• 西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8参数说明
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产品描述

产品规格模块式包装说明全新

西门子模块6ES7221-1BF22-0XA8参数说明

1前言

莱钢中小型轧钢生产线于97年建成投产,主要生产圆钢、弹簧扁钢、槽钢和螺纹钢。水冷系统用于棒材温度控制。轧制过程中通过成组区主要接收来自冷床的棒材,并通过磁性手将棒材摆放紧凑,成组并输送到剪切辊道(CCL)。

该生产线PLC控制系统由ABB公司提供,其成组系统采用ABB MasterPiece 200/1 PLC控制系统,实现了轧制过程中棒材的摆放整齐、定支、运送控制。

2系统组成

基础自动化系统采用ABB公司的RMC200轧钢控制系统,它是一个开放型集散控制系统,由一套MP200/1过程站和一套AS520操作员站组成。过程站由一个CPU机架带一个I/O机架组成,CPU机架上安装了CPU模板DSPC172、内存模板*B176、16通道的DSAI130、8通道的DSAO120以及32通道的DI/DO模板,通过通讯模板DSCS140连接到MasterBus300总线上,与其它过程站进行通讯,I/O机架由总线扩展模块DSBC172实现总线扩展。

操作员站采用HP-UNIX工作站,并通过实时板连接到MasterBus300的冗余接口,通过它操作人员可直接对现场水冷设备进行监控,主要功能有:(1)成组系统的自动/手动的启停(2)棒材支数设定和实时监控(3)事件与报警清单的显示与打印等。成组系统的主要画面有启动画面、设定画面、维护画面、事件画面和报警画面。

3软件实现

包括系统软件和应用软件。

1、 系统软件:
ABB Master Piece200单元是 一32位微处理器。系统软件存储在EPROM模块中,系统软件包括一个实时操作系统和一个ABB Master Piece语言(AMPL)执行器。


2、 应用软件
应用软件存储在带后备电池的RWM(读/写存储器)中,用ABB Master Piece语言(AMPL)编制,实现了结构化程序设计。工业控制程序往往功能繁多该语言根据工业控制要求,将编程元素设计成一个个图形功能块,称为PC元素。PC元素内有三种结构类元素PCPGM、CONTRM和FUNCM,PCPGM是程序结构的层,旨在完成一个完整的控制功能,一个PCPGM下允许一个或几个CONTRM,而一个CONTRM下又可包含一个或几个FUNCM,从而使整个程序结构呈阶梯状,实现了结构化设计。

另外,在CPU内还有一个实时数据库,它的作用是存储数据和在程序间传递数据。数据库内的元素称为DB元素,这些元素包括过程站所使用的的I/O模板和信号及程序中产生的其它数据信息。



4控制功能
4.1工艺设备
成组区主要接收来自冷床的棒材,通过磁性手将棒材摆放紧凑,成组并输送到剪切辊道(CCL)。

成组区包括以下设备:
拆叠装置(DPAS)、对齐辊道(LIN):100 个带槽辊
成组设备:(1) 磁性成组小车(FT);(2) 成组输送链(FC);(3) 磁性手指(MF);(4) 支撑活板(SFL)

提取:成组移送小车(ET1,ET2,ET3,MET)4.2 对齐辊道 (LIN)
对齐辊道位于冷床的出口侧, 由100 个带槽辊组成,每10个为一组,冷床尾端有一个固定缓冲机械挡板将钢材头部对齐。使用的辊道段由操作员或自动地根据轧制表设定. 由MCC控制正转(反转已取消)。运行状态有间歇或连续运行。间歇周期允许辊道起动条件:冷床起动周期信号延时、延时停止(T2)。

4.3 成组和传输区

4.3.1 概述
在这个区域用相同的设备接收来自冷床的棒材,通过磁性手地将棒材摆放紧凑,成组并传输到辊道。

本区包括以下设备:

成组设备:
(1) 磁性成组小车(FT);(2) 成组输送链(FC);(3) 磁性手指(MF);(4) 支撑活板(SFL)

提取:
成组移送小车(ET1...ET10,MET)


4.3.2 功能描述
4.3.2.1 磁性成组小车

为保连续成组,提供两组同样的小车(A和B)。两组小车轮流工作,一组总是停在收集区(上部位置:从冷床接收棒材),而另一组向提取小车上卸钢材,或返回停放位置或一直停放(下部位置). 每个单元通过一齿轮箱由直流电机单驱动。并配备以下传感器:两个编码器(速度和位置控制)、两个接近开关(用于位置编码器复位 DI5.4/FT_SG1_CHG_A、DI5.5/FT_SG2_CHG_B)、两个接近开关用于冷床卸料(DI5.6/FT_SG3_DISCHG_A、DI5.7/FT_SG4_DISCHG_B)、四个限位开关(电机紧急停止: DI5.8/FT_SG5_CHG_MOV_A、DI5.9/FT_SG6_DISCHG_MOV_A、DI5.12/FT_SG9_CHG_MOV_B、

DI5.13/FT_SG10_DISCHG_MOV_B)。

4.3.2.2成组输送链
成组输送链有三组,每组通过齿轮箱由交流电机驱动。为每部分配备下列传感器:一个脉冲发生器和安装在马达上的过热电偶. 成组输送链和磁性成组小车同步,这样钢材能够按要求的距离放置。成组输送链的检测元件:两个接近开关用于检测钢材在链子上(DI5.14/FC_SG1_LAYERDET、DI5.15/FC_SG2_LAYERDET)、计算机给出速度给定值到变频柜(

AO1.1/FC1_IN_SPREF、AO1.2/FC2_IN_SPREF、AO1.3/FC3_IN_SPREF)、同时监视编码器的工作电压(AI1.2/FC1_TACHO_5V、AI1.3/FC2_TACHO_5V、AI1.4/FC3_TACHO_5V)。

收集期间传送链与成组小车的运动总是同步的, 当成组完成后, 成组小车和传送链在小于冷床周期时间的短时间内移到提取区。成组小车轮流运行。 每组棒材由N根组成(在OS设定)。

成组小车从停止位置上升以后, 小车移到适当位置收集该组的根棒材, 在每个冷床周期, 通过限位开关检测到的固定横梁后一齿上的棒材被装入成组小车上, 棒材计数器N1加一,棒材装入小车以后(冷床周期开始后一恰当时间), 如果N14.3.2.3 电磁手



电磁手用于在成组区抓起棒材且正确地放在成组小车上。提供两套手指“A”和“B”在小车定位时夹持钢材。当两根棒材被同时卸下时,(双齿槽周期)两套手指同时使用,否则用一套。手指到冷床的距离可根据根据产品尺寸进行机械调整。


4.3.2.4 支撑活板
活板和磁性指有相同的功能, 它们同时应用. 它固定在冷床架上. 配备两套活板(A,B), ,用于在小车定位期间抓起棒材, 它们和磁性指一样以相同的周期工作。

检测元件有: 两个接近开关分别检测两套活板的下部位置( DI5.1/MF_SG1_FLAP1_DWN、DI5.2/MF_SG2_FLAP2_DWN) ,操作员控制(CP3): 活板升/降控制。



4.3.2.5 棒材组
该设备分成四部分: 部分包括一个电磁提取小车; 其余部分为提取小车.

提取顺序和在辊道上的输送
1 后一组成组小车步进信号和提取小车在停止位置(P1): 提取小车上升并磁化.

2 小车在收集位置: 成组小车去磁并下降.

3 成组小车在下部位置: 成组小车返回等待位置. 一个传感器( 由安装在冷床固定齿上的凸轮装置驱动)检测返回行程. 同时, 小车上升到(*1)

4 提取小车在上部位置, 来自位置变送器和个提取小车传感器的信号并加延时Ts(*2):提取小车向辊道方向前移

5 如果辊道正运行或(和)检测到上面有原料, 提取小车停在中间位置(P2)(*3).

如果辊道和夹送辊停止并且没有检测到辊道上有原料:提取小车前进至卸料位置P3, P3在辊道位置(*4).

6 提取小车在位置P3(*3): 提取小车下降.

7 组提取小车去磁并降至位置,所有小车降低, 所有提取小车返回停止位置(P1),辊道启动。

ET1有上、中、下三个位置;ET2包括ET2~ET5,只有下部位置; ET3包括ET6~ET10,只有下部位置检测. 在水平方向上, 每组小车分别有左右限检测和上料位置检测开关. 在程序中, ET动作先后有如下七步,循环做矩型运动.ET_LIFTPOSPICKUP;(2)ET_LIFTPOSUNLOAD;(3)ET_POSWAIT;(4)ET_POSCRT;

(5)ET_LIFTPOSCRTLVL;(6)ET_LIFTPOSDOWN; (7)ET_POSPARK

水平方向运动时,将水平位置给定(0,300,1460)赋给ET_POSREF, 后通过COM_CV0素的I4ORD1和I4ORD2端通讯到四个小车的传动系统,控制设备动作.

4.4 拆叠缓冷系统
该系统用于弹簧扁钢. 对弹簧扁钢来说, 只用到60m 的冷床, 扁钢需要缓慢冷却. 因此它们被组成叠状送入冷床. 当进入卸货区域以后, 扁钢被一个接一个卸下. 拆叠缓冷系统的主要设备:

(1)拆叠设备(Unstacking);(2)提升设备(lift);(3)倾翻设备(tilt);(4)升降挡板(stop)

5应用效果
该系统自97年底投运以来,运行、稳定,大大提高了其工作效率,保证了轧钢生产。

1.2.1 网络构成

整个系统由两级网络构成:主站网和从站网。两台操作站(操作站1、操作站2)、一台工程师站、两台CPU414、一台S7-300组成主站网;五个现场站与CPU414之间组成了从站网。

操作站及工程师站实质上没有任何差别,只是设置操作等级的限制,各站上的操作权限不一样。通过系统管理员的授权(密码控制)任何一个站都可实现其他两个站的所有功能。操作站、工程师站通过MPI卡接入主站网。网络协议为PROFIBUS,通讯速率可达12Mbit/s,考虑到传输距离较远(约200米),途中电磁干扰较严重,为保证通讯畅通,将通讯速率设置为1.5 Mbit/s。

两台CPU414通过PLC通讯模块(CP443)接入主站网,固化炉系统的CPU314则通过CPU上的DP口直接接入主站网。

现场站是连接PLC系统和工业现场的接口,所有的输入/输出模块都安装在五个现场站上。每个现场站上都有两块通讯模块(153-2)分别接到两台CPU414的DP口上,组成从站网,通讯协议为PROFIBUS-DP,通讯速率为12Mbit/s。

1.2.2 系统冗余

为提高系统的性,对控制系统的部分CPU及PLC通讯模块都采用了软件冗余技术,两套CPU414处理器、电源模块、通讯控制模块(CP443)分别安装在两块冗余机架上,同时各I/O站上也都装有两块通讯处理模块(153-2)。正常工作时,两台CPU一台为主,一台为从。主CPU执行控制程序,并控制着对应的通讯模块,同时不断地将需要冗余备份的数据发往从CPU;从CPU则处于热备状态,不运行控制程序,只是不停地接受数据,同时判断其自身的运行状态。一旦主CPU停止工作,从CPU立即接过系统控制权,同时主从位置互换,完成无扰动切换。

2 软件设计

2.1 系统软件

PLC系统软件选用STEP7 V5.2软件包,对于系统中的逻辑控制选用梯形图(LADDER)编程,直观、方便;对于模拟量处理和PID回路控制部分则采用语句表(STL)编程,结构紧凑而又灵活。另外,为实现软件冗余,利用SIEMENS公司专门提供的冗余软件包,它实际上是一组系统功能块,供用户在程序中调用、设置,实现用户的软件冗余功能。

上位机软件选用SIEMENS公司的Wincc V5.1组态软件。Wincc功能强大,可方便快捷地组态出各种操作界面。开放式的数据库系统为用户提供了强大的数据管理功能。

2.2 应用软件设计

根据该系统具体情况,软件设计过程中着重要考虑的是以下几个方面:

(1) 软件冗余

(2) PID算法

(3) 措施

2.2.1 软件冗余

(1) 在OB100(热启动模块)中调用系统冗余软件包中的系统功能块FC100,程序如下:

CALL ″SWR_START″

AG_KENNUNG ='A' //站名称

DB_WORK_NO =DB1 //内部数据块

DB_SEND_NO =DB2 //内部数据块

DB_RCV_NO =DB3 //内部数据块

MPI_ADR =3 //MPI地址(由硬

件组态决定)

LADDR =8189 //CP地址(由硬件

组态决定)

VERB_ID =1 //连接号(由硬件

组态决定)

DP_MASTER_SYS_ID=1 //网络地址(由硬

件组态决定)

DB_COM_NO =DB5 //冗余工作数据块

DP_KOMMUN =1 //DP—MASTER为CPU

ADR_MODUS =1 //I/0地址连续

PAA_FIRST =0 //个输出字节

PAA_LAST =3 //后一个输出字节

MB_NO =10

MB_LEN =10 //冗余的M存储区M10

-M19 共10字节

IEC_NO =0

IEC_LEN =0

DB_NO =6

DB_NO_LEN =50 //冗余的DB存储区DB6

-DB55 共55个

SLAVE_NO =3 //个从站地址

SLAVE_LEN =5 //5个从站

SLAVE_DISTANCE =1

DB_A_B_NO =DB255

DB_A_B_NO_LEN =W#16#0

DB_B_A_NO =DB256

DB_B_A_NO_LEN =W#16#0

RETURN_VAL =MW100 //返回状态字

EXT_INFO =MW102 //信息输出字

该段程序设置了软件冗余的基本信息,其中包括硬件信息、冗余备份数据的范围等。根据实际需要,这里设定了M10-M19、DB6-DB55为备份数据区。OB100在上电时运行一次,完成上述冗余约定。这里特别要注意的是备份数据的地址是连续的,否则程序将不作处理。

淄博张店钢厂50吨转炉自动化控制系统包括氧、转炉本体、汽化冷却、煤气回收(OG)、料仓、煤气站等子系统。其中气回收(OG)子系统用一个西门子SIMATIC 400站进行控制,这个站通过西门子通讯模块CP443-1挂在一个工业以太网——SIMATIC H1网上与其他站及上位机通讯。同时还各有一套工控机通过西门子网卡CP1613也挂在同一个SIMATIC H1网上,作为人机界面完成转炉自动化控制系统中气回收系统和其他系统的监视和控制。二级管理系统并入原来的工厂管控网,完成对转炉系统的管理任务。

1、 硬件组成:

气回收自动化控制系统的硬件包括:1个西门子SIMATIC 400主站(包括1个电源模块、1个CPU、1个CP443通讯接口模块和数量不等的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块);1套研华工业微机;1个西门子CP1613网卡;两个西门子ET200M从站(包括2个电源模块、2个IM153-2FO通讯接口模块和数量不等的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块)。

2、 软件组成:

气回收自动化控制系统的软件包括:bbbbbbs NT 4.0中文版操作系统、WinCC5.0软件、STEP 7V5.1西门子编程软件。

3、 系统配置(见附图):

气回收自动化控制系统中的SIMATIC 400站通过西门子CP443接口模块挂在一个SIMATIC H1工业以太网上完成控制功能,同时研华工业微机也通过西门子CP1613网卡挂在同一个SIMATIC H1工业以太网上完成监视和操作功能。其中气回收(OG)控制系统的SIMATIC 400站通过现场总线Profibus DP网挂了两个西门子ET200M从站对OG的现场设备操作。

4、 硬件描述:

SIMATIC H1网是德国西门子公司开发的一种基于TCP/IP协议的标准以太网,它的优点是连接简单、便于扩展、速度快、兼容性好。气回收自动化控制系统采用粗的同轴电缆作为SIMATIC H1网的连接介质,有效地实现了工业以太网过程中的抗干扰功能,保证了系统运行的性;SIMATIC Profibus DP网是西门子公司开发的一种基于现场总线技术的设备网,它的特点是可以在PLC(可编程序控制器)与现场设备(如变频器、工业键盘、智能仪表、分布式I/O站等)之间交换数据。气回收自动化控制系统采用屏蔽双绞线作为Profibus DP网的连接介质。SIMATIC 400站无论在控制速度、控制精度还是抗干扰性、灵活性等方面都属于较为的PLC产品,研华(ADVANTECH)工业微机是早得到推广使用的工业微机,因此煤气回收自动化控制系统选用了这两种产品。

5、 软件描述:

bbbbbbs NT是美国Microsoft微软公司在世界上应用为广泛可信赖的软件平台,因此煤气回收自动化控制系统选用bbbbbbs NT 4.0中文版操作系统。WinCC的数据库、画图、显示、历史趋势、报警等功能紧密结合,不但可以模拟出现场的实际工艺流程,还能将现场工艺状态数据快速显示在屏幕上;由操作员在屏幕上完成对现场设备的操作和监视;它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示,以便分析事故和改进工艺;它可以把数据传送到Office Excel文件和Office Access文件,从而实现报表打印和数据查询功能。STEP7是西门子公司为S7-400和S7-300系列PLC设计的编程软件,它能完成庞大的逻辑控制和复杂的调节控制;它的组织块、功能块、数据块相结合的编程思想可以随心所欲地实现各种控制要求;它的时间中断组织块可以实现短到10ms长到5s的快速中断请求;它的符号表(Symbol)可以输入中文方便进行程序注释。因此,bbbbbbs NT 4.0、W inCC5.0和STEP7 V5.1`可以说是煤气回收自动化控制系统中的三要素,共同完成了对转炉煤气回收系统的监视控制任务。

6、 数据通讯:

这里的数据通讯包括煤气回收自动化控制系统中的SIMATIC 400 PLC与其他系统的SIMATIC 400或300以及其他种类的 PLC之间,SIMATIC 400 PLC与SIMATIC ET200M之间,SIMATIC 400 PLC与WinCC之间的数据通讯。其中,SIMATIC 400 PLC与转炉等其他系统的PLC之间是通过SIMATIC H1工业以太网通讯,编程使用FC5(发送数据功能块)和FC6(接收数据功能块);SIMATIC 400 PLC 与SIMATIC ET200M之间是通过现场总线Profibus DP网通讯,编程使用SFC14(DP读功能块)和SFC15(DP写功能块);SIMATIC 400 PLC与WinCC之间的数据通讯通过SIMATIC H1工业以太网通讯,使用SIMATIC NET软件完成CP1613网卡的设置

7、炉口微差压控制的PID调节:

转炉炼钢过程中有很制对象,诸如氧气流量、压力,炉口微差压等都需要稳定的值。以前这些模拟量的调节采用智能仪表,现在用西门子SIMATIC 400 PLC就可以取代这些智能仪表,PID调节在STEP7中使用FB41(连续PID调节控制);在WinCC6.0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。

8、风机的变频调速控制

转炉煤气回收系统的炉口负压控制,以及收尘和冷凝效果,系统内和氧气的含量是否合适均与系统出口的引风机的转速调节密切相关,因此也采用一个PID调节器实现手/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。(无相关资料)

9、烟气分析仪的监测以及相关设备(三通阀,旁通阀,点火器,高压蒸汽)的控制 。(无相关资料)

10、标准化编程

标准化编程就是要使软程序的通用性和可读性强,除了开发人员外使用者也能轻而易举地理解编程思想和工艺要求。这样不但可以使编程人员缩短编制程序的时间,集中精力解决工艺上的问题;而且有利于维护人员对程序的理解,为生产保驾提供了加宝贵的经验。

编程的工作顺序:
a.根据设计图纸编制各系统的点号表(用EXCEL表格);
b.再根据点号表填写WinCC数据库;再根据点号表编制STEP7符号表(SYMBOL);
c.再根据点号表找出各控制设备的输入/输出点号,据此定义下列STEP7使用的中间线圈点号:模拟手/自动转换选择开关;启动按钮、停止按钮(对单线圈的泵或电磁阀);开启按钮、关闭按钮、停止按钮(对双线圈的电动阀);手动输出值、给定值、比例系数、积分时间(对PID调节阀);
d.再根据各控制设备的输入/输出点号和中间线圈点号编制各控制设备的手动程序;
e.后根据设计说明书编制各控制设备之间的逻辑连锁程序,即自动程序。

11、上位机设计说明:

系统概述:

淄博张店钢厂50吨转炉自动化控制系统的下位采用德国西门子公司的Step7,其上位操作站画面采用WinCC制作。该控制系统充分利用其特有功能,以工艺人员操作方便为原则,工艺画面力求清晰、简洁、实用,操作方式上追求直观、、。画面中做到与工艺有关的信息尽显其中,使工艺人员很容易的掌握。

本系统设有二个子控制站,它们分别是一文二文控制子系统、煤气回收及排放子系统、。这二个子系统共同由一个工业控制计算机监控。

设计方案:

一、 初始化画面:

该系统启动后进入个画面即为初始化画面。该画面介绍有整个转炉煤气回收系统工艺流程的操作说明的标题栏,以及自动化系统配置的标题栏、进入操作系统的标题栏。如果想了解其详细内容只需用鼠标点击相应的标题栏即可。点击“进入操作系统”的标题栏便进入系统概貌画面.÷。

二、 系统概貌:

在系统概貌操作画面中总的概括了整个转炉煤气回收系统,该画面中有主要设备的参数显示和状态显示。在画面的上面有几个小的窗口,它门分别是:当前用户登录的显示窗口、当前报警显示窗口、当前时间窗口。在画面的下面有一排控制按钮。它们分别是:登录、退出登录、修改密码、停止项目、退出系统、系统概貌(此时该文字为粉红色,这是因为当前处在该画面,其余控制画面均如此。);一文二文子系统、煤气回收及排放子系统;炉口微差压控制系统、风机调速控制系统,气体分析仪监视系统;以及历史趋势、报警记录、、生产报表、返回、紧急停车等按钮。

登 录: 当点击登录会出现登录对话框,上边是用户名称,下边是用户密码,输入完毕后点击确定系统便把用户登录到系统。用户可以利用自有的权限访问相应的画面,并修改相应的参数。
退出登录: 如果点击退出登录则您所登录的用户在系统中取消,即丧失自有的权限。
修改密码:点击修改密码可以修改当前用户的登录密码。
停止项目:点击停止项目可以终止当前控制并退出到RSVIEW32的控制画面。
退出系统:点击退出系统可以结束当前任务并返回bbbbbbS操作画面。当然停止项目、退出系统只有有权限的用户才能用。
系统概貌: 字体为粉红色说明当前处在系统概貌控制画面。
一文二文系统:点击一文二文系统进入一文二文系统控制总画面。
煤气回收及排放系统:点击煤气回收及排放系统进入煤气回收及排放系统画面。
炉口微差压控制:点击炉口微差压控制系统进入炉口微差压控制系统控制画面。
风机调速控制系统:点击风机调速控制系统进入风机调速控制系统控制画面。
气体分析仪系统:点击气体分析仪系统进入气体分析仪系统监视画面。
历史趋势:点击历史趋势弹出历史趋势选择画面。
报警记录:点击报警记录进入报警记录控制画面。
静 音: 点击可以在产生报警时取消声音。
生产报表:点击生产报表可以察应的生产记录。
返 回:点击返回可以返回到初始化画面。
紧急停车:点击紧急停车弹出紧急停车控制画面,按“确定”全线停车(每个系统有不同的急停,要特别注意)。


http://zhangqueena.b2b168.com

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