浔之漫智控技术-西门子PLC代理商
西门子PLC模块 , 变频器 , 触摸屏 , 交换机
汕尾西门子模块代理商

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一.引言
    
    由于烧结生产是一个复杂的化学过程,在生产中混合料的水分直接影响烧结过程的透气性,所以对水分控制的重要性是不言而喻的,由于控制中存在多处难点,所以国内的烧结行业在水分控制上成功的闭环控制很少,针对烧结水份的控制这主要难题,根据实际的应用情况采用西门子标准变频器对水流量进行控制,该系统具有控制稳度高,系统运行稳定,配水启动停止等所有操作全自动,维护简单等特点。使用前后对比,烧结配水中避免了出现跑湿料等现象,烧结料的透气性和烧结产量大大增加,有效的减少了燃料的消耗,提高经济效益,同时工人的劳动强度降低,提高了生产效率,在减员增效方面起到了很大的作用。
 
二.系统介绍
   
    系统中,工程师站通过PLC对现场进行数据的采集及数据的控制输出到西门子标准变频器;工程师站的数据需要传送到操作员站进行处理及显示;另外操作员站作为配水系统的人机交互界面,所以配水系统的一些参数需要在操作员站进行设置,这样就需要把数据传送给工程师站进行应用,所以需要进行从操作员站到工程师站的数据通讯;对于配料站的数据,物料的总流量及水分值、生石灰的流量值需要传送给工程师站,配料的生产信息需要传送给操作员站,所以综合考虑,配料站把所有的数据传送给操作员站后,操作员站再把要传送给控制站的数据传送过去。
 
三.控制系统构成
    
    针对工艺环节结合配料系统实现了完整覆盖整个烧结过程的计算机控制系统。自动配水系统的整体结构图见图一。



四.运行原理及功能:
    
    针对水分的控制,采用西门子标准变频器进行水分-流量的串级控制:外环控制水分测量值,即根据给定的目标值进行水流量的控制;内环控制的控制对象是加水流量,也就是外环提供流量后根据内环进行变频器的调节。其结构如下图二所示: 



    由于采用西门子标准变频器使控制的过程实现稳态的效果很好,采用前馈控制使系统快速有效地减弱外来扰动(物料流量变化、返矿变化等)的影响,通过设定值跟踪实现手自动无扰动切换,在配水控制器(西门子300PLC)的配合下,混和加水完全实现了自动控制。
 
五.变频器的主要调试参数
     
    参数设置: 

         ★  参数  参数值  意义

         ★  P1000 1 对变频器数字预设定,一般情况不需要手动调节。
          
         ★  P1040 20 正常设定值 P0003 3 允许调整或设定所有的参数
          
         ★  P1080 10 小风扇速度 
          
         ★  P0778 4.00 对应输出频率的4~20mA模拟输出,给工厂过程控制系统。
          
         ★  P1300 2 平方V/F控制,适用于水泵类负载。
          
         ★  P0300-P0311 *** 设置电机参数 
          
         ★  P2200 1 PID使能。
     
    如下的参数保证了在这一应用中的稳定性。
          
         ★  P2280 0.3 P增益
          
         ★  P2285 0.06 I增益 
          
         ★  P2271 1 
     
    传感器类型 
          
         ★  P2268 25 0%设定 
          
         ★  P2267 80 100%设定
          
         ★  P0761 2 定义模拟量输入特性中的死区宽度
 
六.应用体会
    
    由实际的使用情况来看,该控制系统的使用情况良好,在使用上实现了完全自动控制,同时在控制的稳度和精度完全满足生产的需要。系统的运行稳定,得到了操作工人的认可,减轻了工人劳动强度,同时也在提高生产效率和提高效益方面发挥了积极的作用,使烧结水分的控制得以明显的提高。 
 
七.现场应用照片


西门子产品S7-1200主要由CPU模块(简称为CPU)、信号板、信号模块、通信模块和编程软件组成,各种模块安装在标准导轨上。S7-1200的硬件组成具有高度的灵活性,用户可以根据自身需求确定plc的结构,系统扩展十分方便。
1、CPU模块
S7-1200的CPU模块(见图1)将微处理器、电源、数字量输入/输出电路、模拟量输入/输出电路、PROFINET以太网接口、高速运动控制功能组合到一个设计紧凑的外壳中。每块CPU内可以安装一块信号板(见图2),安装以后不会改变CPU的外形和体积。
微处理器相当于人的大脑和心脏,它不断地采集输入信号,执行用户程序,刷新系统的输出,存储器用来储存程序和数据。
S7-1200集成的PROFINET接口用于与编程计算机、hmi(人机界面)、其他PLC或其他设备通信。此外它还通过开放的以太网协议支持与第三方设备的通信。


图1     西门子S7-1200 PLC

   
图2   西门子S7-1200 PLC安装信号板
2、信号模块
输入(Input)模块和输出(Output)模块简称为I/O模块,数字量(又称为开关量)输入模块和数字量输出模块简称为DI模块和DO模块,模拟量输入模块和模拟量输出模块简称为AI模块和AO模块,它们统称为信号模块,简称为SM。
信号模块安装在CPU模块的右边,扩展能力强的CPU可以扩展8个信号模块,以增加数字量和模拟量输入、输出点。
信号模块是系统的眼、耳、手、脚,是联系外部现场设备和CPU的桥梁。输入模块用来接收和采集输入信号,数字量输入模块用来接收从按钮、选择开关、数字拨码开关、限位开关、接近开关、光电开关、压力继电器等来的数字量输入信号。模拟量输入模块用来接收电位器、测速发电机和各种变送器提供的连续变化的模拟量电流、电压信号,或者直接接收热电阻、热电偶提供的温度信号。
数字量输出模块用来控制接触器、电磁阀、电磁铁、指示灯、数字显示装置和报警装置等输出设备,模拟量输出模块用来控制电动调节阀、变频器等执行器。
CPU模块内部的工作电压一般是DC5V,而PLC的外部输入/输出信号电压一般较高,例如DC24V或AC220V。从外部引入的尖峰电压和干扰噪声可能损坏CPU中的元器件,或使PLC不能正常工作。在信号模块中,用光耦合器、光敏晶闸管、小型继电器等器件来隔离PLC的内部电路和外部的输入、输出电路。信号模块除了传递信号外,还有电平转换与隔离的作用。
3、通信模块
通信模块安装在CPU模块的左边,多可以添加3块通信模块,可以使用点对点通信模块、PROFIBUS模块、工业远程通信模块、AS-i接口模块和IO-Link模块。
4、SIMATIC HMI精简系列面板
与S7-1200配套的第二代精简面板的64K色高分辨率宽屏显示器的尺寸有4.3in、7in、9in和12in这4种,支持垂直安装,用TIA博途中的WinCC组态。它们有一个RS-422/RS-485接口或一个RJ45以太网接口,还有一个USB 2.0接口。USB接口可连接键盘、鼠标或条形码扫描仪,可用优盘实现数据记录。
5、编程软件
TIA是Totally Integrated Automation(全集成自动化)的简称,TIA博途(TIA Portal)是西门子自动化的全新工程设计软件平台。S7-1200用TIA博途中的STEP 7 Basic(基本版)或STEP 7 Professional(版)编程


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