西门子6ES7231-7PB22-0XA8品质好货

西门子6ES7231-7PB22-0XA8品质好货

1、引 言 

活性白灰作为炼钢关键原料之一，石灰窑的自动化控制的水平和性直接关系到活性白灰的质量及能耗。根据实际的工况，本系统采用PLC控制技术结合模糊PID控制算法，并采用现场总线技术以及工业以太网技术来实现活性白灰回转窑生产过程的自动化。 

2、回转窑工艺及硬件配置 

2.1 工艺流程简介 

活性白灰回转窑生产工艺流程如图1所示，主要煅烧生石灰石，竖式预热利用烟气预热，回转窑采用焦炉煤气与空气燃烧比煅烧，后成品的过程。

 
图1 回转窑工艺流程图

2.2 PLC 控制系统硬件配置 

活性白灰生产主要自动化控制系统采用施耐德公司的Premium 系列PLC 进行控制，其PLC 控制系统设两个立的主机架和一个I/O 扩展机架。一个PLC 主机架控制电气系统，另一个主机架与I/O 扩展机架控制热工系统。人机接口采用3 台上位工业控制计算机。PLC 与2 台上位工控机之间采用标准工业以太网方式互连。 

其中电气系统PLC，开关量输入通道数96 个，占用83 个，备用输入通道13 个；开关量输出通道数64 个，占用46 个，备用输出通道18 个。其中，仪表系统PLC，模拟量输入总端口数80 个，占用端口66 个，备用端口14 个；模拟量输出4 口，占用输出端口4 个。 

据此对电气系统PLC 及仪表系统PLC 配置为(Schneider)PLC 的Modicon TSX Quantum 如下：主机CPU 为TSXP57303M(2)、开关量模块TSXDEY32D2K(3) 、TSXDSY32T2K(2)、模拟量模块TSXAEY810(7)、TSXAEY414(6)、TSXASY410(1)，另外配置有电源、网络、扩展等模块。 

3、模糊PID 原理分析及设计 

活性白灰回转炉燃烧系统焦炉煤气集气管压力为对象进行研究，集气管压力模糊控制结构如图2 所示。集气管压力P 为被控制量，集气管上的蝶阀开度为控制量，控制精度为50 士1OPa。该系统为恒值控制系统

1. 引言 

清梳联是纺纱工艺的道工序，完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理等任务，制成合格的棉条（称作“生条”）供精梳和并条工序。清梳联的除杂效率可达99%，是纺出品良的棉纱、化纤纱或混纺纱的基础。 

清梳联系统由一组开清棉机联合机（抓棉机、混棉机、除杂机等）和6～12台梳棉机组合而成，以抓棉喂入为尾端、棉条输出为始端对原棉进行循序加工。在加工过程中，实现各机组之间的联锁控制，保证后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，提高单机的运转效率，制出合格的棉条；其次各机组需要配备用于操作和运行状态显示的人机界面，以实现防范、故障报警和处理等联锁控制，保证生产的正确性和性。因此，从系统控制角度看，需要将整个清梳联系统当作一个整体，即采用一个PLC对整个系统进行控制，而各单元机可通过现场总线以远程I/O的方式进行控制。

2. 控制系统方案 

系统由一个主PLC（Premium）和若干个从PLC（Micro）加Magelis XBTG触摸屏组成，通过FIPIO现场总线实现远程I/O方式控制。主PLC带FIPIO通讯接口（联接各单元机）和以太网接口（联接工厂自动化系统），所有控制程序均在主PLC上编写；从PLC仅执行对主PLC的I/O映像和人机界面功能，无控制程序。

3. 控制系统简介 

Premium PLC是施耐德电气公司推出的的中型可编程控制器，采用模板式结构，具有高性、大存储容量、以及强大的系统扩充能力，开关量I/O大容量可达2048点 （本系统大为1024点） ，模拟量I/O大容量可达256路（本系统大为80路）；处理器部分采用的多处理器技术，具有的数据处理能力和处理速度（每条布尔指令0.12s）；同时，集成了伺服控制、PID闭环控制、称重系统、“”等控制技术，是面向未来的理想的自动化平台。本系统采用嵌装Ethernet 和FIPIO接口的TSXP572823M CPU。 

Premium PLC的FIPIO接口可连接多达127个从站，传输速率为1Mbps，采用屏蔽双绞线以菊花链方式与各从PLC相联；通过功能强大的PL7 Pro编程软件进行简单配置，即可实现Micro PLC （TSX3721/22 CPU模块加TSXFPP10 FIPIO扩展卡）中64个字（32个输入字和32个输出字，见下图）在Premium PLC内存中的I/O映像，这64个字的数据交换是周期性高速自动执行的，编写任何通讯程序。因此，主PLC对从PLC的远程I/O的控制可以当作对自身内存的读写操作，实现对清梳联系统的整体控制。 

Magelis XBT-G触摸屏是施耐德电气公司新推出的高性人机界面产品，有多种屏幕尺寸（5.7”～12.1”）和色彩（黑白、彩色），采用的100MHz RISC CPU技术，通过bbbbbbs环境下的VijeoDesigner VJD SPUL软件配置用户界面，可提供丰富的功能和大量数据的处理、以及与PLC的高速同步链接。本系统采用5.7”蓝屏触摸屏（XBT G2110），通过Uni-bbbway总线与Micro PLC编程端口相联。

概述 

沥青搅拌设备主要用于高速公路的建设和维护, 是一种复杂的综合配套设备，立运转部件多，工艺流程复杂。特别是用于高等级公路的设备，对沥青、骨料、粉料的计量精度和温度要求高，设备由于在野外作业，工作环境恶劣，因此对该设备控制系统性能相对要求也较高。综合考虑上述因素，采取必要的设计措施，才能满足高等级公路施工的要求。 

沥青混合料搅拌设备主要包括供料控制，温度控制，计量控制，除尘控制，成品仓控制等。其控制系统的任务是按照工艺流程顺序控制各部设备,按生产配方自动进行计量拌料。目前控制系统基本采用PC+PLC的控制模式，上位机PC主要用于下发控制指令进行生产监控与数据管理；下位机PLC负责全部的过程控制。 

2.可编程序控制器（ PLC ）在搅拌楼控制中的应用特点 

2.1 通用特点 

PLC作为沥青混凝土搅拌设备控制的元件，其性能直接影响整机的性能，因此PLC选型应注意以下几点： 

• 动态计量要求PLC运算速度快，扫描周期应在10ms以内 
• 设备控制点多，要求PLC内存要大，要有一定余量 
• 通讯速度要快，上位机画面刷新速度应大于5次/秒 
• 选用模块化PLC，便于系统扩展. 
• 在整机性能满足要求的前提下，尽量简化系统，降，提高整机的性能价格比。 

2.2 特点比较 

目前控制系统大多采用的西门子PLC，其中S7-400（S7-412）是大型PLC，CPU速度快，内存大，性能优异，但价格较贵。S7-300（S7-314C，S7-315）成本较低，但是性能有差距。 

VIPA推出的300S系列PLC是兼容西门子S7-300/400 PLC的PLC，其特点是：CPU运行速度快、内存大（2MB）、通讯接口多（具有PROFIBUS-DP主站、MPI、内置以太网接口等,并且集成了高速模拟量输入,高速计数器等端口）、编程与STEP7兼容，程序修改可直接运行,其I/O模块和附件与S7-300可直接互换使用。 

为了提高设备性能，降，我们选用了VIPA的可编程控制器,先后设计了集中式控制系统与分布式总线控制系统: 

2.3集中式控制系统 

选用VIPA-300S PLC，系统的组成为： 

• 300S-CPU：VIPA 314-6CF02 
• 300V数字量输出模板：VIPA 322-1BL00 
• 300V数字量输入模板：VIPA 321-1BL00 
• 300V模拟量输入模板：VIPA 331-1KF01 
• 300V模拟量输出模板：VIPA 332-5HD01 

2.4分布式控制系统 

选用VIPA-515S 板卡式CPU为主站, 安装在控制室的工控机内： 

现系统的组成为： 

• 500S-CPU： VIPA 515-2AJ00 
• 200V-DP模板： VIPA 253-1DP01 
• 200V数字量输出模板: VIPA 221-1BF00 
• 200V数字量输入模板：VIPA 222-1HF00 
• 200V模拟量输入模板：VIPA 231-1BD53 
• 200V模拟量输出模板：VIPA 232-1BD51 

VIPA 200V从站： 

采用200V I/O模块，安装在现场各控制箱中作为系统中的从站，对本单元设备进行采集与控制。系统采用PROFIBUS-DP现场总线通讯，实现沥青搅拌站过程控制。 

3．PLC 的程序设计 

VIPA PLC采用西门子STEP7编程软件进行编程，程序用梯形图和语句表方式编写。程序包括计量控制,温度控制,成品仓控制等。 

3.1 计量控制 

计量控制是搅拌站控制关键的部分，要求PLC A/D采集精度高,响应,称量控制准确. CPU-314ST中集成的4路AD单元, 采集速度可达170次/秒,精度为12位,可以满足工艺要求,我们利用其对石料、粉料、沥青等称量值进行动态采集,PLC根据生产配方对称量信号运算处理后，由输出模块自动控制石料秤门、粉料螺旋输送机、沥青泵等开启停止,进行计量控制以及搅拌控制等。 

程序设计了6种石料计量、3种粉料计量、1种沥青计量、１种添加剂计量.为了提高计量精度,各计量程序中编制了落差自动修正功能,计量中即有静态修正又有动态修正控制; 为了提高油石比精度,沥青计量采用二次计量方式,先按设定重量的120%称量,待骨料、粉料称量完成后，经过二次运算，再按配方进行喷洒。石料计量采用双料门控制；粉料计量螺旋采用变频器调速控制，使计量级配加准确。 

3.2 温度控制 

• 沥青混合料温度控制是关键生产工艺。控温需要燃烧器，除尘器的联动配合。 

• 石料采用燃烧器烘焙加热,温度高低由风门大小调节同时受骨料含水量等外部条件影响。PLC采用内置的温度调节功能块进行控温。 

• 除尘器负压是燃烧器燃烧效率的关键因素之一，PLC利用内置 PID功能块对负压进行控制。 

3.3成品仓控制 

• 成品仓是沥青搅拌站的重要组成部分，成品仓控制主要是运料小车的卷扬控制，运料小车根据指令在规定的时间范围内将成品料运送至不同的仓位。 

• 小车卷扬控制关键是小车的定位。功能的实现是利用 CPU-314ST中集成的4路高速计数单元配合编码器和变频器来实现。 

3.4功能扩展与兼容 

• 随着道路施工工艺的不断改进新，沥青搅拌站外围设备会不断增加，一体化控制要求PLC具有较强的可扩展性。 CPU-314ST单机架32模块的可扩容量为搅拌站外围设备的加入提供了便利的操作和的保证。 

• 沥青搅拌设备控制的智能化和人性化要求日益，过去生产的搅拌站就面临着一个控制系统改造的问题，对于旧的采用西门子PLC的控制系统应用VIPA PLC改造快捷方便，减少了硬件动和软件动。 

4．上位机软件设计 

上位机选用FameView工业组态软件，采用太网方式与VIPA-PLC通讯（100MHz），运行在bbbbbbS 2000 / XP环境下。随着客户对搅拌站工艺要求的提高上位机组态系统一般要求具有复杂的画面功能，强大的数据处理功能和实时交互的配方报表，报警功能。上位机组态系统的功能实现依赖于与PLC的无障碍快速通讯。VIPA PLC的以太网通讯模式对实现上述功能提供了解决方案。 

a) 主画面：生产流程监控和计量监控； 

在生产过程中切换到其他控制画面。 


b)控制子画面：供料控制，设备控制，加热控制等。 

c） 生产设定：生产搅拌参数设定, 存储配方和调用配方，在此系统中设计了200个配方；可随意地以文件形式另存在硬盘或软盘中。 

d) PLC状态监控：真实反映现场的I/O状态，利于故障的检查和排除； 

e)数据管理：随时记录每一循环的称量数据，数据保存SQL Server 2000大型数据库，便于汇总查询和打印打印：根据数据报表的内容，可控制打印机进行实时逐行或逐页打印； 

f)资料管理：主要是各种报警提示和维修保养相关的信息。 

5．结束语 

北京德基机械有限公司是生产沥青搅拌站的厂家，原控制系统采用西门子S7-400系列PLC。两个系统的运行速度我们也进行了对比，原S7-400系统运行时的扫描周期为7毫秒，采用VIPA-314ST CPU系统运行时的扫描周期为2毫秒，再者通讯方式由原来的MPI通讯（187.5KHz）改为以太网通讯（100MHz），既提高了通讯速度又降低了成本（省略了5611通讯卡），上位机的动态监控画面也因此显得加流畅。 

由于本系统兼容S7-300系列产品，其I/O模块占有量较高，技术成熟，既使生产过程中PLC控制系统硬件发生故障，也可以立即查明原因换相应器件，大限度的缩小在线维修时间，采用VIPA-300S PLC不但降低了成本还提升了整套控制系统的性能，使全系统的运行加、、性能优异。(end)

1．引言
某化工厂在二期扩建时，充分考虑一期工程存在控制落后，产品质量难以控制的问题。软件选用开物2000，凭借开物2000强大的网络功能和WebServer组件，实现生产全过程监控。
2．工程概述
2.1工程类型：化工系统
2.2 系统框图：

2.2工程简介
苯烯酰胺的生产包括水合、发酵、提浓、离交、结晶等过程，原生产主要靠人工手动控制，生产效率低、质量难以保证。二期扩建工程是省项目，整个生产流程均为计算机控制。利用现代网络技术，实现管理、控制的紧密结合。
2.3系统要求
系统要实现智能化的控制模式，要求操作简捷方便、界面友好美观。从生产科中控室，通过投影监视整个生产过程。办公楼各个管理办公室通过IE浏览器了解现场工况，查询和统计生产数据。

2.4系统实现的功能
（1） 实时监控功能 操作员不仅可以通过美观的界面监视、控制自己的工艺流程，而且可以浏览相关过程的生产状况。实时查看各个采集点的运行值。工艺参数设定。
（2） 数据记录功能　各个工艺数据的实时趋势曲线、历史趋势曲线记录。
（3） 报警功能 强大的分区域、分级的实时和历史报警。报警记录查阅。
（4） 户权限管理 用户分操作员、班长、工段长、系统管理员等级别。不同人员有各自的权限。实现生产管理。
（5） 分布式网络结构 各车间监控计算机和管理计算机采用分布式结构，由开物实现数据透明传输。
（6） 远程浏览和数据访问 通过WebServer实时发布现场工况数据，管理部门通过Internet访问查询生产状况、产量等数据。
（7） 报表功能 通过开物2000提供的自定义报表编辑器，完成了实时数据、班报、日报、月报、年报、产量统计报表。
3．结论和客户评价
解决了困扰化工厂的生产质量控制问题，加上、的控制技术，使工厂管理和效益迈上新的台阶。

1 引言 

现代船舶设备系统的日趋化、结构模块化。船舶机舱监测系统在远洋船舶中是一个的系统，其关系到远洋船舶、运行。它能准确地监视机舱内各种动力设备的运行状态及运行参数。运行设备发生故障时，能自动发出声光报警信号并进行报警打印记录。它还能定时地把有关运行参数进行打印制表。在自动化机舱中，设备的运行状态、运行参数值及故障报警状态都集中控制室的监视屏上，轮机人员不必到机舱去巡视，就能在集中控制室内能了解到所有设备的运行状态及其参数值，从而可以减轻轮机管理人员的劳动强度，改善工作条件，及时发现设备的运行故障，提高设备运行的性。 

为此，本文介绍了基于PLC控制的远洋船舶机舱监测系统，并开发了一套组态环境下的监测软件。 

2 系统介绍 

远洋船舶设备由主机系统、净油机系统、油柜系统、空压机系统、舵机系统、锅炉系统、废油焚化炉、发电机组、应急发电机系统以及泵等设备子系统组成，每一个设备都是24小时不间断运行，例如主机，主机系统是船舶的心脏，保证主机在航行期间、稳定运行。在此期间，监测系统要求时刻监测主机系统的转速、冷却水温度、燃油进出口温度、滑油进出口温度以及主机排气温度等，这些参数涉及到4-20mA、600℃以上的温度信号和600℃以下的温度信号，信号种类繁多，增加了系统的复杂度。其系统组成框架如图1所示。

 
图1 机舱监测报警系统组成

各种类型的传感器(开关量、4-20mA、PT100、热电阻等)采集各类信号，并不停地将这些信号送入显示单元(微机LCD)，在显示屏上显示各个监测通道的当前值;一旦有监测发生越限情况，报警信号就被送入延伸报警控制单元、打印记录单元及警报器控制单元，其中打印记录单元可以即时打印发生报警的各参数值;警报器控制单元启动室和机舱的扬声器，以此提示轮机管理人员;同时，起动延伸报置，并在公共场所、轮机长房间、值班轮机员房间等输出声光报警信号;在驾驶台的报警监视屏上也有声光提示信号输出。 

主电源和应急电源都具有自检功能;在系统发生报警后，可以在室应答，消声消闪。 

3 硬件实现 

该套监视系统包括对一台14缸的主机、三台发电机、一台锅炉、一套焚烧炉、两套空压机和一套舵机的主要工况参数显示和参数检测报警、及其它设备的运行状态指示。系统共检测118个模拟量，128个开关量。为此采用了S7-200CN PLC 226作为系统总控制器，并扩展7个16I/O的EM223 CN数字量模块，模拟量采集模块采用研华ADAM与PLC通过485总线通;监测上位机采用了研华嵌入式工控机UNO-2160，通过PPI方式组成一个网络，实现对船舶机舱设备的实时监测。其系统架构图，如图2所示。

 
图2 基于PLC船舶机舱监测系统框架图

本系统在监视与报警工作时，所有开关量模块都通过西门子S7-200CN PLC扩展模块EM223 CN采集输入，三类模拟量4-20mA、600℃以上的温度信号和600℃以下的温度信号通过ADAM采集输入，在通过485总线送入西门子S7-200CN PLC，在PLC中集中处理，然后送到上位机和其他设备，如指示灯，扬声器等。 此外，外部按钮可以发出指令通过西门子S7-200CN PLC发出控制命令，启动、停止各类泵等相应的设备。 

作为一个远洋运行船舶的系统，其主要具备以下功能： 

(1) 故障报警：当系统检测到故障时，系统发出声光报警，在应答后，系统停止声音输出，指示灯平光;报警后，指示灯灭。 
(2) 参数显示与报警的指示：在系统的软件界面上可以查阅当前被监测的参数值，并以不同颜色显示正常与否的参数。 
(3) 打印记录：系统接有一个报警记录打印机，当产生报警时，系统同时启动打印机，打印当前的报警，便于轮机管理人员查阅，与航海日志的记录。 
(4) 延时报警：当产生温度或液位等报警时，系统延时几秒后，输出报警，便于误报警。 
(5) 闭锁报警：该功能用于检修系统时，能够单个检查。 
(6) 延伸报警：系统可将报警信息延伸到各个轮机员的房间，将报警信息传送给相关的轮机管理人员。 
(7) 失职报警：当发生报警后，一段时间内没有轮机人员去应答，系统就会产生全船报警，以提醒值班人员的失职。 
(8) 功能试验：系统具有自检功能。 

4 监测系统软件实现 

在西门子S7-200CN PLC中实现的控制逻辑流程图，如图3所示。

 
图3 船舶机舱监测系统控制逻辑流程图

系统监测软件采用以bbbbbbs平台，在组态王的开发环境下实现的。组态王具有可视化操作界面，丰富的图库、高度灵活的动画连接;拥有的脚本与图形动画功能可以对画面中的一部分进行保存，以便以后进行分析或打印变量导入导出功能，支持实时、历史数据的分布式保存强大的脚本语言处理，支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布方便的配方处理，丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能仪表、智能模块的功能特点。 

本系统软件具有如下功能： 

(1) 参数列表显示，按序或分组显示所舱参数条目。包括参数序号、名称、当前值、单位、上限值、下限值以及报警状态。 并可以翻屏连续显示。 

(2) 参数图表显示，以虚拟仪表形式显示主/辅机有关参数。关于主机的排气温度、冷却水温度等;关于辅机的有发电机组有关的压力和温度等。 

(3) 曲线显示，将有关参数分实时和历史曲线分别描述，其中实时曲线随着时间的推移在界面上描写出一条相应数值的曲线;而历史曲线能让操作员随时可以查看某一参数过去2天内的参数变化情况，即可以复现其2天内的工况。 

(4) 报警查询功能是，当某一监测点发生越限报警时，系统自动弹出报警窗口，并能在该窗口中查询到该监测点的相关情况。 

(5) 用户管理功能，本系统共设三类用户，分别是系统管理员用户、轮机长用户和操作员用户。其中系统管理员用户是给机务老轨等公司管理级操作使用的，其操作权限为大，可以设置轮机长用户和操作员用户，修改相关参数，如报警上下限;轮机长用户是给船舶老轨操作使用，其操作权限为其次，也可修改相关参数;操作员用户是给船舶一般的值班轮机员使用，其无法修改有关参数和设置用户，权限。 

5 结论 

本系统主控制器采用了西门子S7 200CN PLC，其紧凑的结构，良好的扩展性能，强大的指令功能，利用485标准的通信口进行信息传送, 并自行设计相应接口而组成的船舶机舱巡回监测报警系统充分应用了该微型PLC的硬件资源，发挥了其软件优势。输入输出采用差动方式，提高了抗干扰能力，同时，主机和多台终端可以全部并联在一对双绞线上进行多机通讯，节省了传输线，所以本系统小但功能齐全，稳定性好。为用户带来大的方便;在近两年的实际运行中未出现故障，为船舶的、的航运起到了非常重要的作用，同时也为航运公司带来了经济效益。 

本文设计的船舶机舱监测报警系统适用于各种远洋船舶，经实际的运行表明，该系统性能稳定，满足远洋船舶的要求，有较高的推广。 

http://zhangqueena.b2b168.com