OB1作为循环扫描块，每次执行完后从头执行，周而复始。

四、通信方式

（一）WinCC与PLC之间的通信

　　S7的PLC网络有几种典型类型：（1）多点接口网络（MPI），CPU可同时与多个设备建立通信联系；（2）TCP/IP协议网络；（3）工业现场总线（Profibus），是一种实时、开放性工业现场总线网络。它的特点是：使用数字传输，易于正确接收和差错检验，保证了数据的可靠性和准确性，有利于降低工厂底层设备之间的电缆连接成本，易于安装、维修和扩充，能及时发现故障，便于及早处理。它的大优点是具有充分利用智能设备的能力；（4）工业以太网（Industrial Ethernet），是一种符合IEEE802.3标准的开放式通信网络。专门设计它来经济地解决工业环境中所要求的通信任务。这种子网的主要优点在于其传送数据的速度快、简单的扩展性和开放性，及其高利用率和在全球的分布性。只需花费很小的气力就可配置工业以太网子网。

　　本系统采用了工业以太网，在上位机端，与工业以太网网络的连接通过通信处理器CP1413建立；在下位机端，PLC装有CPU414-2 DP模块，通过通信处理器模块CP443-1建立至网络的连接。通过工业以太网，把高炉工艺参数设定值和对电气设备的操作从人机接口传送到各PLC，把各设备的状态和工艺、电气参数及故障由PLC收集，并送到人机接口的CRT显示。

（二）S7-400与ET200站间的通信

　　S7-400 PLC借助于通信接口模块IM153-1将ET-200M作为从站连接到Profibus-DP，与分布式ET-200M站通过Profibus-DP组成主从式通信网络，这种网络主要应用于现场级的网络连接，为现场级使

本文根据换热站控制系统的要求和TrustPLC CTSC-200系列PLC的特点，着重介绍了TrustPLC CTSC-200系列PLC在换热站控制系统的应用方案。

一、 换热站系统介绍

换热站主要由热交换器、循环泵组、补水泵组、传感仪表、调节阀门、PLC控制柜等组成。

换热站工作原理：一级管网供水由其自身的压力进入机组的换热器，进行热交换后返回热电厂或锅炉房。二级管网回水经过过滤后，经循环泵进入换热器，被蒸汽或高温水加热后向用户提供所需热水。补水泵将软换水打入系统以补充系统运行损失的水量，并通过变频调速保持系统压力的稳定。

CTSC-200系列PLC自动控制系统主要完成以下功能：

1、一级管网供水、一级管网回水的温度、压力、liuliang的测量；

2、二级管网供水、二级管网回水的温度、压力、liuliang的测量；

3、通过控制一级管网供水的liuliang，保证二级管网供水温度恒定或者回水温差恒定；

4、通过变频控制循环泵和补水泵，保证二级管网供水压力恒定或者回水压差恒定；

二、配置方案：

控制系统示意图

三、总结

1、 采用深圳合信CTSC-200系列PLC实现了换热站系统的自动运行，充分发挥变频器的调速和节能的优点。

2、 TrustPLC CTSC-200系列PLC模块点数大、配置灵活、控制可靠、编程方便的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。

3、 采用TrustPLC CTSC-200系列PLC使热网的运行得到合理控制，失调现象得到了有效地解决，消除了热网中各站冷热不均的现象。按需供热、节能降耗，改变了不合理的小温差大liuliang运行方式，既保证了远端客户的供热需要又避免了近端用户的过热现象直接tigao了热网的供热效果。

1  引言

    电厂锅炉进行补给水处理，需要结合不同的水质情况而运用相应的处理技术开展工作，未经处理的水中含有多种固态杂质和液态杂质，形成水垢和大量沉积物，影响锅炉的使用寿命。因此必须经过物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等去除杂质。规范电厂锅炉补给水处理工作，不但可以有效防止和减少锅炉结垢、腐蚀及其蒸汽质量恶化而造成的事故，而且有利于促进电厂锅炉运转的安全、经济、节能、环保。电厂锅炉补给水的洁净处理在锅炉整体运转中起着至关重要的作用。

2  controllogix系列plc应用设计

    锅炉补给水监控系由电源柜、plc控制柜、操作员站组成。

    锅炉补给水系统选用rockwell公司controllogix系列plc。所有通过背板进行通讯的模块均是基于生产者/客户(producer/consumer)的模式。每个模块占用一个单独的槽位，并且模块可以插在各种1756框架的任意槽位。更换模块时无需断开接线，用户配线时将连接线接到可拆卸的端子排(rtbs)上，并将端子排插入模块的前面。所有模块均可以带电插拔。光电隔离和数字滤波可有效地减少信号干扰。作为一种故障诊断帮助，在模块的前面还设有状态指示器，用于指示输入或输出以及故障状态。i/o模块可直接将故障情况报告给处理器。数字量i/o模块覆盖了从10v到265vac以及10v到146vdc的范围，提供的继电器触点输出模块的范围从10v到265vac或者5v到150vdc。模拟量信号的电压范围包括标准的模拟量输入和输出，以及直接的热电偶及rtd温度输入信号。模拟量模块的可选特性包括适用于干扰源及干扰环境下的数字滤波，以及每个i/o通道的量程选择，以增加用户的灵活性。模拟量模块的综合自诊断功能可以监测: 输入开路/开环监测，板级故障监测，针对上限的2个报警级别(hi和hi-hi)外加一个超物理量程报警，针对下限的2个报警级别(lo和lo-lo)外加一个低物理量程报警。工程单位换算使得输入输出模拟信号更容易使用。用于模拟量模块故障的用户配置输出响应(终值或任何用户自定义值)，以保证安全。模拟量模块的状态区可以为处理器提供信息用于报警和故障诊断。每个模块针对rtb的机械钥锁可防止对模块施加不适当的电压。每个模块与logix5555处理器之间的电子钥锁可防止用户将错误的模块类型或不同版本的模块插入到该槽位。模块是通过软件来进行通道组态而不是通过拨码开关或跳线器。模拟量模板数据精度可以达到ieee32位浮点或16位整数数据格式。

    基于rockwell公司controllogix系列plc的冗余控制系统构成如图1所示。

图1  冗余架构的控制系统

3  系统工艺流程界面设计

3.1 工艺流程

    工艺系统采用预处理系统由化学除盐系统和加药系统三部份组成。此外，预处理加药系统和加氨系统的控制也纳入锅炉补给水处理控制系统。

    预处理系统工艺流程：主厂房来生水→机械搅拌澄清池→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器。

    化学除盐系统工艺流程：经预处理的清水→强酸阳浮床→除二氧化碳器→中间水箱→强碱阴浮床→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

    加药系统加药系统是指化学除盐系统中各离子交换器再生用酸碱的贮存和计量设备。加药系统流程为：低位酸槽→高位酸槽→酸计量箱→酸喷射器→强酸阳浮床(和混合离子交换器)；低位碱槽→高位碱槽→碱计量箱→碱喷射器→强碱阴浮床(和混合离子交换器)。

3.2 工艺控制

    (1)阀门控制逻辑：阀门控制逻辑如图2所示。

图2  阀门控制逻辑

    (2)阳离子交换入口调节阀的控制：调节阀采用pid负反馈闭环自动控制，当中间水箱水位比设定值高时，减小阀门开度，当中间水箱水位比设定值低时，增大阀门开度，如图3所示。

图3  阳离子交换入口调节回路

    (3)水泵控制逻辑：水泵控制逻辑如图4所示。

图4  水泵控制逻辑

3.3 工艺界面

    就地阀门控制箱上面自动/手动转换开关从手动位到自动位之前，须把阀门的开/关转换开关置于中间位。主画面下含实时数据显示画面，报警画面，报表画面和历史曲线画面。

(1) 过滤器控制界面

    过滤器控制界面如图5所示。画面上每个过滤器入口阀的左侧，实时地显示过滤器工作时的瞬时liuliang。就地操作箱转换开关打到就地，相对应过滤器的电磁阀在电脑上不能操作。打到远方，相对应过滤器的电磁阀在电脑上可以操作。

图5  过滤器控制界面

(2) 加药控制画面

    加药控制画面如图6所示。聚凝剂、助凝剂加药：点击加药控制方式按钮，弹出控制画面，选择工作方式。手动加药：点击手动按钮，按照设定频率加药。自动加药：点击自动按钮，按照liuliang自动加药。关闭画面，点机电机图标，弹出电机控制画面，启动电机。加药泵工作。二氧化氯加药：电机二氧化氯加药机图标，弹出控制画面，启动加药机，厂家设备自动工作。