黄山西门子S7-300代理商

1　引 言

　　在高线连轧系统中，由于是连续轧制，且轧制速度较高，相邻机架间物料所受的张力必须得到有效的控制，以保证轧制过程的顺利进行以及得到较好的产品尺寸。而活套控制是一种目前在高线轧制控制中应用较为广泛且较为重要的控制手段。文章重点介绍某中薄板轧制控制系统中自动活套控制系统的PLC系统构成及组态画面，以帮助解决现场实际应用中遇到的问题。

　　可编程控制器（PLC）是近20年发展起来的新一代工业控制装置，其初是为了取代继电器控制系统而发明，多用顺序逻辑控制中，如：活套控制、高炉上料、电梯控制、货物存取等；随着PLC技术的不断发展，现已能实现对模拟量的控制，应用于各种闭环过程控制中及构成DCS 。美国AB公司是一家的PLC制造厂家，生产MicroLogix、SLC 500、PLC5、ControlLogix等多种型号、不同档次的产品，有较高的市场占有率。SLC 500可编程控制器是其生产的一个不断完善的中小型可编程控制器系列，具有功能强大、处理快速的处理器，较大的存储容量（多可达64K字）和丰富的指令集，能实现多种控制任务；同时处理器自带多种类型的通讯接口：RS-232、DH-485、DH+、Ethernet，可实现远程控制及与上位机的远程通讯；深受工业控制领域的青睐。

2　系统原理

　　该活套控制系统主要由人机接口HMI监控、PLC过程控制以及AB变频器组三个部分构成，如图1所示。上位机RSVIEW组态软件主要用于系统的监控及动画显示；1756－L63完成逻辑控制及对变频器组的活套计算。

图1  系统原理

　　在1756 PLC中主要是进行各个活套之间的计算，图2所示为以某一活套的具体控制原理。其中：

（1）活套角度(A)：来自活套位置传感器(0-50°);

（2）平衡力函数： 为COS(A)×10;

（3）张力函数： 为33×((SIN(1.4×A)-SIN(0.64×A)-0.107);

（4）平衡力设定值：来自手动或自动设定值[相当于：7.8×大厚度×大宽度× 机架间距];

（5）张力设定值：来自手动或自动设定值[相当于：大单位面积张力×大厚度×大宽度];

（6）平衡力系数：使平衡力分量在活套角度(A)= 0度时, 平衡力设定值=时,电机转矩为.427(Kg.m),相当于电枢电流117%;

（7） 张力系数：使张力分量在活套角度(A)= 50度时, 张力设定值=时，电机转矩为765 (Kg.m),相当于电枢电流210%;

（8）加法器：把平衡力分量和张力分量相加;

（9）限幅器：限制大电枢电流为200%;

（10）活套臂平衡力：在平衡力设定值=0, 张力设定值=0时改变活套臂平衡力使活套臂平衡。

图2 活套计算公式

3　RSVIEW画面组态

　　RSView是RockWell SoftWare公司的组态软件，它提供集成的、组态化的人机接口，广泛的用来监视和控制自动化设备和过程。它除了可以方便的与ALLEN -BRADLEY PLC进行无缝的结合应用，也可以通过使用OPC的通讯方式与其它公司的设备进行连接。而ODBC(Open Database Connectivity开放式数据库互连)则是由微软推出的工业标准，一种开放的独立于厂商的API应用程序接口，可以跨平台访问各种个人计算机、小型机以及主机系统。ODBC作为一个工业标准，绝大多数数据库厂商都为自己的产品提供了ODBC接口或提供了ODBC支持，这其中就包括常用的SQL SERVER、ORACLE、INbbbbIX等。

　　本系统中活套设定画面采用RSVIEW编写，其中主画面如图3所示。

图3  活套设定主画面

　　本画面主要包括四个部分：

　　（1）活套运行方式选择，点击L1～L6切换状态（AUTO、SEMI、MAN、STOP），选择AUTO时表示活套张力平衡重由上位机设定(上位机投入时)；若没有上位机设定时各活套必须选择为SEMI（半自动设定）方式，选择MAN方式表示仅在停车时靠手动起套，启车后不自动起套（不推荐使用），选择STOP时表示本活套不起套（相应的，本活套的套高闭环也不会投入）。

　　（2）套高设定区：行为设定值输入,设定值为活套要求高度（角度）,每次输入后按回车键(Enter)确认,都设定完毕后请按画面上确定按钮.然后看第二行设定反馈值是否已经显示为要求值,如果不是,请重新在行设定并按确定按钮.第三行为当前活套高度反馈值显示，与其他画面同。

　　（3）张力平衡重设定区：由于张力平衡重是靠带钢厚度宽度张力值等计算得来的,所以每次换规格都要进行重新设定 L1~L6对应的分别是出口厚度分别是F1~F6的出口厚度,输入厚度单位为10um，比如F1出口厚度为16.4，请输入1640。输入后请按回车确认。带钢宽度单位为0.1mm，比如轧450mm宽的带钢，请输入4500。输入后按回车确认。带钢张力设定值单位为0.1Mp，比如3.0Mpa，请输入30，输入后按回车确认。平衡力设定（%）及张力设定（%）为程序中经过运算所得出的平衡立及张力百分比。

　　（4）画面的后两行是起套瞬间电流限幅（一般可不必更改，但必须保证同本画面上所给数值接近）和由张力平衡重给定计算出的电流限幅给定值，不可更改。

　　（5）画面切换区，功能同其它画面。

4　结束语

　　在本系统中，制作监控系统的关键是设置与PLC的通信和建立数据库，RSView提供的OPC通信设置十分方便易行，PLC数据库导入功能，大大减小了建库的工作量，足见该软件的实用性。而对PLC控制算法而言，了解活套工艺是必不可少的。

主要设施有：进水泵房、气提涡流式沉砂池、生化反应池、沉淀池、活性污泥回流泵井、二沉池、污泥脱水处理设施等。

　　主要机电仪设备有：2台总进水控制闸、二台粗格栅、1套超声波水位测量仪、4台进水泵及泵后电动闸、1台总进水电磁流量计、2套气提式砂水分离机、2套空气流量计、8台内回流泵、16台水下搅拌器、4台鼓风机、4套DO测量仪、2套MLSS测量仪、6套ORP测量仪、2台往复式刮泥机、4台回转式刮泥机、3台活性污泥回流泵、2台剩余污泥泵、2台活性污泥回流电磁流量计、1套出水电磁流量计、2套带式脱水机、1套絮凝剂配制设备、2套泥饼输送设备等等。

　　控制系统采用AB　SLC500系列PLC及AB　E3 PLUS 为主组成，由SLC500和Intouch组成“客户机/服务器”模式的SCADA系统，计有6套由SLC500PLC构成的现场控制站、2台热备份冗余主计算机(SCADA Server)及1台数据服务器、3台现场操作员站(OS：SCADA Client)，系统通讯网络为快速工业以太网(100Mbps)，光纤环网拓朴结构，通讯通道冗余。此外，该SCADA系统可以自动化程度很高的主体工艺设备(鼓风机，采用S7－300PLC)交换各种数据。所有电动设备的控制及数据采集采用具有DeviceNet总线接口的固态智能过载继电器模块E3　Plus,共86套，电磁流量计采用Porfibus与PLC通讯，其他仪表采用4－20mA信号送到模量输入模块。

二、 控制系统构成

　　系统结构如图《凤凰污水处理厂自动控制系统》，分布于1个中央控制室和1个分控制室。1个分控室设在污泥脱水车间，对污泥脱水生产过程进行自动监控。

1。 现场控制站

　　现场控制站主控制器为AB　SLC500，编程环境为Logix500；

　　6个现场站分别为：

　　PLC1：I系列细格栅、进水系统控制站；

　　PLC2：I系列配电系统、氧化沟控制站；

　　PLC3：I系列二沉池、污泥回流系统控制站；

　　PLC4：污泥脱水系统及出水控制站；

　　PLC5：II系列污水预处理、鼓风机系统外围设备控制站；

　　PLC6：II系列氧化沟、二沉池控制站；

　　PLC7：鼓风机控制站（设备厂家成套，控制器为S7－300）。

2.部分固态智能过载控制器及Device地址的分配

3. 监控管理系统

　　现场操作员站(OS)为IBM商用机西门子一体化工控机，操作系统为bbbbbbsXP Professional，数据库管理系统为SQL ，运行软件为Intouch9.5；

　　SCADA服务器为Dell服务器(PIV3.0G/1G/160G/100M网卡)，服务器操作系统为bbbbbbs  2003 Server，数据库管理系统为SQL，组态及运行软件为Inouch，WEB服务器系统为Internet Inbbbbation Server ( IIS ) 及SuiteVoyager；

　　鼓风机设备为西门子S7－300，——西门子快速工业以太网支持这种系列的控制器，因此可以作为SCADA系统快速工业以太网的一个TCP/IP节点直接连到系统的光纤环网中；

二、 控制系统功能和特点

1.系统主要功能

　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统主要是对厂区生产过程实施常规控制、先进控制、生产过程监视和管理。主要有：

　　1)总进水泵池水位自动化常规控制；

　　2)鼓风机自动化编组控制

　　3)生化反应池曝气量自动化常规控制；

　　4)生化反应池DO自动化常规控制；

　　5)活性污泥回流量自动化常规控制；

　　6)剩余污泥排放量自动化常规控制；

　　7)出水紫外线消毒槽水位及紫外线强度自动化常规控制；

　　8)污泥浓缩脱水一体化机自动化编组控制；

　　9)生化反应池除磷脱氮先进控制(APC)；

　　10)污泥浓缩脱水先进控制(APC)；

　　11)对所有设备运行工况——运行/故障/备机、现场/远方、远方手动/远方自动、累计运行时间等等进行监控；

　　12)对工艺过程参数——水质水量、曝气量等等进行监控；

　　13)对电力能耗参数——电流、电压、功率因数、有功、无功等等进行监视；

　　14)对全厂水质水量进行全面计算机管理；

　　15)对全厂能耗进行全面计算机管理；

　　16)对全厂设备进行全面计算机管理；

2.系统主要特点

　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统按照目前先进的控制系统标准设计，立足于生产现场无人值守的理念，自动化程度代表了目前国内外先进水平，主要有如下特点：

　　1)主体机电设备——总进水控制闸、格栅机、进水泵、气提式砂水分离机、内回流泵、水下搅拌器、鼓风机、刮泥机、活性污泥回流泵、剩余污泥泵、脱水化机、絮凝剂配制设备、泥饼输送设备等等基本上代表了目前国内外先进制造水平，其控制是按“无人值守”的理念来配置的，自动化程度很高，其可控性完全满足生产过程自动化的要求，特别是格栅机、气提式砂水分离机、鼓风机、刮泥机、浓缩脱水化机、絮凝剂配制设备等基本上也代表了目前国际先进水平；

　　2)全面使用AB固态智能过载控制器E3　Plus——节省了现场电缆的敷设、保证电气控制的可靠性；

　　3)SCADA系统集成了能源管理(主要指电耗)系统，方便了生产管理；

3.系统主要控制难点

　　1)生化反应池DO自动化常规控制

除磷脱氮对生化反应池的DO值要求是比较严格的。本系统由鼓风机、气体调节阀、气体流量计、DO测量仪和生化反应池处理工段现场控制站构成双闭环前馈补偿控制系统，通过对气体调节阀的自动调节和4台鼓风机的自动编组且调压运行，基本实现了生化反应池DO的自动控制。

　　2)生化反应池除磷脱氮先进控制(APC)

　　生化反应池的除磷脱氮与反应池的DO值、曝气量、总进水量、进水分配率、内回流量、活性污泥回流量等等直接可控量都有较强的关系，一般只有应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包才能有效地实现生化反应池的除磷脱氮自动化控制。当然要在生化反应池应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包首先要求对其DO值、曝气量、总进水量、进水分配率、内回流量、活性污泥回流量等等直接可控量能够实现自动化控制。本系统基本实现了对DO值、曝气量、总进水量、活性污泥回流量等主要参数的自动控制，为在生化反应池应用除磷脱氮先进控制(APC)软件包奠定了基础。

　　3)污泥浓缩脱水先进控制(APC)

　　污泥浓缩脱水的效果与进泥量、进泥SS值、药质、药质浓度及其配比、浓缩机带速带压、浓缩机冲洗水压、压滤机带速带压、压滤机冲洗水压等等直接可控量都有较强的关系，一般只有应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包才能较好地实现污泥浓缩脱水系统的自动化控制。当然要在污泥浓缩脱水一体化机设备应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包首先要求对其上述直接可控量能够实现自动化控制。本系统结合自动化控制水平先进的浓缩脱水一体化机和絮凝剂配制设备，基本实现了对上述各种参数的自动控制，为在污泥浓缩脱水一体化机设备应用污泥浓缩脱水先进控制(APC)软件包奠定了基础。

三、 结束语

　　湖州凤凰污水处理厂SCADA系统于2007年8月开始全面投入运行，运行情况总体还是令人满意的