宁夏西门子S7-200代理商

活性石灰是大型钢铁企业炼钢必不可少的原料，用它代替普通冶金石灰用于炼钢，能达到节能降耗、tigao钢材质量的目的。我国曾于80年代花费数百万美元从德国和日本引进2套活性石灰设备，分别安装在武钢和宝钢。我公司研制开发了2套日产600t活性石灰设备，第1套已于1987年在鞍钢投产，第2套于1996年在武钢投产。这套设备的主要特点是装置庞大，监控点数以百计，控制较复杂，整个生产线需投资数千万元。由于采用先进的PLC控制，编制了功能强大的应用软件，自动化程度达到了较高的水平。

1　系统构成及硬件选型

　　由于活性石灰设备是钢厂的重要设备，对控制系统的可靠性要求很高，我们根据当时各企业的具体情况分别选择了ABB和西门子公司的PLC。
　　1986年在鞍钢选用的是ABB公司MASTER PIECE260型PLC和MASTER VIEW820人机对话系统。配置数字量I／O528点，模拟量I/O72点。监控范围包括供料系统，液压推杆系统，挡轮液压站，模拟盘信号系统，重油燃烧系统。其系统配置见图1。

　　1995年在武钢选用的是西门子公司S5－115U型PLC和CP527通信处理器带彩色监视器。配置数字量I／O1120点，模拟量I／O48点。监控范围包括原料输送系统，供料系统，液压推杆系统，主减速器润滑站，挡轮液压站，冷却系统，工艺热工参数监控系统，模拟盘信号系统。其系统配置见图2。

2　系统功能

　　(1)控制功能PLC可对监控范围内的各子系统实施控制。根据工艺要求共设计2种控制方式：1)中控室自动控制。这种方式为主要运行方式，此时将整个生产线分成几部分，每部分可按预定的逻辑关系顺序起停。2)现场手动控制。这种方式仅在设备维修或单机调整试车时使用。2种控制方式之间由转换开关互相联锁。当发生紧急故障时按动急停按钮，此时所有设备立即停车。
　　(2)显示功能操作人员既可以通过由PLC控制的模拟信号盘了解设备工作情况，也可以在彩色监视器上对整个工艺流程及各环节工艺流程进行模拟显示。
　　(3)过程记录系统配有彩色打印机，它可打印出经定义的工艺流程和所有输入输出变化曲线的彩色图形，以及各种工艺热工参数报表。
　　(4)故障报警当设备出现故障或工艺参数不正常时，由PLC控制的模拟信号盘上对应的信号灯快闪并启动蜂鸣器，操作人员按动消警按钮后信号灯由快闪变为慢闪，同时切断蜂鸣器。若在规定时间内故障仍未排除，信号灯又变为快闪同时启动蜂鸣器，以催促操作人员尽快排除故障。当设备正常后报警信号自动消除。

3　系统设计

3．1原料输送系统

　　武钢原料输送系统由4个料仓及电振机和3条皮带组成，其顺控示意图见图3。当15m3料仓达低料位时，17＃、16＃、15＃皮带顺序起动。电振机的起动顺序为：1＃～4＃料仓料位高于低料位时，以编号小的优先起动。当15m3料仓达到高料位时先停电振机，再分级延时停15＃、16＃、17＃皮带。4＃、5＃电振机同时起停。当设备发生故障时，一台皮带停机，沿料流逆向设备全部停机，同时发出报警信号。

3．2供料系统

　　供料系统要求把块状物料不断地加进预热器，见图4。供料系统的功能靠4个闸门、4台振动器严格按顺序工作的规律来实现。这样既能保证预热器的密封性，又可实现连续加料。起动后PLC自动调整各种机械状态，然后投入运行。停机命令发出后，PLC也将自动调整到可停机的状态后再停机。加料量可以通过编程器或监控键盘在监视器上随时方便地修改。

3．3预热器系统

　　预热器系统位于供料系统下部，在预热器周围等距离地分布12个液压推杆，把预热好的料推进回转窑中，其液压推杆控制要求见图5。这属于典型的顺序控制，若真按图5控制要求设计程序，设备很难正常运行，这主要是由于推杆系统故障频繁的缘故，其可能的故障点见图6。我们在程序设计时采用了容错技术，即PLC检测到故障现象后并不命令整个系统停止工作，而是通过程序来抑制它对整个系统的影响。例如在推杆运行中若遇到某个推杆被卡住，则程序会自动将其从大循环中分离出来而不影响其它推杆的正常工作。同时模拟盘上对应信号灯进入快闪状态，蜂鸣器报警。经维修后操作人员按动复位按钮，被分离出去的推杆将自动返回大循环。调整推杆间隔时间就可以调整进料量，这个时间参数既可以通过编程器修改，也可以用监控键盘在监视器上修改。

3．4模拟盘信号系统

　　工作情况分2种：一种是监视设备工作情况，另一种是监视模拟量超值报警情况。电机若在正常工作时突然停止，就视为故障。我们为每台电机都设计了一个工作及故障显示子程序，当电机正常工作时信号灯常亮，当电机跳闸时信号灯由常亮变为快闪，同时接通蜂鸣器，实现故障的声光报警。当按动识别按钮后，信号灯由快闪变为慢闪，同时关掉蜂鸣器，表示故障已被识别但尚未排除；若在规定时间内故障仍未排除，信号灯又转为快闪并接通蜂鸣器；只有故障排除后信号灯才恢复正常。当模拟量如温度或压力超过报警值时，另有一套程序为其服务。模拟量超值时，对应信号灯快闪，同时接通蜂鸣器，通知操作工采取措施，按动识别按钮后，信号灯由快闪转为慢闪并关掉蜂鸣器。当模拟量退出报警值时，信号灯熄灭，声光报警取消。

一般情况下,通过ClO2与水的反应达到净水的目的，但如果ClO2过多则会形成二次污染，中达电通的净水方案采用台达PLC进行系统自动控制，代替以前用单片机系统，增加了可靠性，功能性，达到了很好的效果。

引言：

    工业对发展中国家的经济的发展起到了不可磨灭的作用，特别是中国的，工业的发展带动了相关产业的高速发展，成为国民经济重要的支柱之一。但是经过工业迅猛发展的国家都明白，工业的发展也意味着自然环境的破坏，特别是对水源的严重污染，所以对水源的保护，污水的治理，水的净化就显得十分的重要。随着人们生活质量的不断tigao，特别是医院、化工实验室等单位，对水的品质也提出了更高的要求，所以根据现状的需要，对更好的净化水的设备也提出了相应的需求。而此促进了净化设备公司的飞快成长，也对控制部分要求更稳定，更可靠！像目前一些净化水设备厂商加大资金与技术的投入，用PLC代替以前的单片机控制系统。

设备控制背景：

    系统构成：电源模组+以8051单片机为主，加扩展A/D及I/O芯片搭建的PCB控制板；

    系统分析：系统采用单片机实现自动控制系统，由于电路的整体设计不能够很合理，尖峰等保护措施不好，很容量出现电路故障。这也增加了服务，也隐形的增加了产品的成本，影响公司市场的发展，所以用户很想用更可靠的系统来代替原有的系统，以减少服务量，减少综合成本。

原理说明：

    化学反应在专门的反应箱里，通过PLC控制两路加热信号并及时的采集PT100温度信号，使反应箱始终保持在设定的温度，再通过PLC发出脉冲对计量泵进行控制加入ClO2药剂量，使适当浓度的ClO2与水的发生化学反应，达到消毒的目的。
 

控制要求：

    1. 温度控制：系统反应需要在指定的温度下进行，所以需要保持反应箱水的温度恒定。

    具体方法是设定一温度D414，设定回差D410，超温设定D535。当采集温度D310小于D414时，开始加热，当温度达到D414+D410时停止加热，温度降到D414时再次加热，使温度在设定回差内徘徊，达到恒温的目的。如果温度超过超温设定D535则停止加热并报警。

    2. ClO2投加量控制：系统控制需要严格控制加入反应器里的ClO2的浓度，能够使水充分的消毒，又不会太多形成二次污染，所以对氯气的控制精度要求极高。

    具体方法是ClO2的投加量根据待消毒水liuliang和单位投加量计算，尔后，感测器将水中的余氯量反馈到控制器(PLC)，将余氯量与设定值(目标值)进行比较并根据二者的差值确定单位投加量的纠正的速度和幅度，计算出新的单位投加量，从而将投加量控制在合理的范围内，

●水liuliang×ClO2单位投加量→计量泵的输出频率

●余氯高于设定值(即目标值)后，减小单位投加量，减小量由差值大小控制。

●余氯低于设定值(即目标值)后，增大单位投加量，增大量由差值大小控制。

●检测到的liuliang信号，经延时后参与运算，延时长短在0~150分钟内可设，经运算后得到控制泵的频率(即控制投加ClO2的量)

●输出控制计量泵的频率计算公式：

 
 3. 报警控制：

●压力水欠压、负压系统超压、缺原料-----报警，停计量泵

●缺水、超温、高温-----报警，停止加热

器件选型：

    1.控制器：

    采用台达DVP14SS11T2+DVP04PT-S+ DVP06XA-S。主机DVP14SS11T2负责反应箱两路加热信号；并控制计量泵的频率达到控制加入反应箱的ClO2的药量。DVP04PT-S采集反应箱的2路温度信号；

    2.显示部分：

    采用台达DOPA-A57GSTD及TP04终端显示器。根据终用户的不同选择采用不同的显示幕。

    3.米顿罗（MILTON ROY）LMI电磁驱动隔膜计量泵：（型号P766-y/liuliang0.08~7.6L/H/压力3.5bar）

    供给反应器ClO2，计量泵受PLC脉冲的控制，PLC每发一个脉冲，计量泵动作一次，输出一个冲程的ClO2，大100次/分钟；计量泵的冲程可以手动调整，即计量泵每动作一次能够输出的液体的量，可设定0~范围。

    4.氯酸纳、盐酸采用电磁阀开关进行供给。

   
    5.反应箱的温度采集采用标准Pt100，用台达DVP04PT-S直接采集并转换，十分方便。

    6.ClO2浓度采集采用德国普罗名特流体控制（中国）有限公司的CDE 2-mA-2ppm型专用ClO2感测器，可以直接输出4~20mA到DVP06XA-S模块进行采集。

     
市场分析：

    随着人民日常生活的tigao，对生产产品时的用水就特别关注，如果水源不洁，又怎幺能够生产出让人放心的产品乃至食品呢？没有好的水，对于化学实验又怎幺能够分析准确呢？没有好的清洁水，医院怎幺能够对病人有足够的保证呢？在很多行业里，都是需要有较好的水来保障下一步骤的顺利进行，所以净化设备将会日益俱增。从国内一些净化厂商来看，目前都有加注资金投入情况，而且销售情况整体较好，厂商也忙得不亦乐乎，所以水处理行业是一个自动化厂商配套的很有前景的一个行业。

小结：

    净化水设备厂商的崛起，对于台达PLC来说无疑是一个很好的机会。根据目前接触的几家厂商来看，技术人员对自动化电气实现功能理解还不深刻，需要进行交流培养，也更需要有耐心去推广我们的PLC。在此种小型设备上，台达PLC具有先天优势，体积小，功能强，轻松实现其要求的功能。所以净化水设备是一个设备配套较有潜力的行业，应该把台达的PLC技术应用到更多的净化水设备当中，tigao净水设备自动化控制水平，tigao控制精度。

1、系统介绍

系统主要由三菱公司的可编程控制器（PLC）、三菱变频器（FR-500）、压力传感器（液位传感器）及2台水泵组成，操作者可以通过面板的指示灯、按钮来控制系统的运行。系统框如图所示：

2、工作原理：

2.1系统有两种工作方式：

2.1.1手动运行

该方式主要供检修及变频器故障期间用于手动控制泵组运行。

2.1.2自动切换变频/工频运行功能

控制方案：变频器通常用于驱动某台固定水泵，并实时根据其输出频率，控制辅助泵工频运行，即当变频器的输出频率达到PID上限时，启动辅助泵，而输出频率小于PID下限时，停止辅助泵，控制流程如图（2）所示：

2.2  PID控制

2.2.1 PID概念

1）PI控制

   PI控制是由比例控制（P）和积分控制（I）组合而成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。注：PI运算是P和I运算之和。

   [对于过程值单步变化的动作例]

2）PD控制 

   PD控制是由比例控制（P）和微分控制（D）组合而成的，根据偏差及时间变化，产生一个执行量。注：PD运算是P和D运算之和。

   [对于过程值单步变化的动作例]

3）PID控制

   利用PI控制和PD控制的优点组合成的控制。

注：PI运算是P和I运算之和。

4）负作用

   当偏差X（设定值-反馈值）为正时，增加执行量（输出频率），如果偏差为负，减小执行量。

压力传感器反馈的水压信号〈Y〉（4-20mA）与设定值〈U〉进行比较，其偏差〈X〉经变频器的PID控制器运算后产生执行量〈Fi〉去驱动变频器，从而构成以设定压力为基础的闭环控制系统。运行参数在实际过程不断进行调整，使系统控制器响应趋于完整，并通过PLC计算需切换泵的运行操作。基本的PID控制框如图（3）所示：

3、PLC系统

本系统中检测点及控制量较多，是一较大规模的测控系统。据其特点本系统采用三菱公司可编程控制器（PLC）FX2N系统，该控制器与其他PLC相比具有一些明显优点：运转处理快（快达3.7us）、多可达128点控制、可以提供完整的编程环境、可进行离线编程和在线连接调试，并能实现梯形图与语句表的相互转换。系统采用开关量的输入/输出来控制水泵的启、停、切换、软启动及故障报警，实现硬件/软件备用水泵，充分保证系统平稳运行。

4、系统的优点：

4.1高效节能：

电机通过变频调速可以在不同转速下工作，且均是较高效率点工作，tigao水泵电机总体效率

4.2系统对水泵机组实现了软启动控制方式，延长电机寿命，而且出现故障，备用泵自动切换。

4.3系统具有自诊断和自处理功能，具有完善的保护功能，如过流、过压、过载、水池断水保护，完全有效确保设备的工作安全。

4.4系统具有故障显示和报警功能，有利于故障排除。

5、注意事项：

系统的稳定运行，必须要注意以下三个参数：

设定值       PID上限        PID下限

任何一个控制系统都需要经过反复地调试方可达到佳性能，没有调试，系统不能工作或不能良好的运行。在初的系统运行中，甲泵变频与乙泵变频进行切换时经常造成波动，原因是甲乙泵出口水压liuliang不同，工作点略微偏移。当初设置的PID上、下限范围小，PID运算灵敏度较大，从而引发波动，变频器无法工作，系统瘫痪。我们经过不断的摸索调试，终将PID上限调整至80%，PID下限调整至20%，同时将设定值调整至较合适的位置。

结束语：

动力4#炉疏水系统采用变频调速运行方式，可根据实际水压自动调节水泵电机的转速和加减泵，以求大限度的节能节资，并使系统处于可靠的运行状态，同时，增加了硬件/软件备用水泵功能，延长了设备使用寿命，而采用压力闭环控制，变频器故障后仍能保障不间断工作，具有一定的先进性。这是我厂例利用基于PLC的变频调速PID控制功能，投入使用后效果显著，值得在其他炼油化工生产装置中推广。