西门子模块6ES7231-7PF22-0XA0库存充足

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1  引言

RH真空脱气法从50年代的脱氢处理发展成为具有脱氧,脱碳,脱硫,脱磷等多项冶金功能的精炼方法。它在改善钢水质量,降上取得显著效果,适合大量生产**纯净钢。

经RH处理的钢水优点明显:合金基本不与炉渣反应,合金直接加入钢水中,收得;钢水能快速均匀混合;合金成分可控制在狭窄的范围之内;气体含量低,夹杂物少,钢水纯净度高;还可以用**进行化学升温的温度调整,为连铸机提供流动性好、纯净度高、符合浇铸温度的钢水,以利于连铸生产的多炉连浇。

2  控制系统结构

2.1  硬件

自动化控制系统由德国西门子公司生产的S7-400H系列冗余PLC、远程I/O站、监控计算机(HMI)组成;通过PROFIBUS网络和工业以太网组成的一个电气、计算机集中控制系统,软件采用西门子公司的WINCC软件;中央控制系统包括两套互为冗余的PLC。

控制系统包括:2套西门子PLC控制站,2台HMI服务器,2套三电可共用的操作站。1套L1软件开发和系统维护用的工程师站,2台L1用报警报表和编程维护打印机。1套L2过程控制计算机服务器,2台L2软件开发计算机终端,1台L2报警报表打印机。结构如图1所示: 

2.2  软件

控制系统使用可中文操作的软件操作系统,HMI使用中文版的WINCC软件。RH钢水真空处理装置控制系统通过L2过程控制计算机网络与炼钢厂计算机系统连接通讯。

2.3  系统工艺

RH(即真空循环脱气)系统设备是一种用于生产优质钢的钢水二次精炼工艺装备。整个钢水冶金反应是在砌有耐火衬的真空槽内进行的。真空槽的下部是两个带耐火衬的浸渍管,上部装有热弯管。被抽气体由热弯管经气体冷却器至真空泵系统排到厂房外。

钢水处理前,先将浸渍管浸入待处理的钢包钢水中。当真空槽抽真空时,钢水表面的大气压力迫使钢水从浸渍管流入真空槽内(真空槽内大约0.67 mbar时可使钢水上升1.48m高度)。与真空槽连通的两个浸渍管,一个为上升管,一个为下降管。由于上升管不断向钢液吹入氩气,相对没有吹氩的下降管产生了一个较高的静压差,使钢水从上升管进入并通过真空槽下部流向下降管,如此不断循环反复。在真空状态下,流经真空槽钢水中的氩气、、等气体在钢液循环过程中被抽走。同时进入真空槽内的钢水进行一系列的冶金反应,比如碳氧反应等;如此循环脱气、精炼使钢液得到净化。

工艺流程的12步骤:

(1)  钢水即将到达前,先将移动弯管接通准备接受钢水的工位(例如A工位)。关闭主真空阀为真空泵的提前启动作好准备。

(2)  盛有钢水的钢包座落于A工位钢包台车上,并启动前级真空泵进行预抽。

(3)  钢包台车运行到A工位正下方,将环流气体由切换到氩气。

(4)  启动液压**升机构,将钢包**升到预定高度,打开主真空阀,钢水即进入真空槽,形成环流。

(5)  测温取样及定氧,根据测定结果决定是否进行“**处理”。**处理即正规处理以外的预备性处理。如钢水温度过低,可**化学升温;钢水含氧过高,可**加AL处理;钢水含碳过低可**加碳处理等。**处理后须再次测温取样以确认**处理的结果。

(6)  对钢水进行该钢种所必须进行的处理,(如脱氢处理,深脱碳处理,轻处理,深脱氧处理等)。处理过程中真空度和环流气体流量按各处理模式自动进行变换。

(7)  处理结束前再次测温取样,确认处理目的是否已达到。合金微调及较终脱氧。

(8)  测温取样后关闭主真空阀,破真空(此时移动弯管可移动至接通B工位处)。

(9)  钢包下降,座落到钢包台车,同时将环流气体切换成。

(10)  B工位钢包车已开到处理位处,可开始序号4及以后工作。

(11)  钢包台车运行到喂丝,加保温剂位,按钢种要求喂丝,加保温剂。

(12)  钢包台车开出,用吊车将钢包吊至下工序[1]。

3  PLC控制系统功能和特点

3.1  系统简介

RH精炼炉控制系统,一级采用德国西门子公司WinCC/S7-400H/远程I/O站控制系统,完成生产过程的控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警及报表打印等功能。二级主要采用C++.NET、ORACLE等软件编制,主要完成数据存取和数据管理、生产计划编制和冶金动静态模型的应用等。

3.2  系统特点

采用西门子6SE7系列变频器,变频器与PLC控制系统之间通过PROFIBUS-DP现场总线网络进行和通讯。全数字信号传输,抗干扰能力强。

控制器之间、控制器与监控站之间、监控站之间、服务器与客户机之间都采用光纤以太环网通讯,环网中的一个节点损坏,不影响整个系统的数据通讯,满足了连铸的高可靠性要求,高速的满足了控制器之间数据交换的要求。

该项目采用西门子S7-400H系列冗余CPU系统,减少了PLC故障停机的危险性。基于标准S7-400模板的S7-400H是一个冗余的PLC,可以明显地减少生产过程的故障停机率,适用于那些需要尽可能减少或避免故障停机的应用场合。例如发电或输、配电、化学工业、采矿、运输等。

容错性是通过二个并行的中央控制器实现的。它们的CPU通过光缆连接并通过冗余的PROFIBUS DP线路对冗余的I/O进行控制。除了故障CPU和PROFIBUS外,I/O自身可以冗余。当发生错误或故障时进行无扰动的切换,即未受影响的热备控制器将在中断点继续执行控制而不丢失任何信息。[2]

3.3  系统模型的作用

3.3.1  RH精炼炉钢液温度实时预测方法

钢液温度实时预测方法能准确的预测RH精炼炉的钢液温度,从而提高了精炼处理结束时的钢水温度命中率,又减少了测温次数。温度预报模型温度预报模型是基于精炼处理的工艺原理,并根据钢液状态、成分信息、测温信息,在处理开始时预报钢液温度随处理时间的变化趋势,随着操作过程的进展,根据合金投入、实际吹氧量信息以及操作人员的设定信息,模型实时预报钢水温度的变化值。操作人员根据温度预报值,可有效地对处理过程进行控制,提高处理末尾温度的命中率,减少测温次数,降低生产成本。钢液在真空处理的过程实际上也是一个吸热和散热的过程,预测钢液在此过程的温度变化,主要是计算吸热和散热的量以及统筹考虑将影响吸热和散热的诸多因素。影响温度的因素包括为保工艺需要而采取的措施,如脱氧、脱碳、合金化、升温、必要的处理时间和环流量等;此外,真空槽的初始状态、废气带走的热量、真空槽、钢包与钢液的传导和辐射散热和处理前钢液在钢包中的停留时间等也是影响温度的变化的原因。在影响温度变化的诸多因素中,合金的投入及吹氧是关键因素。模型根据合金的用途,把加入的合金分成两类成分调整合金和特殊合金。成分合金的添加主要是满足产品目标成分要求,对已有元素成分进行微调。特殊合金是指为脱氧、升温为目的而添加的合金。用途不一的合金,对温度变化的贡献也不一样,因而在模型中应分别对待[3]。

3.3.2  静态脱碳模型

对需要脱碳的钢种,RH处理初期还能预报为达到目标碳浓度所必需的处理时间和吹氧量等综息,对脱碳钢种的生产过程中有一定的指导意义。动态脱碳模型是基于分析碳及处理过程中产生的废气信息,结合自适应控制技术,实时预报钢水碳含量的模型。该模型能大大提高如质谱仪,红外分析仪等废弃分析设备的利用率和实际效果。

3.3.3  合金较模型

合金较模型的目的是根据所处理的钢水成份要求、元素收得率和钢水分析值等信息,计算出一组成本较低的合金组合,即在炼钢过程中,满足除了提供生产要求的合金投入配比外,还要使投入合金总成本较小。模型的核心算法可归结于线性规划问题,算法采用成熟的单纯型法,并加入了整数规划功能,适用于无精确投料称量装置等情况下,投料较小单位可能影响投料精度的情形,并且投料单位可任意确定,从而也解决了整包投料问题。此外,模型考虑了添加的合金料重量对于原钢水重量的影响和合金收得率的问题,提高了模型的计算精度。对模型中要使用到的模型参数,如合金中各元素成分的含量、价格、比热系数、元素分析值、元素收得率等,分别创建相应的数据文件表来保存。模型用到的数据文件有:模型常数表、合金品位表、标准收得率、学习收得率、合金模型输入和元素初始成分等。模型所需的计算参数(模型输入数据)由模型数据预处理系统负责收集、处理并写入模型输入文件[4]。

3.3.4  成份预报模型

根据实际合金投入量,钢水分析值,收得率,结合终点锰预测模型和终点磷含量预测模型预测钢水多种元素的成份、添加合金后合金投入总成本、钢水温降、钢水增重等供参考操作。与合金较模型配合,能使合金模型的实用性大大提高。利用转炉静态脱碳、温度、磷和锰的预报模型,为提高转炉的终点控制命中率、减少补吹的次数、实现直接出钢打下良好的基础。 

4  结束语

随着计算机和自动控制水平的提高,RH脱气设备的控制系统正在稳步发展。今后将在提高钢质量,缩短理时间和降低生产费用及减少熟练技术操作人员的方向而努力。 

一、编辑简介：

随着电子技术的飞速发展，PLC在建材生产线上的应用越来越广泛，在认可PLC为核心的控制形式的基础上，由于市场竞争以及国内各类客户认知不同，其不但要求PLC要尽可能的稳定，还要求整个控制系统的造价尽可能的低，而这在国内基本是个矛盾。本文主要探讨这一问题的解决及应用方案。

二、摘要：

通过描述混凝土搅拌站和加气砌块生产线应用深圳市亿维自动化技术有限公司*的PLC模块实现建材生产线上全自动化的成功案例，提出亿维模块在建材行业生产线上应用方案，同时也论述了亿维模块在实际应用中的稳定性能和价格优势。

1、引言

我们将混凝土搅拌站作为建材行业的一类继续讨论，因为其整体上具有如下特点：

A、生产环境恶劣，粉尘较大，振动加大；

B、属于过程控制，逻辑流程多，设备的逻辑比较关系复杂；

C、大都具有称重配料工艺，且精度和效率要求较高，设备运行转换状态较快；

D、客户的设备维护能力较低，对控制系统及电气设备的稳定性要求较高；

E、客户要求投资尽可能的低。

由亿维*的兼容西门子S7-200和S7-300的模块分别应用在建材生产线的混凝土搅拌站控制系统和加气砌块生产线控制系统中，在这一案例中亿维PLC充分展现了其稳定强、价格也较有优势的亮点。 

2、应用方案

2.1混凝土搅拌站控制系统

混凝土搅拌站主要实现沙子、石子、水泥、粉煤灰、水及外加剂等原料的计量，并按照一定的设定次序向搅拌机投料，搅拌一段时间后卸料。该生产线主要的特点也是控制的难点是：

A、要求效，设备是间歇式运行，但要求尽可能的将生产效率向连续式运行靠拢；

B、配料精度高，国标要求沙子石子的动态计量精度≤2%，粉料和液料的精度≤1%，尤其是外加剂，用量有时就十公斤，误差不能**过0.1公斤，这还是处在搅拌机振动特别大的场合；

C、生产管理要求比较高，对生产数据要求全记录，包括用户进行的任何手动操作，所有要求手动操作信号通过PLC进微机。

整个系统的I/O点约为120个左右，DI和DO点基本相当，为了解决上述问题，我们采用西门子S7-200PLC的214型号CPU模块，其余的I /O模块和用于含水率检测的AI模块采用亿维的UN200系列，配料计量采用山东博硕自己研发的配料控制仪表PLY600实现。UN200模块中，还使用了8DI/8DO的数字量模块作为键盘扫描模块，以采集手动操作的信号。 

2.2加气砌块生产线控制系统 

加气砌块生产线也是一个环境比较恶劣的应用场合，对控制系统的抗粉尘等方面的考验非常严格。以前我们实现时大都采用西门子S7-300的PLC，系统整体造价较高，很多用户反映，希望降低价格，但最后还是接受高价，接触亿维的模块后，我们经过测试，决定采用UN-300系列的模块代替相应的AI、 DI、DO模块，采用西门子313C-2DP的CPU，采用亿维的电源模块。 

3、结语

该建材生产线采用亿维模块进行系统集成已达五年，其PLC性能稳定、质量可靠，同时我们的方案也被越来越多的客户所认可，充分满足了广大建材客户的需求，实际应用表明：亿维模块大大提高了建材生产线上的生产效益和经济效益

1   概述

在工业自动化领域，可编程控制器和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的基础设备。可编程控制器和工控机的较新技术发展是工程师对设备应用性能要求的**体现：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行变。

可编程控制器就是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了**设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。

工控机则是利用了个人计算机的PCI总线和PC/104总线、采用功能板卡扩展控制I/O点来实现计算机控制的一种方便的控制设备。它具有工业现场应用特性，同时又较大地利用了PC机的软件环境，用户可以方便地选择各制造商提供的产品。

PLC 和工控机目前的技术发展水平已大大**过其出现时技术水平，并各自定位在不同的层面。PLC适合自动化项目和作为大型DCS系统的I/O站，工控机在中规模小范围自动化工程中有很好的性能价格比，当然这种定位也不是**的。据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上DCS系统、FCS系统和NCC系统（占60亿）中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。图1给出了某自来水厂工业控制系统的典型结构图，其中采用了PLC作为I/O控制站、工控机作为监控机。

目前，可编程控制器的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon等。工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。

PLC和工控机在其技术发展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地发展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。以下将重点介绍PLC和工控机在硬件、软件和网络方面技术应用现状和发展趋势。

2  PLC和工控机的硬件技术现状和发展

PLC和工控机的较终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：

·   顺序控制   顺序控制是应用较广泛的领域，它包括单机控制、多机制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。

·   运动控制   应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。

·   过程控制   采用模拟量模块能控制物理参数，例如温度、压力、速度和流量等，并提供PID等闭环控制的功能。

·   数据处理   可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。

由于自动化系统的要求日益提高，传统的提供I/O点服务的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。因此，PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。

PLC系统在模块上的技术发展有：

·   处理器模块   配备大容量内存，为满足实时控制的要求而优化设计，除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外，支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix处理器模块在它的内核中设计有通信功能，借助于它的无源数据总线，系统的瓶颈得以。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。

·   信息协处理器模块   读取主处理器的数据表和状态文件，或通过高级语言程序将数据写入主处理器，程序可以在实时多任务环境下以及独立于PLC处理器的方法，单独在协处理器中运行。

·   高级语言协处理器   通过C和Basic的接口来进行复杂的计算和算法实现。

·   网络适配模块   在现场总线与处理器之间提供通讯接口，以便PLC处理器和I/O模块进行远程的数据交换。

·   具有特殊功能的I/O模块   如A-B公司在其产品中提供了智能变送器模块、温度控制模块、称重模块、开环速度控制模块、塑料制造模块、力矩控制模块、**编码模块、可组态流量计模块、电流模块等。这些模块的设计考虑了特殊行业的需要，使得复杂的控制功能以模块化的方式得以解决，提高了可靠性和专业水平。

同样，工控机也从I/O板卡的基础上飞速向前发展，大规模集成电路和计算机本身的性发展给工控机提供了舞台。工控机系列产品除了全系列的I/O板卡外，还发展了一体化工作站、带电子盘的工控机、远程RTU、适用于仪表行业的微型工控机、适用于视频和多媒体行业的工控机、适用于通讯行业的带监控液晶屏的工控机、与PLC合一的特殊工控机以及防爆型工控机。

工业现场的应用环境要求PLC和工控机具有很高的可靠性，而可靠性是靠电磁兼容特性（EMC）和容错技术来保证的。PLC和工控机要经过严格的电磁兼容检测，如辐射敏感度检测、谐波/电压波动/电压骤降检测、静电 /快速脉冲/雷击、电磁干扰检测等。EMC保证了设备在本质上的抗干扰特性。但是，要保控制设备不出故障是不可能的。因此，采用容错设计的系统对要求不能停机、不能失控的高可靠系统是十分重要的。目前重要的容错设计技术有Watchdog和双机热备（包括主机、模块和通讯介质的热备）。热备系统的工作对用户来说是透明的：即当故障发生时，所有对故障点的切除和数据的备份都是在较短的控制周期内自动完成的。此项技术的完成包括了设备硬件和软件二个方面。

3   PLC和工控机的软件特性

PLC、工控机和现场总线为工业自动化提供了很好的底层控制硬件基础。随着软件技术的迅猛发展，控制软件不再是单调的数字和菜单操作界面，而是图形化的人机交互工具。好的工控软件包括了从底层的数据采集、数据库、控制逻辑运算到高层的人机图形界面(MMI)。这里，我们从工控软件体系结构而不是个别软件功能的角度介绍PLC和工控机的应用软件应该具备的特性。

微软为制造业的分布式网络结构提出了一个功能强大的概念，它包括了企业资源规划（ERP）和制造资源规划（MRP）的主要功能、控制、人机界面与数据采集和监控（SA）、制造执行系统（MES）、批量控制与设备界面等，但它们同时增加了用户成本以及共享数据的难度。

因此，在1998年，微软公司引入了bbbbbbs分布式互连网络应用的概念，简称 bbbbbbs DNA。它是在企业内将各种商业应用软件进行无缝连接的一种结构。这种结构可以使制造业的软件开发商开发出强壮的、具有多种特性的产品，并使较终用户将其各自独立的制造和商业软件应用集成到一个数字神经系统中去。

各个控制设备生产厂家如罗克韦尔自动化公司，通过其产品和与微软的合作，正在将bbbbbbs DNA结构引入制造业。这些公司在制造业软件开发过程中具有自己的策略框架，如罗克韦尔互联网应用结构，或称RNA，就是与微软提出的为企业定义的DNA结构紧密平行的一种。

建立在微软的bbbbbbs NT和bbbbbbs 9X操作系统和用户接受的微软Office套件、微软BackOffice工具的基础上，微软公司于 1998年引入了DNA结构。bbbbbbs DNA立刻被采纳为连接在一个单独的企业分布式大系统中多种产品的策略结构