西门子6ES7322-1BP00-0AA0千万库存

西门子6ES7322-1BP00-0AA0千万库存

1  引言   
随着煤矿近年来现代化的管理水平提高，信息化建设的步伐也不断加快。为煤炭的生产、提高全矿的生产效益，保证排水系统、稳定、合理的运行。某采区泵房是主要采区泵房，担负着几个采区每小时300m3的排水任务，及时发现水泵运行系统中存在的隐患，对水泵实行数字化监控水泵的运行，同时监控泵房水仓的水位，为矿各级和职能管理部门及时准确地掌握水泵实时运行状态，对采区泵房水泵建立一套水泵监控系统十分必要。

2  系统的主要组成部分和实现的功能
泵房共有4台型号为200D43X8的多级泵，每台轴功率为334kW，扬程为344m，流量为280立方米/小时，转速为1480rpm，配套电机功率为500kW，供电电压为6000V;4台真空泵，用于水泵启动是抽真空用(自动灌引水)，限真空为8000Pa，流量:3m3/min，转速为1450rpm，功率5.5kW，配套电机功率为5.5kW，转速1440rpm。
系统主要设备组成如图1所示。

图1     系统主要设备
2.1  PLC隔爆控制箱 
本系统选用西门子公司的S7-300型可编程控制器。
S7-300是模块化的中小型PLC，采用模块式结构,它具有系统容量大、扩充方便、各种功能模块齐全、指令功能强、高速、坚固、通信能力强、操作方便等特点,特别适合于工业环境及电气干扰环境。本系统PLC由电源模块、处理单元CPU313C-2DP、以太网通信模块CP343-1、模拟量输入模块SM331、数字量输入模块SM321和数字量输出模块SM322等组成。PLC自动检测水位信号，根据水位的不同位置，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行，并根据排水压力和流量、电流、电压、振动、温度等信息判断水泵、电机等运行是否正常。
2.2  高压开关微机保护单元
高压开关采用GSB-2型综合保护装置，该装置以DSP芯片TMS320F240为CPU，采用交流采样直接测量电网二次测交流信号,具有遥测、遥信、遥控功能，配置的人机接口，可远程设置综合保护整定参数，LED数码管实时显示监测的电压、电流、有功功率、功率因数和电度参数，指示灯实时显示运行状态、分闸状态、故障状态等信息。
2.3  地面监控站
选用研华IPC610计算机，并配以上位机组态软件，动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温度、电流、电压等参数，限报警，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能，并可实现遥测、遥控功能。并配置一台UPS电源，以保证系统的连续运行。
2.4  变送器
将现场实时参数转化为可以采集的电信号。在本系统中设置有液位、温度、振动、电量、流量和压力等变送器。
2.5  通讯网络
个通讯网络:PLC与人机界面间的通讯。通讯采用MPI方式，速率为:187.5kbps两者可以周期性的交换少量的数据，在本系统中该通讯完成将PLC中处理后的现场的各种运行数据送就地人机界面显示，同时可以将人机界面输入的控制命令送到PLC，控制设备的运行。
二个通讯网络:由于现场接线比较多，将控制箱分为主控制箱与分控制箱(ET200远程终端)，两者采用Prifobus总线通讯。PROFIBUS是为全集成自动化定制的开放的现场总线系统，他将现场设备连接到控制装置，并保证在各个部件之间的高速通信，从I/O传送信号到PLC的CPU模块只需毫秒级的时间。
三个通讯网络:PLC与矿调度室间通讯。在PLC上扩展一个工业以太网模块CP343-1，并在监控计算机上安装通讯卡，如CP5613等。两者连接可组成一个比较简单的工业以太网。在本系统中该通讯完成将现场的设备状态、运行数据、故障信息等所有设备信息参数通过矿信息化的千兆以太网送到总调度室上位机，同时将上位机的控制指令送PLC。
2.6  其它执行元件
电动阀门、电磁阀、急停开关、按钮等。

3  软件设计
本系统的软件主要由2大部分组成:上位机软件和现场PLC软件。
3.1  上位机软件设计
上位机软件选用西门子公司的组态软件—Wincc6.0版，该组态软件运行于bbbbbbs环境，结合了西门子在自动化领域的技术和微软公司的软件技术，为我们提供了一种、开放的组态开发环境。在本系统中它完成实时数据处理、显示并定时记录泵房控制PLC和高压开关微机保护装置的数据，并能够自动生成运行参数的日报表、月报表和年报表;当现场设备有动作或出现故障时能够自动弹出报警画面并语音提示，给值班人员警示。允许远程控制操作时，在紧急情况下值班人员可以用自己的操作密码远程控制各水泵的运行。
3.2  下位机软件设计
下位机软件设计主要为PLC软件的设计,在本系统中为重要软件设计部分。该系统软件的开发环境为SIEMENS SIMATIC STEP7 V5.2编程软件，用模块式结构程序方式编程，这样既可增强程序的可读性，方便调试和维护工作，又能使数据库结构统一，方便WINCC组态时变量标签的统一编制和设备状态的统一。程序主要分为:通讯子程序、水泵控制子程序、数据处理子程序、保护功能处理子程序等。其中水泵启停子程序简要流程如图2所示:

图2     水泵启停子程序简要流程图

4  结束语
本控制系统投入运行来，一直稳定，故障率低，维修量小，并具有如下的优点:
(1) 自动化程度高，同时具有自动、手动控制方式, 两种方式互为备用。
(2) 合理的使用4台电机，使其循环工作，在保证有备用的情况下，延长了每台电机的使用寿命。
(3) 设备有完善的故障判断功能，可为操作人员排除故障方便。
(4) 系统的输出数据完整，准确，大的方便了管理。

 某市自来水公司为解决市区的部分供水，引进德国的资金和设备建立了一套供水工程系统.
原有系统构成：
（1）本地站,采集水厂的设备状态,采用西门子S5-115U.
（2）取水和1号加压泵站，采用西门子S5-115U
（3）2号加压泵站控制系统，采用西门子S5-115U
（4）在市内的东南西北和处和处安装了测量水管压力站，采用西门子S5-100U。用抄表的人工方式来记录设备状态

用户需求：
随着时代的进步，和对工艺的进一步的要求，要实时对各个站的管道压力、流量及各个的阀门开关的状态进行监视和控制，从而降低了故障率和提高了对此系统的反应时间，好保证城市供水。并把各个站的所有设备的数据送到监控站里，进行监控，和电子统计。

实现方案：
在水处理厂站与各个泵站和测压站之间，由于距离较远达几十公里，我们决定采用无线电通讯方式，并且因为大山的阻碍，在取水1号加压泵站，2号加压泵站控到站之间，设立了中继站进行转发。而水处理厂站与6个市内的测压站之间由于距离较近直接通过无线电通讯。
这个项目的主要问题是无线电通讯的任务，如何在已有的S5系列的设备上，加上无线电通讯呢。根据现有的实际情况，在不动原有西门子S5-115U的基础上，决定在此基础上加入西门子的Sinaut产品的ST1系列模块来实行无线电通讯。Sinaut ST1是基于SIMATIC S5的程序控制的系统，由硬件模块和软件软件模块组成。适用各种自动化的任务，完整的无线电通讯方式，允许到或近或远的地方。数据能够通过专线，或者各种PTT网络（GSM,ISDN,拨号Modem,无线电通讯等）等方式传送。
Sinaut ST1硬件包括，TIM模块(遥控接口模块，即S5-PLC通讯功能模块)，modem（ 用于数字量和模拟量相互转换）,无线电台（无线电发射装置）。软件是Sinaut TD1软件包。这样我们在STEP5的基础上，用TD1这个扩展软件包进行对硬件TIM板编程。把水处理厂站作为主站，其他站作为从站。以直接轮巡的方式逐个采集各个从站的信息，并且这样的方式只有当从站发生数据发生变化时，才进行数据的传递，大大的加快了数据的新速度和硬件设备的使用寿命。新疆石河子开发区天业化工有限责任公司（简称天业化工）于2003筹建20万t/a聚工程，其一期10万t/a聚项目已于2004年11顺利投产运行，与之配套的5万t/a片碱装置是引进瑞士博特公司的双向逆流制碱生产工艺及设备技术，在生产自动化控制上我公司采用西门子s7-300系统，依据工艺条件成功开发了编程组态系统，投产至今，自动控制系统平稳稳定。该装置为公司平衡生产、增长利润发挥着作用。

一、 工艺流程概述：

膜式法生产片碱可分为两个阶段：
（1）碱液从32%浓度浓缩至61%，这个阶段可在降膜蒸发器中进行。加热源采用中压蒸汽及二次蒸汽并在真空下进行蒸发；NaOH 经由P-1泵进入EV-1, 浓度有32%升至50%，再经P-2泵进入EV-2,浓度从50%升至61%。

（2）61%碱液再通过降膜浓缩器，以熔融盐为热载体，在常压下将碱液浓缩成熔融碱（浓度为98%），再经片碱机制成片状固碱。



二、硬件配置及网络构成：
1）　　　S7-300开发编程软件一套；
2）　　　WINCC组态软件一套；
3）　　　CP5611网卡2块；
4）　　　电源: 6ES7307-1EA00-0AA0 2块；
5）　　　CPU315-2DP 2块；
6）　　　IM153冗余组 2套；
7）通讯模块：CP342-5 4块；
8）　　　AI模件：6ES7331-7NF00-0AB0 6块；
9）　　　AO模件：6ES7332-5HD00-0AB0 4块；
10）　　　DI模件：6ES7321-1BL00-0AA0 3块；
11）　　　DO模件：6ES7321-1BH01-0AA0 2块；;
12）　　　DIN深型导轨 3条；
DELL计算机：PVI2.4G 256RAM 40G 19LCD 2台；
激光打印机：HP1300 1台


三、系统特点：

１． 工程师站和操作员站的特点

1) 充分贯彻西门子公司全集成自动化的思想，系统具有统一的通讯、统一的组态工具、统一的数据库，了传统的DCS与PLC之间的鸿沟；

2) 软件WinCC (视窗控制)为基于 bbbbbbs XP/2000操作系统的开放 型全图形化人机操作界面，具有组态灵活，操作简单的特点；

3) Win CC拥有完备的工业图形库，如阀门、反应罐、模拟传统显示仪表、 管道等, 方便了工程师设计监控系统的过程画面；

4) 人机界面具有良好的开放性， 支持以太网、Profibus、RS232、RS422/485等通讯方式，支持TCP/IP、网络DDE、ODBC、OPC、SQL、Internet等标准通讯协议;

5) 操作员界面为全汉化界面，有利于工程项目的开发、编程和调试；

6) Win CC提供特的组态向导， 详细的在线帮助，有利于在较短的时间内快速掌握;

２． 系统通信功能特点

1) MPI通信协议运行于bbbbbbs xp环境，用于上位机与控制器间的编程组态通讯；

2) PROFIBUS-DP通信协议运行于bbbbbbs XP环境，用于控制器与ET-200 扩展I/O间的实时通讯， 速度可达10M，距离可达9.6公里(电缆)或 90公里 (光缆)。

３． 控制器和I/O模板特点

1) S7系列控制器和 I/O卡件性高，MTBF在数十万小时以上（短MTBF ＝19.6年）；

2) 所有模块均有完善的自诊断功能、传感器断线监测功能、在线插拔功能，保证了系统、长时间运行，提高了系统的可用性和可维护性；

４． 控制组态软件特点

1) 系统提供完善的符合IEC1131标准组态工具，包括梯形图（LADER）、语句表（STL）、连续功能图（CFC）、顺序功能图（SFC）、结构化语言（SCL），且各种组态工具可混合使用，交叉引用非常方便快捷；

2) 系统提供近500个CFC标准功能块库，提高了系统组态效率，缩短了工程周期；

５． 冗余系统功能特点

1) 控制器冗余系统可以实现双控制器冗余切换的功能，当主控的CPU出现故障时，另一个CPU自动地接替主控CPU的工作， 切换时间为秒级。

2) 通信冗余功能包括：采用PROFIBUS-DP协议的ET200M I/O站冗余通讯接口和电缆，实现与 双控制器（CPU）的 冗余通讯；

本系统几个典型的调节回路

1． 流量-温度串级调控

为保证恒定EV-2效体浓度，保证要正常、稳定的效体温度，而效体温度又受进碱流量的影响，本回路采用串级，交叉限副调节系统，温度是整个控制过程中主要质量指标之一。在系统中以温度调节为主环，流量调节为副环，加入了量单交叉限幅，进碱量不仅仅取决于温度调节器输出信号，而且受到了流量瞬时值的限制，按照经验结论，流量值乘以经验系数作为上、下限幅值，有效地把温度控制在规定指标之内。

EV-1效体温度 、终浓缩温度均以同样控制方式。

2．流量-液位串级调控

保证稳定、适宜的效体液位，对设备使用寿命非常关键。液位高,势必对丝网、二次蒸汽管道造成严重腐蚀；液位低，会对下游的泵造成气蚀。液位的波动也将造成整个系统的震荡，操作人员不易控制，产品质量也将无法保证。采用流量-液位关联控制，效体的液位被稳定地控制在设定值。（下图是05.07.23日系统控制的液位曲线）


3．片碱机变频控制

片碱机是产品后一道工序的关键设备，以博特公司的控制理念，自主设计、编写程序，实现了瑞士博特片碱机装置国内企业自主编程组态，稳定运行的先例。本回路为一个定值单回路调节系统。其设定值根据现场实际情况需求而升高或降低，变频器的输出频率，相应增大或减小，升降转速，以“变”求“稳”。为保证过硬产品质量、设备，分别把转鼓冷却水量、转鼓机封水压作为保护连锁信号，在断水情况下紧急停车，有效的保护了关键设备。
系统各项工艺指标：

1.3.2离子膜法氢氧化钠（片状固体GB/T—1201001199—89））


通过与国家执行标准的数据比较，我公司生产的片碱浓度属一级品，其他各项数据都比品规定的指标还低；产品，离不开稳定的液位控制回路，恒定的温度调节回路，加离不开具有人性化设计理念的联锁控制。控制系统在产品生产过程中发挥了尤为重要作用，通过多半年的运行，我们加清醒地认识到，控制装置在的举足轻重，当然产品质量与博特设备及工艺技术也是息息相关。

缺点与不足

氢氧化钠在制片生产中，温度在380℃以上，属于高温强腐蚀介质，所以效体液位计寿命周期较短，自开车至今，我公司一效液位计已换1台（镍膜片）；包装系统采用机械称，半自动包装，可动件较多，故障率高，影响着装置的开工效率。我们从影响生产稳定的主要入手，将国外的设备研究、分析，通过用国产件替代，技术改造等方式完善装置，与生产实际相适应。相信通过我们的努力，瑞士博特装置越加趋于完善、加适合现场工况条件，为公司经济效益的增长发挥应有的作用。

结束语

该控制系统投用多半年来，性能稳定、运行，界面友好，操作简单，维护工作量很小，受到了操作和维护人员的欢迎；投用后，系统配置灵活，便于设计和调试，性能价格比优越，系统扩展容易且维护工作量小，是企业进行技术改造和中小型生产过程的自控系统。正常运行证明：符合预期的要求。