6ES7231-7PF22-0XA0传授代理

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一、引言

在焦碳生产工艺过程中，需要将气煤、肥煤、焦煤、瘦煤四种煤按一定比例配成混合煤，然后送入焦炉进行高温炼焦。配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响焦碳产品的质量。因此，通过tigao焦化配煤系统的可靠性、稳定性、准确性来tigao焦碳的质量具有非常重要的社会效益和经济效益。

焦化的配煤系统对焦炭的质量和焦炉生产操作具有重要意义，为了使煤料的配比更加准确，实现稳定可靠的自动配煤是可行的理想解决方案。

二、自动配煤系统的组成和主要功能

焦化自动配煤系统主要由称重给料机、数据采集和控制系统、电气控制系统和上位机计算机、软件及网络等构成。

称重给料机将经过皮带上的物料，通过称重秤架下的称重传感器进行检测重量，以确定皮带上的物料重量；装在尾部滚筒或旋转设备上的数字式测速传感器，连续测量给料速度，该速度传感器的脉冲输出正比于皮带速度；速度信号与重量信号一起送入皮带给料机控制器，产生并显示累计量/瞬时liuliang。给料控制器将该liuliang与设定liuliang进行比较,由控制器输出信号控制变频器调速，实现定量给料的要求。

称重给料机的核心部分是皮带秤（如图2）。皮带秤的主要组成由秤架、积算仪和速度传感器组成；而称重给料机系统的结构特点和精度通常主要由皮带秤的设计结构决定。

焦化自动配煤系统中一般要求配料秤具有0.5%的精度；系统控制精度达到1%。

焦化自动配煤系统的主要功能：

（1）实时地检测各秤的liuliang、累计量；

（2）可靠地控制各秤按给定值恒liuliang运行；

（3）配比和总配料量优化计算、下达；

（4）现场工艺流程的动态模拟画面显示、配比、柱形图、历史曲线图等；

（5）现场工艺、操作、过程参数的设置、改写；

（6）各种故障限、报警提示及登录、自动换仓处理等；

（7）系统配比精度评价；

（8）数据库、打印输出功能。

三、西门子全集成称重方案的设计

一般地讲，配料所用的称重给料机的控制器分为三种模式：单机控制器、机组控制器和PLC型控制器。

单机控制器一般采用和皮带秤配套的带控制功能的积算仪或采用以单片机技术为基础的控制器来实现，优点是配置灵活，与称重给料机一一对应使用，一台设备出现故障不影响其他设备工作，属于分布式控制；缺点是能实现的功能受到限制，经常需要配其他控制系统才能实现较为复杂的控制功能。

机组控制器是以PC总线工控机为基础，优点是功能强大，操作直观方便，属于集中控制；缺点是系统可靠性不高，目前采用这种方式的厂家并不是很多。

PLC型控制器是以PLC这种目前在工业生产中普遍采用的控制设备为硬件，通过软件组态实现配料的功能。其优点是：组态方式灵活、通讯方式多样、性价比很高，特别适合多台称重给料机共同组成较大型的配料系统的应用；缺点是：目前很多公司采用PLC的I/O输入功能直接接受来自称重传感器的模拟量信号，不仅精度差，而且抗干扰能力非常弱，在有些单位还出现过系统整体失控的严重事故。西门子公司推出了和Siemens Simatic系统完全兼容的Siwarex FTC的解决方案，就可以很好弥补这种方案的不足。

3.1、基于TIA（全集成自动化）技术的皮带秤系统

 基于西门子SIWAREX FTC全集成电子积算仪的称重系统主要由带秤桥支架的称重传感器、皮带速度传感器、SIWAREX FTC动态称重电子模块三部分组成。

西门子SIWAREX FTC动态称重电子模块可直接集成于S7-300PLC中，也可通过ET200M远程I/O方式集成于S7-400PLC/PCS 7中，是一款具有高精度、高速称重功能的PLC扩展模块，具有与SIMATIC S7/PCS7统一的设计平台和通讯功能，具有强大的可编程、自诊断和远程通讯功能。全集成称重系统示意图如图3：

图3：SIWAREX FTC全集成称重系统的组成

3.2、皮带秤工作原理

    西门子皮带秤采用特有的直承式原理，只测量作用在皮带上力的垂直分量。当物料随传送带移动通过皮带秤时，它通过托辊向称重传感器施加一个正比于物料重量的力，它的合力作用在每个称重传感器上，并通过应变电阻被检测到。应变电阻由SIWAREX FTC动态称重电子模块提供激励电压，产生正比于皮带负载的电信号，送给SIWAREX FTC动态称重电子模块。

    称重传感器的垂直位移受皮带秤或称重传感器含有的正向过载急停的限制，这种急停可以对称重传感器提供过载保护。

四、自动配煤称重控制系统的配置

西门子自动配煤称重控制系统仪表由PS307电源模块、S7-300CPU（或ET200M远程I/O）、SIWAREX FTC称重电子积算仪模块组成。

4.1、PS307电源模块

    用于为S7-300CPU（或ET200M远程I/O）和SIWAREX FTC电子积算仪模块提供24VDC工作电源。

4.2、S7-300 CPU

    全集成自动化（TIA）称重应用，适用于中等程序处理量的应用，对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力。用于称重数据的处理、储存和远程通讯。每个中央CPU可多扩展8个SIWAREX FTC称重电子积算仪，就是8台给料机可以快速集成于S7-300CPU内。通过ET200M远程I/O方式集成，每个ET200M站可多扩展7个SIWAREX FTC称重电子积算仪。

4.3、SIWAREX FTC称重电子积算仪

    SIWAREX FTC （用于连续称重，皮带秤可编程技术）是用于皮带秤、失重秤的一种多功能灵活的电子称重模块。它还可以用来记录皮带输送物料的累积量、瞬时liuliang、载荷和皮带速度。SIWAREX FTC 功能模块集成在SIMATIC S7/PCS7 中，并具有该自动化系统的系统的各种特点，诸如集成通信、 诊断和配置工具。可通过指令设置皮带的运行和显示所需要的数据。

        当新的创新出现时，现有的SIWAREX FTC动态称重电子模块可随时升级！免费的升级很简便，只需下载新的固件，节省了时间和费用，并保护您的仪表收益。

    无论何时对皮带秤提出高要求，SIWAREX FTC动态称重电子模块都是佳解决方案。它可以实现的典型应用：

1） 记录皮带占有情况

2） 记录流速和liuliang

3） 记录皮带累计输送量

4） 装料和给料控制

SIWAREX FTC具有强大的自诊断功能，操作人员也可方便的通过诊断缓冲器里的运行时序记录来分析和测试整个称重过程。

SIWAREX FTC皮带秤技术特性一览

v 用SIMATIC统一配置

v 可直接在SIMATIC可编程控制系统中使用,全数字化通讯

v 通过ET 200M连接PROFIBUS DP,用于分布式设备方案

v 可测量重量或力，具有1600万间隔的高分辨率

v 高精度3*6000d

v 可按照OIML R-76标定

v SIMATIC标准操作面板显示

v 可参数化的输入和输出，自带7个DI和8个DO功能

v 统一设计，通过集成在SIMATIC S7和SIMATIC PCS 7而实现全集成式通信，灵活适应不同要求

v 用SIWATOOL FTC程序简单校准配料

v 更换模块无需重新校准配料，独特的免校称技术，防止工厂停工

v 记录称重顺序

v 8个累计存储器，可存储8个数据段的数据记录

v 可用于爆炸应用场合，模块本身具有防爆2区ATEX 95认证，通过SIWAREX IS安全栅可应用于防爆1区场合

五、全集成称重系统的特点和优点

这种基于TIA的设计，继承了西门子全集成控制系统的设计理念所提倡主要特点和优点；尤其是在用于实现数据量较大的集中控制系统时，更能体现出它的优点来。

5.1、主要特点：

Ø 协议存储于可选择的微存储卡中。可随时、快速并安全的得到数据事件记录用印时戳记录过程和称重状态。这是工厂概念化和优化的重要工具，也可用于分析不寻常事件。大存储量达8M，保证数据yongbu丢失。

Ø 诊断缓冲器用于文本中的后100条信息

Ø 参数监测称重传感器和电缆的特征值，诊断可用于防止麻烦的、广泛的及昂贵的工厂停工期。真正意义上的预维护功能，防患于未然。

Ø 皮带仿真，不需要额外的设备。

5.2、主要优点：

1） 唯一的固体liuliang皮带秤完全集成于PLC，并完全由PLC控制

2） 强大的诊断功能, 也可以预维护

3） 结合SIMATIC系统可以实现更多功能

4） 对于升级改造非常具有竞争性

      5）西门子 Milltronics机械部分和SIWAREX电子部分是完美的解决方案

六、总结

      高质量高可靠性和具竞争力的价格比是市场成功的秘诀。在称重中就意味着高度的jingque、长期的稳定性、卓越的可扩充性能及优的生产力。换而言之，大的生产速率配合高可靠性。能力和具竞争力的技术要求同时显现在自动化工程及称重系统中。西门子近十年在这两个领域中在全球是者。这实用的工程知识在SIWAREX FTC的发展中得到系统应用，这使其成为用于皮带秤的一种多功能灵活的称重模块。可使焦化生产工艺中煤料的配比精度更高，使自动配煤系统更加稳定可靠。

1 引言
　　沧州炼油厂炼油三部沥青车间现有年产十万吨道路沥青装置一套，车间配套有装车用桥式起重机两台，该桥式起重机是张家口起重机厂1979年10月生产，我厂1980年4月投用，经过20多年的使用，该设备已经非常陈旧，且随着近几年产量的增加，起重机使用频率增加，天车故障频发，沥青桥式起重机（又称天车）的电气维护一直是我们日常维护的一项重要工作，往往投入了大量的人力物力，还不能保证天车的正常使用，每年都消耗大量的材料费用。为解决该问题，2004年4月份我们组织了技术人员进行了QC攻关，经过比较决定采用施耐德公司生产的Modicon TSX Neza PLC，代替原电路中的JT3-11/1时间继电器，改造后，经过两年的使用，效果良好。
　　2 控制电路的分析与改造
　　在桥式起重机电路中，故障发生比较多的是抓斗tisheng、张合部分的控制电路。抓斗tisheng、张合主电路如图1所示。控制电路如图2所示。

图1 原主电路

图2 原控制电路
　　图2中，KM11、KM33、KM22、KM44分别是控制抓斗tisheng、张合的主接触器，KM1～KM6是切除电阻的接触器，KT1～KT6是时间继电器，时间继电器的作用是分级延时接触启动电阻，由于动作频繁所以故障频发。我们通过分析可以看出:
　　（1） 由于时间继电器的型号是JT3-11/1-110V，因此工作回路是一个半波整流降压回路，要使JT3-11/1正常工作，该回路中的二极管、降压电阻、接触器辅助接点均应可靠工作;
　　（2） JT3-11/1型号的时间继电器的辅助接点导致电气故障经常发生的一个主要点，如机构故障、接点接触不良故障，检修起来非常烦琐;
　　（3） JT3-11/1的线圈本身也经常出现短路和断路故障;另外，在这部分控制电路中，切除电阻的接触器和时间继电器辅助触点相互控制，互为因果，电路比较复杂。我们通过以上分析可以看出:无论哪一点出问题，都会导致抓斗电动机直接起动，使电机的起动转矩大大下降，如果发现不及时，极易烧坏电机。
　　施耐德公司生产的Modicon TSX Neza PLC功能比较丰富，容易使用且工作可靠，CPU单元具有12点输入和8点输出的20点I/O的基本结构，可根据需要多连接3个扩展模块扩展至80个I/O点。根据原电路要求，笔者用两个Modicon TSX Neza PLC更换了6个时间继电器，用PLC的输出节点对KM1～KM6接触器进行控制。改造后的原理图如图3图、4所示。

图3 Modicon TSX Neza PLC的电源回路

图4 Modicon TSX Neza PLC的输出回路
　　由于Modicon TSX Neza PLC一接通电源就运行其中的程序，因此通过抓斗主接触器来控制Neza PLC是否运行。我们对Neza PLC进行了编程，使其输出节点依据设定的延时时间依次导通，达到原电路的动作要求。考虑到Neza PLC的安全运行，实测了接触器（CJ12-100）线圈的实际工作电流是0.7A，为了防止线圈烧毁而损坏继电器的输出接点，该接点的额定电流是2A，在输出回路中串联了一个2A的保险管，保障该回路的接点不致被损坏。
　　3 抗干扰措施
　　由于PLC的安装地点是在桥式起重机的电气控制箱上，处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要tigaoPLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家tigao设备的抗干扰能力;另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
　　3.1 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
　　在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰窜入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源）等进入的。对于给PLC系统供电的电源，必须采用隔离性能较好电源。
　　3.2 电缆选择的铺设
　　为了减少动力电缆辐射的电磁干扰，我们选用了屏蔽电缆。在工程中，采用铜带铠装屏蔽电力电缆，可以大大降低动力线产生的电磁干扰，使工程取得满意的效果。
　　不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层铺设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号;避免信号线与动力电缆靠近平行铺设，以减少电磁干扰。
　　4 结束语
　　我们改造后的电路简单，使用可靠，维护方便，从2004年6月份投用以来，两部桥式起重机的改造电路故障率为零，节省了大量人力物力，降低了劳动强度，并且每年可节约几万元的材料消耗，解决了多年沥青桥式起重机电气部分频繁故障的一个重大难题。