西门子模块6ES7223-1HF22-0XA8现货速发

一、概述

　　本文以某钢铁厂150t转炉为背景，其自动化系统的配置使用了Schneider自动化的Quantum PLC。项目由三部分组成：转炉本体、氧枪和原料，对应三套PLC控制系统。系统模拟量约2000点，数字量点约3000点，调节回路18个。


　　二、主要工艺图：

　三、系统控制内容及功能要求

　　1、氧枪部分

　　（1）氧枪控制：检测降枪条件，控制吹炼过程中一系列连锁动作。
　　（2）氧枪定位控制：采用增量型编码器，自动判断出吹炼位置。
　　（3）变频器控制：氧枪水泵、汽包给水泵、设备水泵等重要设备全部由变频器控制。
　　（4）溅渣护炉：转炉的顶底复吹自动控制。采用顶吹中压氮气，将炉内剩余残渣吹至转炉炉壁上。
　　（5）倾动控制：对转炉进行前倾、后倾操作，保护氧枪。


　　2、原料部分

　　控制炼钢所需散装料和合金料的备料及下料。散装料和合金料通过料仓、给料器、称量料斗、溜槽、皮带机及下料溜槽进行控制及连锁，完成定量散装料和合金料的加入工作。


　　3、仪控部分

　　主要包括汽包液位及调节、除氧器水位及调节、顶吹氧气流量调节、底吹模式及流量调节、二文液压控制以及温度、压力、流量等基础数据的采集处理。


　　4、转炉一次除尘引风机

　　主要完成对风机转速控制、煤气回收各阀门控制、仪表参数的采集处理。


　　四、重点及难点

　　（1）氧枪定位采用增量型编码器，通过1756-HSC高速计数模板采集编码器的脉冲信号，经CPU运算处理成工程量位移信号。
　　（2）利用参数文件，实现了调用同一个画面，控制不同料仓的功能。
　　（3）在吹炼期和非吹炼期，风机采用高低速控制，两种速度转换时采用步进式调节。
　　（4）在出钢或出渣的同时可手动升降氧枪，启动刮渣器，进行刮渣。
　　（5）各系统间数据通讯采用环形快速以太网，在网络介质遭到破坏时，能够保证网络继续稳定运行，同时生成报警，通知维护人员对进行处理。


　　五、系统组成

六、解决方案：




　　以下是氧枪PLC硬件配置








　　七、操作站的主要工作

　　1、大数据量高速数据处理。模拟量约2000点，开关量约3000点。
　　2、长期历史趋势查询功能。可保存上百点的历史趋势一个月。
　　3、调节控制功能实现。控制调节回路18个。
　　4、逼真的生产工艺流程再现。工艺流程画面120余幅。
　　5、事件报警处理。记录时间一个月，报警条目600条。
　　6、快速、良好的动态响应能力。通过人机交互实现快速生产设备控制。


　　八、经济效益计算

　　主要反映在：控制系统稳定运行在钢产量综合效益中所占比例。按转炉年正常生产天数330天，每小时炼钢150吨，吨钢效益80元，控制系统所占综合效益比10%计算，则年经济效益＝330x24x150x80x10%=950.4(万元)。


　　九、系统评价：

　　1、高可靠性：Schneider PLC提供了更为可靠的平台。
　　2、开放性强：标准的工业以太网架构为系统提供了广阔的空间。
　　3、低故障率：较强的抗电磁辐射和干扰能力以及工业化现场设计使得PLC故障率≤1次/年。
　　4、适应性强：可以工作在恶劣的冶金企业环境。
　　5、性能优异：与主流操作系统、工业控制软件、用户应用程序的兼容性能良好，实时控制性能好。

1、 引言

　　随着社会经济的发展，工业的迅速兴起，使得一些10KV配电系统大幅度增加，配电系统的简便性、可靠性、安全性、节能性、性价比显得尤其重要。

　　目前，传统的10KV配电系统还是采用继电器系统和分布监测计量、分布控制方式，而采用PLC（可编程序控制器）系统集中控制和集中监测计量方式，有利于提高配电系统的运行管理自动化水平，保证配电的安全稳定，还能减少运行人员的工作强度提，安全可靠。


　　2、 继电器系统和PLC系统的比较

　　PLC（可编程序控制器）是近几十年来发展起来的一种新型工业控制器，由于它编程灵活，功能齐全，应用广泛比继电器系统的控制简单，使用方便，抗干扰力强，，工作寿命高，而其本身具有体积小，重量轻，耗电省等特点。继电器系统有明显的缺点：体积大，可靠性低，工作寿命短，查找故障困难，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成系统，所以接线复杂，对于生产工艺的变化的适应性差，不便实现集中控制；而PLC的安装和现场接线简便，可以应用其内部的软继电器简化继电器系统的繁杂中间环节，实现软接线逻辑构成系统，方便集中控制，除此之外，PLC还具有自诊断、故障报警、故障报警种类显示及网络通讯功能，便于操作和维修人员检查。


　　3、 集中控制、集中监测计量在10KV配电一次系统中的应用举例

　　在一个10KV配电一次系统中，有两台1000KVA变压器并联运行。图1为该配电一次系统的原理图。

图1 10KV配电一次系统原理图　3.1 PLC在集中控制中的地位

　　在配电一次系统中继电器系统主要集中在总受柜和变压器配出柜内，应用PLC系统来代替继电器系统，可以减少柜与柜之间的硬连线，省去很多继电器，简化工艺，降低系统制作成本，提高配电系统的可靠性，安全性和节能性。PLC系统框图如图2所示。


图2 PLC系统框图


　　PLC是整个系统的神经中枢，所有控制，保护，工作状态指示都通过PLC内部的虚拟继电器通过软连线配合外部给定开关量和信号来完成。控制电压在安全电压以下，可以提高工作的安全性，远离高压室进行操作，可以避免工作人员的误操作，一站式控制，可以提高工作效率，减少工作人员的劳动强度。用两条现场总线就可以实现整个系统的信号传输，通过PLC的工作状态和报警指示，便于工作和维修人员的故障排除。另外，与继电器相比，PLC的免维护性高，工作寿命长。


　　3.2 PLC的I/O分配

　　10KV配电一次系统中，除了上电断电控制外，还有对变压器的过流，欠压和瓦斯保护。我们以欧姆龙CAMP2AH40点的PLC为例进行I/O分配，如表1所示。上断电控制是开关量，选用控制按钮即可，过流，欠压和瓦斯保护涉及自动检测技术，选用智能传感器来实现，可以提高保护的可靠性。

输入端口分配		输出端口分配
0.00	总受柜开	10.00	总受柜开停
0.01	总受柜停	10.01	1#配出柜开停
0.02	1#配出柜开	10.02	2#配出柜开停
0.03	1#配出柜停	10.03	总受过流报警指示
0.04	2#配出柜开	10.04	总受欠压报警指示
0.05	2#配出柜停	10.05	1#过流报警指示
0.06	总受过流检测	10.06	1#欠压报警指示
0.07	总受欠压检测	10.07	1#轻瓦斯报警指示
0.08	1#过流检测	11.00	1#重瓦斯报警指示
0.09	1#欠压检测	11.01	2#过流报警指示
0.10	1#轻瓦斯检测	11.02	2#欠压报警指示
0.11	1#重瓦斯检测	11.03	2#轻瓦斯报警指示
1.00	2#过流检测	11.04	2#重瓦斯报警指示
1.01	2#欠压检测	11.05	事故音响
1.02	2#轻瓦斯检测	11.06	备用
1.03	2#重瓦斯检测	11.07	备用
1.04	备用
1.05	备用
1.06	备用
1.07	备用
1.08	备用
1.09	备用
1.10	备用
1.11	备用

表1 PLCI/O分配表

　3.3 10KV配电一次系统集中控制、集中监测计量的设计

　　配电系统是供电网的神经中枢。配电系统的正常工作和我们的生活保障及工作秩序密不可分，这就要求它有更高的可靠性；配电系统的智能化、节能、操作简便、方便维护是经济高速发展的需要；配电系统操作和维护对工作人员的安全系数要求更高、劳动强度更低和设备的性价比更高是用户所希望的。综合以上几点，我们对10KV配电一次系统作了如下改进，应用PLC对系统的总受柜、配出柜实现集中控制，应用数字仪表对系统进行集中监测计量。改进后的10KV配电一次系统框图如图3所示。


图3 10KV配电一次系统框图

　　改进后，以综合柜为工作平台，在值班室，工作人员可以对高压室运行状态进行控制，既方便又安全；工作人员可以随时对监测仪表和计量仪表以及工作或报警状态进行记录，巡查，既方便又及时明了，还可以减少劳动强度。

　　采用微型计算机PLC实现继电保护和控制系统的操作，大大提高系统的自动化水平和可靠性，同时更加便于系统的集中控制和监测，方便了系统的信息化管理，大大降低成本，提高了工作的效率，具有一定的推广意义。