西门子模块6ES7517-3FP00-0AB0参数详细

1 　概述

我厂锅炉房有3台锅炉,系统采用PCC- 2005 控制装置,它既有逻辑控制、计时、计数、分支程序、子程序等顺序控制功能,又有数据处理,模拟量调节,操作显示,联网通信等功能的控制系统。本课题尝试把系统硬件高可靠性与软件功能的完善性相结合,使系统长期可靠运行成为可能。

2 　系统结构及功能

系统采用IBMPCPAT 工业控制机和PCC- 2005 模块,整个系统由上位管理和下位控制机构成,系统构成如图1 所示。

用于锅炉本体数据采集及燃烧控制的PCC - 2005IPO 模块有:

模拟量输入模块3AI755.6

模拟量输出模块3AO775.6

热电阻输入模块3AT350

热电偶输入模块3AT652.6

接口模块3IF060.6

应用程序模块3ME963.90–1

电源模块3PS792.9

智能控制模块4C2200.01 - 110

LCD 显示模块4D1164.00 - 090。

上位机主要完成过程的监控,通过3IF接口模块与各个炉台进行通信。

系统的功能:

（1） 锅炉水位三冲量控制,高低水位报警,极限低水位、高水位报警。

（2） 炉堂负压自动调节。

（3） 燃烧自动调节,通过热效率自动寻优实现佳风煤比。

（4） 手动、自动无扰切换。

（5） 蒸汽压力自动调节,超气压报警,并自动按顺序压火。

（6） CRT 画面显示。

a. 流程图　显示实时显示开关量,模拟量,报警器状态,根据状态改变颜色及动态显示；

b. 参数图　按报表方式在CRT上显示设定值,过程值,累计值热效率等技术参数；

c. 棒状图　根据过程参量在CRT上显示,同时显示过程量值；

d. 设定图　按回路的棒状图在CRT上显示回路设定值、过程值、输出值。在此状态下可对回路参数进行设定；

e. 定时或随机打印报表；

f . 完善的系统自诊断功能,可诊断浮球水位计、水位变送器、温度变送器、压力变送器的错误,并根据结果改变控制方式及报警。

3 　控制原理

3. 1 　锅炉汽包水位自动控制

给水调节系统的任务是与锅炉蒸发量相平衡,并维持汽包水位在工艺规定的范围,给水系统采用三冲量自动调节。水位控制流程如图2 所示。

冲量控制的主反馈信号为水位差压变送器的输出,辅助反馈信号为蒸汽**,给水**。水位调节采用自整定变型PID 控制算法,在大偏差时自动分离积分作用。并在水位越限前施行安全限控制。三冲量控制特点是:控制阀门阀位维持水位的恒定,水位平稳克服虚假水位的影响。

3. 2 　燃烧控制系统

锅炉燃烧系统控制关键是风P煤配比的控制,系统自动修正风P煤比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。

本系统中采用了自寻优技术,使得当环境工况条件发生变化时,系统自动修正风P煤配比,使风煤配比始终是佳的,也就保证了锅炉始终在高的热效率下工作。

4 　控制软件结构

4. 1 　控制软件

控制软件采用模块化程序结构,整个程序主要分为5个部分（见图3） 。

4. 1. 1 初始化模块　主要完成A/D ,D/A 模块,各数据区的初始化工作。

4. 1. 2 数据采集模块　主要完成模拟量采集、滤波及累积计算。

4. 1. 3 故障诊断模块　主要完成锅炉系统及变送器、执行器的故障诊断功能。

4. 1. 4 动态寻优模块　主要完成风煤比的动态寻优及存储数据的积累。

4. 1. 5 控制算法模块　主要完成水位控制、燃烧控制、负压控制,能根据系统诊断结果及寻优状态进行不同控制方式的切换。

4. 2 　系统的监测软件

包括各种画面的显示、报表的打印、参数的设定等。程序结构如图4 所示。

图4 　程序结构框图

软件系统分为主程序和中断服务程序,主程序完成系统的初始化和人机界面的管理。包括显示器管理,键盘管理,命令处理模块,时钟管理,改字处理模块等。中断服务程序完成与下位机的通信,工程量变换,自动报警处理,历史数据存储。

该系统运用SIEMENS的S7—300 PLC通过PROFIBUS—DP总线实现变频器网络控制．从而实现了中厚板精整系统的a动化生产。系统调试，维护方便，运行可靠。

近几年，随着生产自动化和过程自动化中分散化结构的迅速增长，现场总线系统的应用日益普遍。其原因之一是现场总线系统实现了数字和模拟输入／输出模块、智能信号装置、过程调节装置、可编程序控制器（PLC）和 PC之间的数据传输，把I／O通道分散到实际需要的现场设备附近，使安装和布线的费用开销减少到小，从而使成本费用大大节省。原因之二是标准化的现场总线具有“开放”的通信接I：1，允许用户选用不同制造商生产的分散I／O装置和现场设备，同时也可以方便地实现二级及三级网络的连接。济钢中厚板三期工程精整区域由于设备数量较多，同时又分散在较大的范围内，因此特别适合采用现场总线方式实现生产过程的自动化控制。

系统简介

中厚板精整区域的主要设备有：冷床输入辊道、输入**链、滚盘、输出**链及输出辊道、润滑站及冷床冷却风机，另外还有火焰切割系统、运输辊道、翻板机、电磁起重机等。中厚板厂的原有自动化设备，绝大多数采用SIEMENS公司的产品。为了便于维护和网络连接，精整区域的自动化控制设备也以SIEMENS的产品为主，PLC选用s7—300，其中CPU型号为315—2DP。传动系统全部为SIMOVERT MASTERDRIVERS矢量控制型变频器。

其中，l#冷床及精整区域PROFIBUS—DP系统中，2#站s7—300为主站，本站的模块均为冷床系统输入输出点。

3样站，17样站为远程ET一200，其中3样站ET一200是精整系统的远程I／O，17样站ET一200则作为冷床操作台远程I／O。4～8#站是输入输出系统传动变频器，9～16#站是1#冷床系统传动变频器，18～2l样站则是2样冷床系统传动变频器。

总线连接

PROFIBUS—DP系统是一个两端有源终端器的线性总线结构，亦称为RS485总线段，在一个总线段上多可连接32个站。使用9针D型连接器用于总线站与总线的相互连接。

D型连接器的插座与总线站相连接，而D型连接器的插头与总线电缆相连接。

与总线连接的每一个站，无论是主站还是从站，都表现为一个RS485电流负载。有源总线终端接有终端电阻，在数据传输时防止反射，并且当总线上无站活动时，它确保在数据线上有一个确定的空闲状态电位。本系统中，在一个总线段上共有20个站，2样站和l样站作为总线的2个终端接有终端电阻，终端电阻可以由位于中线插头的开关来实现连接和断开之间的转换。

PROHBUS—DP协议是为自动化制造工厂中分散I／O和现场设备所需的高速数据通信而设计的。典型的DP配置是单主站结构，DP主站与DP从站间的通信基于主一从原理，也就是说，只有当主站请求时，总线上的DP从站才可能活动。

DP从站被DP主站按轮询表依次访问。DP主站与DP从站间的用户数据连续地交换，而并不考虑用户数据的内容。中厚板1#冷床及精整区域就是采用这种典型结构，如图1所示。

变频器的设置

（1）变频器与主站S7—300的通信是通过在SIMOVERT MASTERDRIVERS上安装CBP通信板来实现的

装机装柜型变频器有6个槽可用来安装可选板，cBP通信板可以安装在任何一个槽位。通信板安装完毕后就可以起动进行配置，首先要确定站地址，这是通过变频器参数设置完成的。其过程如图2所示。CBP通信板有3个指示灯显示通信状态。这3个指示灯分别是：红色为运行灯；黄色为与变频器进行数据交换灯；绿色为与PROFIBUS DP进行数据传输灯。只有当这3个指示灯同时闪烁时，系统通信才正常。

（2）PROFIBUS—DP的数据通过报文的形式交换

每个报文传输的数据可分为两组，需要用STEP7进行硬件配置时设定。这两组数据分别是参数PKW 和过程数据PZD。PKW数据段是读写变频器参数值以及读参数的全部特性。PZD数据段传输的是变频器的控制信息，也就是变频器的控制参数，由主站的S7—300向变频器发出控制字和设定点，变频器则返回状态字和实际值。PKW和PZD的数据长度可根据需要设定，同时可设定数据传输的速率。本系统中，PKW和PZD分别设定为4个字和2个字，通信数据传输波特率为1．5 Mbit／s。

（3）变频器通信控制参数的设置

变频器参数设置的基本过程如下：变频器送电后，首先将参数恢复为工厂设置，然后进行CBP板的配置，选择P060=5进行系统设置，后进行控制字和状态字的连接设置，将矢量控制开关量和矢量控制连接量与PLC中定义的参数值和控制字连接。本系统的主要连接参数如附表所示。

（4）由于翻板机、辊道等设备需要比较准确的定位，并且生产节奏较快，因此每台传动变频器都有外置的制动单元和制动电阻

制动单元通过中间回路连接到变频器上，当中间回路电压达到预定值时，制动单元自动接通，阻止中间电压继续升高。与制动有关的参数：P462为从静止加速到参考频率的时间；P463为加速时间的单位；P464为从参考频率减速到静置的时间；P465为减速时间的单位。根据工艺要求的不同，每台变频器设置不同的加减速时间。

PROFIBUS—DP的电磁干扰问题

安装PROFIBUS—DP的标准方法是：有接地基准电位，即必须把所有模块机架和负载电流回路与公共的基准电位（地）相连接，从而确保由于不合理的PROFIBUS—DP电缆敷设或设备安装不当而产生的干扰电流能被尽快分流掉。采用这种安装方法时，将各个部件的接地（S7—300、ET200、SIMOVERT MASTERDRIVERS）连接到控制柜的公共接地点。在这种方式下，总线插头连接器将PR0F1BUS—DP电缆的屏蔽与网络中所有的总线站相连接，干扰电流通过连接的地线分流掉，从而防止了由干扰引起的故障。

由于传动系统需要较大的电功率，因此动力电缆常常输送高电压和电流。如果这种电缆长距离与PROFIBUS—DP电缆并行敷设，则会在PROFIBUS—DP电缆上产生电容性和电感性干扰，从而扰动网络中的数据通信。为避免这种干扰，在敷设PROFIBUS—DP电缆时，要确保PROFIBUS—DP电缆与其他电线电缆之间的距离。在施工中，尽可能地把电力电缆和PROFIBUS电缆分别敷设在相互隔离的电缆桥架上。

该系统投入使用后，取得了较好的效果：

1）系统运行稳定可靠，维护检修工作量较少。

2）变频传动系统响应速度快，定位准确可靠。

3）可方便地与二级系统联网，为全线自动化奠定基础。

4）保证了产品质量，取得了较好的经济效益。