西门子模块6ES7253-1AA22-0XA0大量库存

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一、引言

　　长期以来，废旧轮胎处置和资源化利用技术一直是环境保护的世界性难题。目前全世界每年有15亿条轮胎报废，其中北美占4亿条，西欧近2亿条，日本占1亿条。我国轮胎年产量已超过1亿只，居三位，每年产生的废旧轮胎达5000多万只，重量140余万吨。但年处理量只有20多万吨，仅占总产生量的14.2%，大量废旧轮胎被丢弃或露天堆放。随着轿车进入家庭和汽车拥有量的增加，废旧轮胎的产生量正进入迅速增长阶段，轮胎如何有效回收利用，防止对环境造成直接污染和二次污染，也是中国废物资源回收利用中迫切需要解决的重大课题。

　　二、系统描述

　　本系统上位主要由三维力控组态软件负责数据采集、报表生成、趋势曲线、声光报警记录、网络发布等功能的实现，下位主要有研华全系列板卡负责模拟量的采集和西门子300plc来负责开关量的控制。研华的板卡采集温度、压力、liuliang等、西门子主要控制釜门的开度和氮气的开度等。力控组态软件支持研华PCI_1784 、PCI_1240、 PCI_1243U、 PCL_839和研华全系列等多种型号的板卡、对西门子plc支持s7和s5协议，以及工业以太网协议。
　　

　　三、系统的性能和特点

　　1、工艺流程

　　废旧轮胎是由石油产物或生胶、纤维帘线、钢丝帘线、炭黑和其他配合剂，混炼、压延而成。它在催化剂（MHC-6）作用下，加热常压催化裂解为混合型燃料油，此混合油为橡胶原油。橡胶原油经脱色除味，再经分馏处理，得汽油、柴油馏分，再加入适当的调整剂，调合出符合国家标准的汽油、柴油和燃料油。其工艺流程为：废旧轮胎整理去杂→入炉加热，加入催化剂→催化裂解反应→冷却成油（橡胶原油）→洗处理→加热精馏，冷凝→成品油馏分（汽油、柴油、燃料油）→调合→成品油（汽油、柴油、燃料油）汽油质量达到GB17930-1999车用无铅汽油标准；柴油质量达到GB252-2000轻柴油标准；燃料油质量达到SH/T0356-1996燃料油标准。

　　裂解后釜内残渣即粗炭黑，可精制成成品炭黑，其生产流程为：
　　粗炭黑→筛选→磁选→水选→干燥→气流涡旋粉碎→风旋沉降分级→脉冲除尘→活化还原→炭分子螯合成型→成品炭黑（N330、N660）炭黑质量达到GB3778-94橡胶用炭黑标准。
　　
　　2、力控组态软件在本工程中的几个应用

　　辽宁杜尔科技环保有限公司是家外资企业，有着先进的技术实力和的研究成果。公司在辽宁做的工程项目，要求在美国总部可以通过IE浏览。
　　
　　（1）、网络发布功能

　　北京三维力控forcecontorl6.0提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式监控工业现场的解决方案；服务器中心使用固定ip，发布的画面全球都可以浏览。
　　
　　WWW服务器端与客户端画面的数据高度同步，浏览器上看到的画面图形与组态软件生成的过程画面效果完全相同。并且可以在服务器端设置IE浏览的客户端的可操作性，可以设置成可控性也可以设置成只可浏览不可控型，这样确保了整个工程安全性。
　　
　　（2）、先进的专家报表功能

　　报表开发工具提供丰富的报表操作函数集，支持复杂脚本控制，包括脚本调用和事件脚本，比如：利用报表函数可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出大值和小值。
　　
　　力控6.0中的专家报表，通过向导，方便、快速的生成日报、月报等功能，并且可以自动或手动保存成Excel、PDF、Txt等格式的文件。
　　
　　专家报表开放其方法和属性，利用力控的多彩脚本编辑器，方便的对报表进行如：时间历史查询、打印、导入导出等各项功能。
　　
　　（3）、曲线模板功能

　　力控不但提供方便快捷的报表功能，在实时/历史趋势曲线上，提供了两个曲线的模板，我们只需要把采集的变量添加进去，就可以使用其中已经编辑好的各种功能，如：历史查询、曲线缩放、隐藏显示、属性设置等各种功能。
　　

　　四、结束语

　　本项目是将废轮胎造成的"黑色污染"变为再生资源，以原料状态进入生产循环中去，既是环境治理，又是资源综合再生利用，是典型的循环经济可持续发展的实例。特别是,资源化再利用特点，在一定意义上，不仅使生产轮胎的各种原料变成了可再生资源，而且较高的回收效率使废胎回收产业实现规模化处理，改变现有“土法废胎炼油”的小规模低效率回收方式，克服了二次污染，根除废轮胎及废橡胶造成的"黑色污染"，实现轮胎生产业链的清洁生产，循环生产的目标。采用热裂解工艺对废塑料进行油化，对废轮胎油化和炭化，不仅能实现变废为宝，而且有很重要的经济意义和社会意义。

1、引言

　　线缆行业目前正在向产品多样化、生产自动化等更高的技术层次发展。在线缆行业中，应用广泛的就是放线架，而动力放线架又是其中技术含量较高的一种设备。动力放线架一般要求变频器含有PID调节的功能，并且PID是可以双向控制的。目前在行业应用中，只有少数的几个牌子的变频器可以不加任何辅助配件就可实现这样的要求。

　　SVF3000 是目前拥有此项功能的为数不多的国产变频器之一，出色的控制性能和良好的可靠性，更保证了西林变频器在线缆行业的优越表现。

2、工艺介绍

　　动力放线架作为多种设备的前端，一般来说，对动力放线架的要求有以下几点：

a 在引取速度加快时，放线速度也跟着引取速度快速加速；

b 在引取速度减速时，放线速度也跟着引取速度减慢；

c 当稳定运行在某个速度时，放线架的摆杆要稳定；

d 当出现松线和断线的时候，要求放线盘可以自动反转；

e 在引取速度为0时，放线电机要进入停机状态，不出现反复摆动；

f 需要有断线检测功能；

g 异常情况要有抱闸动作输出。

　　以上的几点要求全部有变频器的功能完成，而且要求变频器对速度的反映要相当灵

敏。

3、 控制方案

　　SVF3000系列变频器是西林技术推出的新一代高性能变频器。在满足客户性能要求的基础上，将一些过去由配套厂家硬件实现的功能通过变频器自有的软硬件来现，为用户提供一个的产品平台。

　　针对动力放线架对变频器的要求，SVF3000在频率源选择选为 主＋辅，主频率为PID，辅助频率为0，可以实现PID的双向正反转控制。具体接线图及主要参数如下：

2： 1 端子命令
F0.03： 7 主频率源为PID
F0.06： 0 辅助频率源为0
F0.07： 2 频率源为 X+Y
F0.13： 0.2s 加速时间
F0.14： 0.2s 减速时间

F4.01： 23 OC1输出抱闸信号（在每次停机时）

F4.05： 5.0s OC1输出抱闸信号有效时间

F9.00： 2101 PID模式（反馈由AI1来输入）
F9.06： 30 P
F9.07： 5.0s I
F9.08： 50.00Hz 反转截止频率
F9.12： 3.00Hz 睡眠频率（在收线停止后放线盘不会反复正反转）
F9.13： 3.0s 睡眠延时
F9.14： 90.0 唤醒值
F9.15： 0.1s 唤醒延时

F9.16： （断线检测方式）

0 不检测

1 根据PID反馈（摆杆信号）信号进行检测

2 根据断线接近开关信号检测

F9.17: 10% PID反馈断线判断阀值

F9.18: 2.0S 断线检测判断延时

4、调试

　　SVF3000 在接线和调试方面都是很方便的。调试中应该注意的问题：

a PID的作用方向一定要选为反作用，这是一个正反馈系统；

b 由于动力放线架都有抱闸装置，所以停机方式请选择自由停车；

c 调试的关键在于找到摆杆稳定工作的点，然后将这点所在的位置定义为PID的给定；

　　在实际应用中，SVF3000变频器对速度的响应非常灵敏，在快速速度跟踪和松线反向收线两方面表现非常出色，由于在通用变频器的基础上增加了断线检测功能以及时间可设置的抱闸控制信号，tigao了性价比，完全满足客户的需求。

1　引言

　　山西怀仁联顺玺达能源公司柴沟煤矿下属北京鲁能煤业公司，坐落在煤炭资源丰富的山西省朔州市。根据国家建设十三个煤炭基地的总体规划,“关小建大资源整合”的产业政策,鼓励煤炭企业关小建大，通过资源整合，实现产量集中，tigao回采率，减少资源浪费，确保安全生产，维护地方利益等政策，整合三个小煤矿构建成一个现代化大型煤矿—柴沟煤矿。该矿井建设规模为年产600万吨，2006年底开始基础建设，2007年5月投产。该煤矿综合自动化学习了神华集团神东公司的模式，结合自身实际地理环境，以罗克韦尔自动化技术为基础，完成整个矿井和洗煤厂的控制及其监控系统的集成。

　　煤炭行业是具有强烈行业特征的特殊产业，其特点是：煤炭是非再生性一次能源，煤炭企业的寿命决定于矿井范围内的埋藏量和开采强度；开采与洗选是多种技术相结合、多工种相配合的复杂系统工程，任何环节的失常都可能造成全面停产，甚至引发严重灾害事故；采掘作业是在极限条件下进行的，存在危及人员安全的自然灾害和影响身心健康的恶劣环境，安全始终是制约煤矿生产的瓶颈。

　　矿井生产包括开采、掘进、运输、通风、安全、排水、供电、洗选等多个环节。在这些环节中，各种监测、监控系统繁多复杂。根据矿井的特殊性华光信息技术公司已经在神华矿井成功的实现矿井综合自动化系统。煤炭行业实施综合自动化的关键是将工业自动化控制技术与煤炭行业的特征及实际相结合，开发具有显著行业特色的现代集成生产系统。随着工控行业的迅速发展，市场不再是一种品牌的天下，煤矿企业要求使用的产品品牌多样化，多种品牌的产品通过工业以太网以及协议的转化都能够在同一个系统配合使用，共同组成自动化控制系统。

2　工艺系统简介

2.1矿井工艺系统

　　柴沟矿井开采的主运输流程：综采工作面或掘进→顺槽胶带机→大巷胶带机→主井胶带机→原煤上仓胶带机→原煤仓。

　　全矿井配备一套综采设备，美国JOY公司的采煤机、德国DBT公司液压支架和输送机。顺槽胶带机由北京华宁开关柜控制，大巷胶带机、主井胶带机和上仓胶带机都选用变频控制。风井为立井，采用对旋风机抽出式通风。井下主供电和排水在中央变电所及水泵房系统。整个矿井的调度集中控制由调度监控网络完成。

2.2洗煤厂工艺系统

　　柴沟煤矿洗煤厂的建设规模为6.0Mt/a，主要工艺部分组成：原煤准备系统（包括原煤仓下给煤机和原煤入洗胶带机等）、主洗系统（包括筛分—重介浮选联合流程）、块煤脱水、末煤脱水（浓缩及压滤系统）、产品装车系统。

　　整个洗煤厂的电控系统很简单，分为两部分：原煤仓下、主厂房、浓缩车间、矸石仓等用电设备及其相关带式输送机的配电控制为主厂房电控系统；产品煤带式输送机及产品仓用电设备的配电控制为产品仓电控系统。

2.3自动化控制系统

　　根据监控分站的位置分散、距离远的特点，控制网络按生产关系和物理位置构成的逻辑多链路网络结构，将柴沟矿所有监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入矿、厂、站调度（集控）室，形成煤矿生产综合自动化系统。

　　选用ControlNet作为控制层网络，主干采用光纤传导模式，由调度中心通过62.5/125μm光缆连接控制分站或控制系统，构成整个控制层网络，其余如皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络。

　　调度（集控）室是全矿安全生产的监控指挥中心，所有的控制信息在这里汇总并由此发布。根据控制网结构，设置2台监控主机，互为热备，分别经控制网连接ControlNet与EtherNet网关中的ControlNet接口模块，而EtherNet接口模块接入矿局域网交换机，两种接口模块间经由ControlLogix网关背板直接通讯，完成ControlNet和EtherNet的互联互通。

　　监控软件平台采用RSView32，通过SCADA Server实时采集各系统的数据，即可在调度室实现操作控制；数据上传矿信息网后，可实现在办公终端监视生产过程，供决策部门和管理部门掌握生产新动态。

3生产系统配电及控制

3.1矿井生产系统

矿井生产系统配电控制的范围从井下大巷胶带机开始经过主斜井胶带机至原煤仓刮板机为止。根据生产系统用电负荷要求，在主井皮带驱动机房设一座《地面井口变电所》，在大巷皮带机头附近设一座《中央变电所及水泵房》。

(1)胶带机运输系统

　　原煤主井皮带采用德国西门子公司生产的变频调速系统，配置如下：

　　·胶带机基本参数(见表1)

表1 胶带机基本参数

　　·变频器基本参数(见表2)

表2 变频器基本参数

　　·PLC控制设备组成

　　主井皮带监控系统选用AB ControlLogix系列可编程序控制器及ControlLogix I/O系统，通过SST-PFB-CLX模块与变频器建立Profibus通讯，完成变频器数据采集和控制功能。

　　(2)主井皮带变频器控制系统原理图

　　主井皮带变频器控制系统原理图如图1所示。

图1 变频器控制系统原理图

　　主斜井皮带机保护，选用ZBK-Ⅱ型皮带保护系统，配有打滑、拉绳、跑偏、纵撕、堆煤等传感器，并配有扩音电话，实现予警与通话功能，该系统以RS-485通讯口与主井口PLC链接，完成ZBK-Ⅱ与工控网的通讯。

　　上原煤仓皮带保护也设有拉绳、跑偏、纵撕、堆煤、速度等保护，因该皮带较短，为节省投资各种传感器均接入PLC输入模块，实现皮带机的保护功能。

　　原煤上仓皮带变频系统选用ABB变频器系统，通过DeviceNet网络，与设在井口配电室的PLC主控机进行通讯，

3.2大巷胶带机变频控制系统

　　大巷胶带机变频控制系统主要部件组成如下：

　　(1)745kW 水冷变频器，包括12脉冲整流单元和各自独立的逆变单元;

　　(2)两台500kW防爆驱动电机通过减速箱和高、低速联轴节与主驱动滚筒相连;

　　(3)胶带机变频启动柜内安装有胶带机调速用的变频器和PLC控制系统;

　　(4)胶带机变频控制系统是通过一套水和空气的交换系统实现冷却降温。

　　大巷变频控制系统的PLC采用Rockwell公司生产的SLC，通过DH+线与附件的中央变电所的ControlLogix系统相连，实现网络的互联和数据共享。

　　顺槽胶带机系统也通过标准Modbus协议接入中央变电所的ControlLogix系统。

　　胶带机控制系统经过Control Net工控网，完成在矿调度室对几条皮带的自动控制。

3.3井下排水泵房及中央变电所三遥系统

　　由于井下中央水泵房与中央变电所是联合建筑，其配电设备也是一个整体，因此按一套三遥系统进行设计。

　　为了实现三遥功能，在矿调度室对排水泵进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设负压、压力、液位等传感器监测水量参数，通过4-20mA模拟量信号接入PLC。

　　(1)高压配电系统

　　所内共有KYGC-Z型高压柜29台，其中，进线两回、PT两回、联络一回、负荷24回。

　　为实现变电所三遥控制，在每台高压柜加装一套FLEX远程I/O模块，通过DeviceNet网与设在所内的PLC联网，经ControlNet工控网与设在调度室主控机链接，实现在调度室对高压柜的分合闸及检测分合闸与储能状态；微机保护系统，通过该系统通讯机Modbus口与PLC联网，实现在调度室监测各高压柜电气参数（如电压、电流、有功功率、电度、cos φ等）及其状态参数（如短路、过流、漏电、失压等）。

　　(2)自动控制原理

　　·被控设备：3个高压柜、3个低压柜、1台射流泵、6个电磁阀、3个排水泵、3个电动阀及水泵和电磁阀的就地按钮。

　　·闭锁关系：射流泵闭锁排水泵（真空度达到后才能起排水泵），排水泵闭锁电动阀（但是电动阀若有故障也得停泵），停止排水时要先关电动阀再关排水泵。

　　·工艺流程及控制逻辑。

　　(3)主流程

　　自动启动水泵的流程：开启电磁阀→开起射流泵→检测真空度→真空度到位，关电磁阀，关射流泵同时开启主排水泵→检测正压力→开电动阀

　　辅流程及停泵流程：关闭电动阀门→关闭水泵

　　·判断水位→达到高水位起泵排水（起动过程同主流程）。

　　·遇到故障或要停止排水都要先关阀门再关泵（如果遇到阀门故障则直接停泵）。

　　·水泵操作先分为就地和程控（就地就是现场按钮控制），程控又分Panelview和远控（Panelview是指plc上面的Panelview按钮控制），远控为调度室上位操作。

　　·P.V操作和上位操作是一样的。

3.4 通风机三遥系统

　　(1)被控设备

　　·两台对旋式通风机；

　　·两台风门绞车。

　　(2)矿井通风机三遥系统要完成以下自动控制功能

　　·主扇正常状态下的开、停控制；

　　·主扇定期轮换控制；

　　·矿井发生事故需返风时的倒转返风控制；

　　·风门绞车控制。

　　以上控制内容均具有遥控与就地控制两种方式。

　　(3)主扇监控系统需检测的参数

　　·主电机电器参数：电压、电流、有功、电量、功率因数；

　　·主扇温度参数：主电机定子及轴承温度、通风机轴温；

　　·通风机及风门运行状态参数；

　　·通风机的负压、风量及进口风速。

　　(4)主扇监控系统与工控网联，实现在矿调度监控

　　(5)矿井通风机三遥系统配置

　　通风机房共有15台高压柜，按照智能柜的要求加装PM3000和FLEXI/O模块。

　　为了实现通风机三遥，在矿调度室对通风机进行遥控、遥测、遥信，由一套以ControlLogix PLC组成自控系统，外设整套负压、风量及进口风速监测装置，通过4-20mA模拟量信号接入PLC。

　　矿井生产系统，设三套PLC控制主机，完成井下顺槽、大巷胶带机、主井胶带机、上仓胶带机、配仓刮板，电动闸板等自动控制，PLC选用统一ControlLogix机型，根据功能与自动控制要求，配有各种功能模块。

4　网络架构采用罗克韦尔自动化网络架构

　　信息层(Ethernet/IP工业以太网)、控制层(ControINet)和设备层(DeviceNet)。 ControlNet是一种高速的自动化网络，可以提供5Mbps的数据传输能力，实时性强，它也因其高度的确定性和可重复性闻名，适用于对控制要求高的复杂环境。它采用并行时间域多路存取( CTDMA)加隐性令牌技术来控制节点对总线的访问，采用通用工业协议CIP保证它的上层协议通信。ControINet技术采取了一种新的生产者/客户通信模式，不仅支持传统的点对点通讯，而且允许同时向多个设备传递信息，从而tigao了带宽利用率。ControlNet使用同轴电缆时距离可达5km，节点数99个，两个节点间距离长达1000m，采用光纤和中继器后通讯距离可达几十公里。

4.1洗煤厂生产系统

　　洗煤厂自动化控制系统的任务是完成各生产设备的控制及闭锁、洗选工艺自动调节以及信息上传和共享，是矿井生产自动化和信息化的重要部分。柴沟洗煤厂自动化控制系统按照安全、实用、可靠、先进、开放指导思想进行设计，吸收以往洗煤厂成功的经验，选用先进的技术和设备来保证整个系统安全可靠正常地运行。

　　洗煤厂参加集中控制的设备为：从原煤仓下给煤机开始至主厂房以及矸石仓、产品仓为止的全部生产系统的工艺流程设备。

　　柴沟洗煤厂设置两个监控分站，分别位于主厂房和产品仓低压配电室，控制网络主干采用光纤传导模式，将各监控点通过多链路连接为一个统一的控制网络，并接入洗煤厂集控室，形成一套生产自动化系统。皮带监控系统用软件编程实现第三方通讯就近接入网络，实现网络扩展。

4.2系统主要功能

　　(1)控制方式分为两种：有闭锁的集中程序控制方式和无闭锁的就地控制。其中集中程序控制方式用于正常生产，就地控制用于维修和调试运行。

　　(2)按逆煤流分时序逐台程序起车，按顺煤流每台卸料完毕程序停车。

　　(3)设置起车预告信号，警示现场工作人员以免发生事故。

　　(4)设置禁止起动信号，一旦有紧急情况发生，现场和控制室人员均可解除设备的起动。

　　(5)在设备起车和运行过程中，如果某台设备因故障停车造成某台设备及其受闭锁的设备停车时，在事故解除后，经起车预告后，则由故障设备开始，按逆煤流方向依原程序继续起车，如故障较大，可转入停车或急停。

　　(6)在停车过程中，如遇到某台设备故障，则该设备和受其闭锁的设备立即停车，不受该闭锁控制的设备则仍按程序停车。

　　(7)在任何控制方式中，机旁停车控制按钮均可做到紧急停车。

　　(8)操作方式：通过人机对话的方式进行操作，控制室的操作人员通过上位机的键盘或鼠标来表达生产调度的意图和命令，去指挥PLC来完成系统的选择和操作。如起、停车命令等。

　　(9)屏幕显示功能：利用上位机的显示器模拟系统的工艺流程。显示系统中每台设备的工作状态及运行参数。通过对主要生产过程参数进行实时的在线检测，以趋势图的方式显示出来，使调度指挥人员随时掌握现场设备的工作状态及系统各类相关参数的变化情况。

　　(10)故障报警及打印功能：应用上位机组态软件开发本系统的上位机监控、管理及故障报警功能软件。该报警软件可显示现场设备的各种保护、料位、液位、设备故障等状态。并可即时的打印出报警报表。对各工艺参数可进行制表、打印，实现科学的生产管理。

　　(11)加压过滤机自动控制应用DH+网接入系统，其上位软件使用Rsview32，便于远程维护及系统整合。

　　(12)絮凝系统通过DeviceNet网络接入控制主机，实现絮凝剂制配添加功能。

4.3柴沟洗煤厂PLC网络配置图

　　图2为柴沟洗煤厂PLC网络配置图。

图2 柴沟洗煤厂PLC网络配置图

4.4柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

　　图3为柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

图3 柴沟矿井综合自动化系统网络结构图

5　结束语

　　在建设矿井方案讨论中，我们讨论过两种方案：一种是现在实际实施的工业控制网ControlNet+以太网方案；另一种是全以太网方案。两种方案比较各有优缺点：种方案：多年沿用的工业控制网络，可靠性和实时性得到保证，缺点在于专用性和较低的速率；第二种方案缺点在于（1）病毒容易侵入网络，造成网络瘫痪，可靠性不高；（2）添加中继设备投资太高。随着网络技术的发展，可靠性的tigao和价格的降低，第二种方案将成为今后的发展趋势。

　　矿井的皮带电机、风机、泵类等设备是矿井及洗煤厂的关键设备，设备的供电电压从660V到10KV，耗电量达到企业电力消耗的1/3以上，一方面，这些设备在设计时，通常是留有一定余量；另一方面，由于工况的变化，泵类需要不同的liuliang，皮带设备也会空转运行，或者少量货载运行，风机的风量也是变化的，通过变频控制电机，可以节省大量的能源，改善设备性能，使他们更符合生产工艺。

　　成功的应用罗克韦尔自动化的集成架构及其三层网络技术、罗克韦尔自动化产品，实现了柴沟煤矿综合自动化系统，也是西安华光信息技术有限公司在神华集团神东公司矿井自动化系统应用后的又一个成功的应用，一个个安全、高产、高效的自动化矿井也将推动我国煤炭行业更上一个台阶，必将坚定我们对先进的罗克韦尔自动化产品的信任。