6ES7222-1HD22-0XA0品质好货

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1   简介
    轧钢厂中小型车间是莱钢引进的具有20世纪90年代世界先进水平的中小型型材生产线，年设计产量45万吨。成套生产设备由意大利DANIELI公司提供，三电设备由ABB公司提供，设备生产能力强，工艺技术新，控制水平高。全线共有18架轧机，包括剪子和冷床、摆剪区域设备，共有110KW以上直流电机26台套，去年该条生产线全年产量达到96万吨。
    随着车间产能的tisheng和轧制节奏的加快，作为车间动力系统核心的直流电机成为决定轧线提速和工艺稳定顺行的重要因素。轧机电流的变化状态直接关系到直流电机工作性能和轧线工艺的稳定顺行。同时为了适应轧线提速的要求，钢坯在出炉和轧制过程中的温度控制也提出了更高的要求。轧制过程温度的变化，直接决定着轧机负荷的变化。
    ABB传动调试工具DDCTOOL中虽然可以调出每台直流电机的电流显示值，但是由于软件版本的限制，DDCTOOL只能单独查看一台电机的电流值，不能同时看到若干台电流的变化情况，而且不同轧机电流显示的切换，需要多步操作才能完成，给设备维护人员对设备监控带来很大不便。
    自动化部操作站虽然能够同时显示多台轧机电流值，但是由于受到CPU扫描周期的限定，它不能实时存储电流值，也没有历史曲线的功能，对于设备发生故障以后的原因分析和判断不能起到有效的参考价值。
2   方案的确定
    为了对轧线主电机的运行状况进行有效跟踪和监视，同时为了适应工艺设备的改造，便于分析工艺调整参数的科学性，采用先进手段对主机电流值进行采集和存储，tigao了设备故障分析的针对性，为技术人员提供数据支持，我们根据现有设备状况，结合ABB传动设备的结构，决定对轧线轧机主电机设备的电流数值进行实时采集和存储。
    首先我们计划选用电流互感器通过高速数据采集卡将数据信号传送到工控机处理，再通过系统软件换算成与实际相对应的电流值显示出来。此方案工程量大，需要敷设电缆的数量较多，而且信号采集过程中容易受到干扰而造成失真。同时系统中所用的电流互感器价格昂贵，而且不易更换与维护。
                
    经过讨论分析，后我们计划采用当前流行的PLC进行电流数据的采集和存储，实现轧机电流实时监视。该项目采用西门子S7－300为主控制器，以Wincc6.0为组态软件，在原ABB传动柜基础上实时采集各台轧机电机的电流。系统结构图如图2所示：
              
    系统直接从DCV传动柜A10板的（X4：5，6）端子采集0－10V电压信号，通过以太网实现PLC与上位机的通讯，实现了数据快速传送和实时更新。
3   方案的实施
    3.1软、硬件选型：
   考虑到系统所实现的功能，我们选择了如下主要软、硬件配置：
                        
    3.2硬件安装与组态
    硬件模板采用标准配制导轨安装，模板之间采用总线连接片进行连接，电源进行标准接地保护。模拟量输入模板起始组态地址为：272，每块模板8个模拟量输入通道，输入数据类型为0－10V电压信号，组态画面如下：

                                       图3 硬件组态画面
    3.3画面制作
     按照轧线工艺布局设计制做主画面，在数值显示的基础上增加柱状电流显示功能，同时设置自动过流报警功能，当某台设备过流时柱状画面颜色变红，提示值班人员注意。

                                   图4 系统主画面
   设置每台直流电机的电流历史曲线，用户可以任意添加和选择某一台电机来观察它的历史状态和实时趋势。

                                       图5 历史曲线图
    3.4功能扩展
    采用电流放大器将35KV高压系统的仪表测量回路电压、电流数据采集到该系统中，实现实时监控和存储。

                                   图6 35KV高压系统电流监视

4  应用效果
    中小型轧机电流监视系统项目实施以后，彻底解决了轧机电流状态监视的缺陷，为设备维护人员提供了有效的状态分析和判断手段。值班人员可以通过该系统中电流曲线的变化趋势提前预知设备的异常状态，并及时作出反应和采取有效措施杜绝故障的扩大。另外当设备发生故障时通过调用历史曲线可以清楚看到故障发生时设备的工作状态，有利于故障原因的排查和确定问题解决的方向。
5 研究和改进方向
    在该系统的基础上增加AO模块，实现重要部位交流电机电流检测功能。同时充分利用车间生产系统网络平台的资源优势，增加网络功能，实现设备状态信息共享，达到远程维护与状态分析的目的。

序批式活性污泥法简称SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺，是近十几年来活性污泥处理系统中较引人注目的一种废水处理工艺。自20世纪80年代起，国外将此工艺逐步应用于工业化生产。近年来，国内对SBR工艺的应用也日益增多。从我国及美国、日本、加拿大等国家的应用情况看，SBR是一种高效、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的工艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景。 
2、 工艺流程说明
SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术。本设计采用的技术可对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
废水经隔油池去除油脂后经格栅进入调节池，经tisheng泵进入水解池酸化水解后进入SBR反应池。污水进入反应池前，该池处于闲置状态，此时池内留有沉淀下来的活性污泥。污水注满后进行曝气操作，该池能有效地调节污水水质。曝气后，停止曝气动作，使混合液处于静止状态，进行泥水分离，沉淀时间为6-8h，沉淀效果良好。反应池中沉淀后的上清液经泵到清水池，留下活性污泥，作为下一个操作周期的菌种。当反应池内活性污泥过多时，排放污泥进入污泥浓缩池，污泥经浓缩后定期运走，进行干化处理。浓缩池内上清液回流至废水入口。
SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术。本设计采用有时仅技术对校园生活用水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。
在设计SBR废水处理系统方案时，充分考虑到现实生活中校园生活区较为狭小的特点，设计中力求达到设备体积小，性能稳定、工程投资收的目的。由于在废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响了废水处理效果，故设计中采用地埋式砖混结构的处理池来降低温度对处理效果的影响。同时由于SBR废水处理技术具有工艺参数变化大、硬件设计选型与设备调试比较复杂的特点，因此在处理系统中采用了先进的PLC控制技术作为系统的控制核心，以tigaoSBR废水处理的效率，方便操作和使用。
SBR废水处理系统分别由废水处理池、清水池、中水水箱、电气控制箱以及水泵、罗茨风机、电动阀门和电磁阀等部分组成。在废水处理池、清水池、中水水箱中分别设置了液位开关，用以检测水池与水箱中的水位。
污水处理的阶段，当污水池中的水位处于低水位或无水状态（又称为待纳水状态）时，电动阀会自动开启纳入污水。当污水池纳入的污水执政长水（高水位）时。电动法自动关闭，污水池中污水呈微氧和厌氧状态。
在污水处理的第二阶段，采用了能将解大分子污染物的曝气法，可是无水脱色、除臭、平衡菌群的PH值并对污染物进行高效除污，即好氧处理过程。整个好氧时间一般需要2-3h（曝气时间）。在曝气管路上设计了安装了排空电磁阀，当电动阀门自动关闭后，排空电磁阀开启，、罗茨风机延时启动（空载），排空电磁阀关闭，污水池开始曝气。当爆气处理结束后，排空电磁阀再次开启，罗茨风机停机（空载），排空电磁阀延时关闭。曝气风机须在无负荷条件下启动和停止，能起到保护电机和风机的作用。一般经过0.5h的水质沉淀，PLC下达启动清水泵（1#泵）指令，将沉淀后的水泵入到清水池。当清水池中的水位升至正常液面（高水位）时，1#清水泵自动停止运行。这时2#清水泵自行启动向中水箱泵水，当水箱内达到高水位时（正常液面），2#清水泵自动停止运行，这是中水箱内的水全部完成处理过程。
如上所述，当中水箱内水位降至低水位时（正常液面），2#清水泵又自动启动向中水箱泵水。当污水池中的水位降至低水位时(正常液面)，电动阀门会自动打开继续向污水池纳入污水。如此循环往复。
由于SBR废水处理技术针对污水的水质不同而选用的生物菌群不同，工艺要求也有所不同，因而要求的电气控制系统应具有参数可修正的功能，以满足废水处理要求。SBR废水处理系统示意图如下。

3、选用动力设备要求
再SBR废水处理系统中所使用的动力设备（水泵、罗茨风机、电动阀），均采用三相交流异步电动机。电动机应选配Y型系列防水防潮型，电磁阀（220VAC）的选配也应符合防水要求。
(1)1#清水泵：立式离心泵LS50-10-A,扬程10m，liuliang29m2/h,1KW。
(2)2#清水泵：立式离心泵LS40-32.1,扬程30m，liuliang16m2/h,3KW。
(3)曝气风机（罗茨风机）：TSA-40,0.7m3/min,1.1KW。
(4)电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm 电动装置LQ20-1,380V/60W（三相），转矩200N•m ,转速1r/min.
4、 总体设计
5.5.1.总体设计方案说明 
（1）本方案中的控制对象电动机均有交流接触器完成开、停控制，只有电动阀电机需采用正、反向控制。
（2）污水池、清水池、中水水箱中的水位检测开关，在选型和安装硬件以及编程时应考虑抗干扰性能。选用的电极还应考虑耐腐蚀性。
（3）电动阀上的驱动电机，其内部设有过载保护开关，一般为常闭触点
作为电动阀的过载保护信号，在设计PLC的控制电路时应考虑信号的逻辑关系。其流程图如图2：

5、小结
 SBR是一种高效、经济、可靠、管理简便、适合于中小水量污水处理的工艺，是符合我国国情的活性污泥法，有广阔的应用前景。 

0 概述 
　　气体公司调节间于2001年10月投入运行，是我厂技改项目的配套工程。其作用是提供调节适当的生产用气（氧气、氮气及氩气），来满足生产单位的需求。 
　　近几年，随着我厂生产规模的逐步扩大,就更加要求气体调节在生产中的稳定性和快速性，而目前传统的二次仪表已无法满足现有的控制需求。主要表现在：  
　　1）过程自动化程度低，信息采集和反馈仍采用传统的二次仪表，致使数据采集缓慢、调节滞后，降低了系统运行的稳定性。 
　　2）仪表内部信息储存量小，采集的压力、liuliang等数据无法长期保存，不便于日后生产工作的历史查询和分析。 
　　3）系统可靠性低，需要配专人负责该系统的运行，造成了人工成本的上升；  
　　鉴于以上三点，通过采用PLC（可编程控制器）控制系统，解决当前存在的问题。 
　　1 PLC控制系统的特点及组成 
　　PLC在现代工业控制领域中早己得到了广泛的应用。以PLC的控制功能而言，具有严谨、方便、易编程、易安装、可靠性高等优点。它通用性强，适应面广,特别在数字量输入/输出等逻辑控制领域有无可比拟的优点。PLC具有丰富的逻辑控制指令和应用指令，它提供高质量的硬件、高水平的系统软件平台和易学易编程的应用软件平台。另外，PLC即有自身的网络体系又有开放I／0及通讯接口，很容易组建网络并实现远程访问。 
　　PLC采用Siemens公司生产的S7-300系列，由于现场的PLC系统与主控室的上位机距离较远（800米左右），因此通讯系统需成对加装RS-485中继器，另外在现场增加TP27-10//触摸屏进行数据显示，确保系统运行的稳定性。系统组成如图1所示。 

1.1 系统结构及硬件配置 
　　根据控制需求，CPU模块采用CPU314、数字量输入（DI）采用SM321模块，数字量输出(DO) 采用 SM322模块，模拟量输入(AI) 采用 SM331模块，模拟量输出(AO) 采用 SM332模块以及IM365等模块组成，IM365实现机架扩展，上位监控机采用SIEMENS公司CP5611网卡完成计算机与PLC之间的数据通讯。整个通讯网络采用MPI的通讯协议，从上位机上可对整个气体调节过程进行监控和操作。 
　　 
　　1．2控制系统的功能实现 
　　PLC程序的编制直接关系着供气系统能否正常工作，而程序设计的关键在于编程者对工艺系统的理解程度和程序编制技术的灵活应用。因此，在程序设计中首先考虑了供气压力调节系统的特点，将程序设计细化，分成多个程序模块，实行模块化编程。这样既可以方便的增加或删除程序模块，便于现场对工艺的调整，又可针对配套设备可控性对不同程序模块进行完善。 
　　PLC的编程软件采用SIEMENS公司的SIMATIC STEP7 V5.1软件平台用来完成硬件组态、地址和站址的分配以及编制整个生产过程的控制程序的。上位机监控软件采用国产软件组态王，全部采用汉化界面，便于系统的开发与操作，该系统运行于bbbbbbs2000中文平台，可实现对生产过程的全面监控，对重要参数形成历史记录，以报表或曲线的形式显示给操作人员。通过VB语言脚本，可以在主控室的上位机显示重要参数的历史趋势、实时趋势，实现压力调节的手自动切换、操作、压力的高、低限报警、liuliang数据的显示与累计，满足高生产率的调度需求。 
  
      1.3 现场显示 
　　现场采用TP27触摸屏进行参数显示、控制，触摸屏程序由组态软件来完成，人机界面采用中文菜单，界面友好，操作方便，功能较强，主要用于现场压力、liuliang、阀位的显示与操作。可作为操作人员现场操作的依据。 
　　 
　　1.4 工控机配置 
　　工控机采用研华IPC-610，通过CP5611卡，完成S7-300 PLC与工控机的通讯。主要完成下列任务：传送现场监控数据；运行监控；故障记录和排除提示；参数设置；生产数据管理和处理；图形化示教和离线编程。 
　　 
　　2 系统实现了供气系统的自动控制和监控，主要包括如下功能： 
　　1）灵活的操作方式以及强大的系统控制功能： 
　　系统可以实现上位机操作、控制柜触摸屏操作和就地手动操作； 
　　2）报警功能： 
　　 当压力超过工艺要求，可在现场、就地实现高、低限压力报警； 
　　3）简单、方便的参数设定： 
　　压力调节阀的压力设定值、P、I、D等参数可以在上位机中设定。 
　　 
　　2.1 系统控制功能 
　　（1）过程控制的功能： 
　　1)系统对供气压力实现了PID自动调节控制； 
　　2)对所采集的模拟信号进行线性化、滤波、工程单位转换处理； 
　　3)实现了liuliang信号的温、压补偿，tigao了仪表的测量精度。 
　　 
　　（2）逻辑控制 
　　联锁逻辑控制实现开/关的控制，逻辑控制及用户自定义功能块等。系统实现了电磁阀控制以及参数越限报警等功能。 
　　 
　　（3）人机接口 
　　HMI系统中包含主工艺画面，各系统送气压力、liuliang，供气压力调节等多幅画面，画面直观、丰富，具备PID在线调节、在线显示调节曲线功能，包括过程量变化趋势的实时趋势曲线、历史趋势曲线。 
　　 
　　（4）报表打印 
　　以报表形式绘制报警记录、历史记录画面，调节间数据报表。实时趋势曲线和历史趋势曲线可随意设定时间段，打印在线趋势，历史趋势曲线。 
　　 
　　3 软件设计 
　　根据该系统具体情况，PLC系统软件设计过程中着重要考虑的是以下几个方面：　　　　 
　　（1） 数据采集及工程量转换　　 
　　（2） PID算法　　 
　　（3） liuliang温压补偿计算以及liuliang的累积计算 
　　对于系统中的逻辑控制选用梯形图（LADDER）编程，直观、方便；对于PID回路控制liuliang温压补偿计算以及liuliang的累积计算部分则采用语句表（STL）编程，结构紧凑而又灵活。  
　　PID调节是该系统中为重要的控制程序，因此特将PID算法作一重点介绍。 
　　 
　　3．1 PID算法　　 
　　STEP7提供了两种常用的PID算法：连续型PID（FB41）和离散型PID（FB42），根据实际要求，选用的是FB41。并在组态王中使用画图功能模拟一个PID调节器的操作面板，完成PID调节控制中的手/自动切换、给定值输入、手动输出值输入、PID参数（比例系数、积分时间）输入等功能。 
　　PID算法的输出实际上是比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分作用之和： 
　　Mn＝MPn＋MIn＋MDn　　 
　　MPn ＝ GAIN（SPn－ PVn）　　 
　　MPn ＝ GAIN  TS／ TI（SPn－ PVn）＋ MX　　  

　　MDn ＝ GAIN  TD／ TS（PVn－1－ PVn）　　 
　　Mn：第n次采样时刻的输出值。 
　　MPn：第n次采样时刻的比例作用，与偏差成正比。 
　　MIn：第n次采样时刻的积分作用，可以消除静差，tigao控制品质。 
　　MDn：第n次采样时刻的微分作用，根据差值的变化率调节，可抑制超调。　　　　SPn：第n次采样时刻的设定值。 
　　PVn：第n次采样时刻的过程值。 
　　MX：第n－1次采样时刻的积分作用，每次采样计算后自动刷新。 
　　GAIN：回路增益，P参数。 
　　TI：积分时间常数，即I参数。 
　　TI：微分时间常数，即D参数。 
　　TS：采样时间。 
　　　　从上面的公式中可以看出，参数P（GAIN）与P、I、D作用都是成正比的，它决定了PID回路的灵敏度，即调节速度的快慢；I参数越大，积分作用越弱，而D参数越大，微分作用越强。不能单靠理论计算来确定PID参数，唯一的衡量标准就是被控参数（压力）的精度和稳定度，所以在实际调试中，都是参照被控参数的实时曲线，反复观察分析，从而达到佳的控制效果。  
4 采用该系统的意义 
　 （1）计算机化管理使得系统信息储存量大，数据采集与反馈及时、准确，系统的生产数据可实现长期保存，有利于生产数据的历史查询和故障的即时排除； 
　 （2）该系统投入运行后，通过计算机显示与控制，tigao了过程自动化的程度，可实现无人调节操作，减少了操作环节，降低了运行成本，使系统的管理和控制上了一个新台阶。