西门子模块6ES7221-1BH22-0XA8诚信经营
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
自动化立体仓库是近十年来伴随着自动控制、系统控制设备以及数据库等相关技术的飞速发展而应运而生的。随着这些技术的发展和电脑的普及，自动化立体仓库高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。在以往的自动化仓库中，其控制部分大都采用PLC加计算机或计算机加控制板卡的方式。随着计算机技术的飞速发展，计算机的性能以及稳定性等大幅度tigao，现场总线技术的日益成熟，一种新的控制方式——软PLC控制方式逐渐形成并逐渐被应用于各种控制领域，其中就包括自动化仓库。
目前，我公司采用了奥地利ROBOTECH设计制造的自动化光纤盘立体仓库，用于按一定的要求自动存放和提取光纤盘。该系统涉及到了控制、数据库以及决策等多方面技术，相对来说是一个较为复杂的大型系统。其控制部分采用了BECKHOFF的TWIN CAT软PLC，与外部硬件的连接采用了PROFIBUS总线，操作界面和各个程序之间的接口利用C++语言编写。在计算机PCI插槽插了4块FC310x PROFIBUS控制器，外部接口硬件为BK31XX系列适配器、GSD BOX和相应的I/O模块。整个系统的硬件组态如下：
图1 系统硬件组态示意
TWINCAT是完全开放的、基于PC的通用自动化系统，提供了一个独立于现场总线的I/O界面，并与bbbbbbS的操作紧密结合。TWINCAT的开发规范遵循IEC61131-3标准，支持指令列表、结构文本、功能块、梯形图和顺序功能表等标准开发方式，可以依据各人的不同喜好灵活运用。TWINCAT与外部硬件的连接方式多种多样，可以通过TCP/IP、现场总线或计算机的COM端口将 软PLC实时系统与外部硬件端子连接。
利用TWINCAT，我们可以将一台普通PC机配置成为一台多PLC系统，并可以具有多任务执行的能力。在一台普通PC机上，我们多可以配置4个独立的PLC实时系统同时运行，每个PLC实时系统都具有独立、并行地执行自身多任务的能力。同时，我们还可以灵活地指定该程序运行于PC机或总线控制器上。TWINCAT与其他NT程序的数据连接可以方便地利用Microsoft各种标准方法，如：COM，DCOM，ActiveX或OPC等方式。
在目前我们应用的TWINCAT系统中，配置了两个独立的PLC实时系统，其中一个主要作为机械手动作的监控，另一个主要作为传送带动作的监控。由于在该系统中有涉及到数据库、与第三方设备通讯以及操作界面等PLC无法完成的工作，因此开发人员用C++语言编写了若干个接口程序完成这些功能。由于通讯的对象较多，接口不同，为了方便编程及通讯，采用了CORBA（通用对象请求代理结构）技术。以下是整个系统的软件组态示意：
图2 系统软件组态示意
在经过一段时间的使用后，我们认为TWINCAT PLC系统无论在性能或可靠性等方面都可以达到要求。同时系统价格较传统的PLC或板卡控制方式低，应用灵活，可以与目前几乎所有通用的HMI软件方便地接口，应该可以在其他不同的控制领域得到更多的应用。
2设备工作原理及改造方案
2.1设备工艺流程
深加工的洗涤设备在生产中主要的作用是在玻璃将切割后的玻璃进行洗涤，然后送去各种加工设备加工，其洗涤能力是保障玻璃深加工质量的重要保证。其工作原理：玻璃由传输送入洗涤仓经水洗，然后将其送入风干室风干。洗涤和风干的能力，是洗涤机的两个重要参数。
2.2控制要求
意大利产的燕华玻璃洗涤设备（1999年产）是一类较简单的玻璃洗涤设备。设备中大多是直接采用电气控制系统，控制原理落后，经过多年的运用我们发现它主要存在以下问题：
1、控制简单，无法将许多重要参数引入控制，靠人为方式进行产品保障，产品性能无法保障。
2、风干风机采用星、三角型启动，电机启动电流大，能耗高。
针对其存在的问题，我们决定采用PLC和软启动器对其进行控制。其优点如下：
1、在洗涤机上增加高度参数，使用阻式高度测量仪，将高度传回PLC，PLC可针对不同的产品进行高度调节，以达到能更彻底洗涤的目的。
2、水温、风量是保证玻璃洗涤质量的重用参数。将洗涤机的水温度传回PLC，当达到一定的水温和风量才允许玻璃送入洗涤仓，有效地保障了洗涤能力。
3、使用电磁阀控制循环水和去离子水，根据生产自动调节，有效地节约了水的消耗。
4、将故障信号传入PLC，出现故障时，查找方便，有效地保障生产。
5、使用西门子软启动器。
3系统构成
该自动控制系统如图1所示，采用西门子公司的 S7-100 PLC系统；该系统是具有高速、高效、高可靠、一体型CPU的PLC系统，界面采用西门子公司的TD200屏显。
主要设备选型
1 PLC---西门子S7-200
CPU CPU224 （自带14点数字输入，10点数字输出）
AI模块 EM231 4入模拟量输入
数字量模块：EM223 8点数字量输入 8点数字量输出
2 人机界面
西门子---TD200
3软启动器
西门子SIKOSTART 3RW22电动机软启动器 50KW
一、引言
可编程逻辑控制器（PLC）是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，具有可靠性高、适应性强、具有通信功能、编程方便、结构模块化等特点，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。
二、系统概况
大庆石化公司化工一厂火炬系统是在生产装置紧急停车的情况下，需要对紧急排放的气体进行燃烧的安全保护性装置，同时也用来燃烧生产过程中排放的有毒废气。
1、控制系统配置
控制系统的逻辑程序是按照自动点火系统的工艺特征、电弧特性、燃气特性、安全要求、输入/输出参数等综合因素统筹考虑而设计的，系统配置方框图如图1所示。
2、工作过程
当燃气排放时，火炬总管内的liuliang信号升高到给定值时，系统认为有燃气向火炬排放，由PLC+PC等组成的控制系统，控制高压发生器和调理器输出高电压，使高空点火器内的电弧发生装置产生面状电弧火源，并打开高压燃气电磁阀向高空点火器内喷入燃气，同时与空气混合被点燃，自高空点火器顶部喷出火焰，并引燃火炬顶部的排放燃气。
火炬点燃后，由火炬火焰遥测器探得火焰信号，反馈给控制系统，停止向高空点火器供给高压电和燃气，点火过程完成，系统处于监控状态。
当因某种原因，火炬自动熄灭，排放燃气依然存在时，系统将自动重新点火，以保证火炬点燃。
当火炬点燃后，火炬顶部的消烟蒸汽也同时投用。系统将自动打开消烟蒸汽管道上的蒸汽控制阀，若火炬熄灭，系统会自动关闭蒸汽调节阀，接通氮气。火炬排放气如果停止排放，或排放很少，火炬可能熄灭，氮气将自动引入火炬筒内，火炬点燃时自动切断氮气。
三、硬件组成
1、操作站硬件配置
CPU：1G；内存：256M；硬盘：40G
2、PLC硬件配置
CPU单元：C200HS -CPU21-E
CPU底板：C200H -BC101-V2
开关量输入单元C200H -ID212
模拟输入单元：C200H -AD002
继电器输出单元：C200H -OC225
通讯接口：RS232
3、I/O点分配
开关量输入：16路
开关量输出：16路
模拟量输入：隔离输入8路（可扩16路）
模拟量输出：8路
四、系统软件
1、软件配置
操作系统：bbbbbbs NT4.0
系统软件 TAL-401.PLC
应用软件 WINMAKER V4.01
2、系统软件功能特点
TAL-401.PLC 支持软件是基于bbbbbbs3.1/95,支持梯形图和助记符的编程工具，它充分利用bbbbbbs GUI 功能，大量使用通俗易懂的显示，更有效的剪贴操作和鼠标操作。
PLC面向现场的模拟量输入输出设备和各种开关量的输入输出设备，实现数据的采集、运算及各种逻辑动作的实时控制。
PLC在脱离PC机的情况下依然能够正常运转进行实时控制，一些运行结果、特征标记、采集的数据值和运算结果都存入PLC相应的存储单元，等待PC机取出。
PLC接受PC机的命令，通过计算机实施点火操作。
软件的主要特点为：
•在线状态中可以编写程序。
•对应于丰富的SYSMAC 机器：适用于SYSMAC C系列到CVM1/CV 系列的机器。
•可以读出并编写用OMRON DOS版支持软件（CV支持软件、SYSMAC 支持软件等）编写的程序。
•在多重窗口下可同时编写多个程序，实现高效地编写程序。
•可以进行指令、I/O名称、I/O指令、行指令的部分查找，还可以查找、替换I/O编号、DM 等内容。
3、应用软件WINMAKER V4.01的功能
•可以在WIN95、98、2000、NT平台上安装。
•面向PLC，具有很强的编辑功能。
•可以采集PLC中的数据，也可修改PLC中的内容。
•可以进行画面、曲线、显示点、报警、控制等功能的编辑。
•可以对各种给定参数进行修改。
•实现系统连接控制和程序控制之间的切换。
•按显示系统模拟流程画面。
•显示系统操作画面和参数调整画面。
•显示报警画面。
•显示数据报表画面
•打印显示画面、设置参数和报表等
五、系统实现的功能
1、操作功能
•启动点火：实现半自动、全自动、硬手动点火的控制与显示。
•停止点火：控制高压电相关设备和某些工艺参数的接通与断开。
•试报警：实现点火失败的报警系统。
•消报警：确认报警。
•打印画面：打印各种即时报表，操作信息，历史曲线。
2、显示功能
•显示流程图。
•显示当前参数曲线
•显示历史趋势。
•显示过程即时值。
•显示积算器记录。
•显示记录查询（图3）。
3、门槛设置
•设定燃气排放压力启动点火门槛。
•设定火炬火焰，确定燃烧的门槛。
•设定高空点火器门槛。
4、时间设定
•设定点火持续时间。
•设定送燃气时间。
•设定火焰确认时间。
•设定点火次数。
•设定超前送高压时间。
•设定再次点火间隔时间。
六、编程步骤
编制一个PC控制程序的基本步骤如下：
1、确定被控制系统必须做哪些事情及完成的顺序；
2、分配输入和输出设备到PC的I/O位。也就是决定哪些外部设备将发送信号到PC和哪些设备从PC接收信号；
3、使用继电器梯形符号，画出梯形图以描述所需操作规程的顺序和他们之间的内部关系；
4、如果用编程器，应把梯形图符号转换为记忆符指令代码，使程序逻辑能够被输入到CPU；
5、对程序的错误进行检查；
6、调整程序以纠正错误；
7、运行程序并测试执行中的错误；
8、再次调整程序以纠正错误。
整个系统的逻辑框图见图4。
七、投用效果
该PLC火炬自动点火系统自2000年6月投用以来，目前使用状况良好，运行稳定，可实现火炬在线自动点火，即在没有废气排放时熄灭火炬长明灯。该系统克服了人工点火、长明灯点火和一般电打火的缺陷，采用独特的电梯发弧方式和远距离遥测火炬火焰，以PLC+PC组成主控器，实现了火炬点火的安全可靠，为我厂全面回收装置废气，彻底消灭火炬长明灯提供了安全可靠的保证。
