西门子中国授权代理商-DP电缆总代理商公司

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可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、/CAM将成为工业生产的三大支柱。
    可编程控制器简称——PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制装置。它具有结构简单、编程方便、性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用多的一种设备。认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、/CAM将成为工业生产的三大支柱。
    PLC是在继电器控制逻辑基础上，与3C技术(Computer,Control,Communication)相结合，不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制，发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。
    PLC早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大下面就其在公路交通领域的应用做一简单介绍：
    PLC型交通灯控制器
    将PLC用于对交通信号灯的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前普遍使用的“渐进式”信号灯进行控制，特别对多岔路口的控制可方便的实现。目前大多的PLC内部均配有实时时钟，通过编程控制可对信号灯实施全天候无人化管理。由于PLC本身具有通讯联网功能，将同一条道路上的信号灯组成一局域网进行统一调度管理，可缩短车辆通行等候时间，实现科学化管理。
    公路收费系统中的应用—PLC型车道控制机
    每个公路收费站，其车道机电设备配置、型号各有不同，因此用于控制这些设备的主机—车道控制器的结构也不尽相同，通用性、可维护性较差，不利于使用及维修，以PLC作为主机开发出的新型车道控制机，不仅可使其通用性、维护性得到上的改善，还可以在使用寿命、稳定性机控制功能方面获得大提高，具体叙述如下：
    1. 对棚灯及雾灯的控制
    如前所述，由于PLC本身具有时钟功能，通过软件编程，可对棚灯、雾灯进行无人化、智能控制。
    2. 对费额显示器的控制
    PLC本身具有上位机接口，可接收上位收费计算机下传的数据，而PLC具有各种译码指令，可将接受的数据转换成七段显示码，输出给LED数码管进行数据显示。
    3. 对挡车器的控制将
    PLC用于对挡车器进行控制具有以下几方面的优势。
    (1)使用寿命长：从目前反馈情况看，目前挡车器控制电路的使用寿命大部分均不足五年这与其电路设计、元器件选型、工作环境及控制方式等因素有关，是其本身无法克服的固有缺点。PLC作为工业控制单元，应用于各种控制环境，内部电路、机械结构设计为精良，所用器件均选用标准工业级产品，其使用寿命一般可保证在十年以上。
    (2)性能稳定，抗干扰性好：PLC应用于各种工业控制现场，其硬件及软件设计均考虑到各种生产环境，其电压适用范围很宽，具有强的抗电磁干扰、抗震动、抗高温、高湿等特性，性能为稳定、。
    (3)功能强大，实现灵活，可扩展性好：PLC型挡车器作为老型号挡车器的升级产品，其功能得到大增强，目前可实现的功能有：自动抬杆、自动落杆、防砸车、防砸人、各种情况的自动报警、设备保护及故障识别等。以上功能可实现各种组合，并可根据实际需要改变上述功能的控制过程及方式，并可根据使用者要求在不增加或少增加硬件的基础上开发新的控制功能。
    (4)良好的性价比：虽然PLC型挡车器的性能及功能较现有挡车器有大提高，但其成本的增加与其性能的提高并非成线性关系，所以无论将其作为整机用于新品开发，还是作为老设备改进均有其良好的性价比。
    PLC作为一门控制技术在我国已有近二十年的应用，并已从工业控制逐渐向其他行业扩展，相信随着其本身性能的不断提高，其应用领域将不断拓宽，了解及掌握这一控制技术，将使我国的自动化控制技术得到广泛的应用与发展

   1引言
    目前，使用中的北京地铁人防控制设备如：车站人防集中控制台、电动液压人防区间隔断门原地控制台、车站及区间通风道电动人防门控制柜等所采用的元件都是传统的常规开关、中间继电器、时间继电器、闪烁继电器、报警器、直流稳压电源等。其的缺点是：技术落后、元件体积大、易损坏、接线复杂、工作不稳定、故障率高、检修不便，而且，由其组成的设备体积较大，需为其准备空间较大的地下控制室，从而使得土建成本较高。
    而目前北京地铁车站的新建速度非常快，已有地铁四号线、五号线等几十个地铁站的土建工程开始动工。而且，随着我国新一轮城市基础设施大规凝设高潮的到来，全国城市地下铁道建设呈高速增长之势。其地下铁道中的新人防设备的安装与已有人防设备的改造量都比较大。因此，本文探讨PLC在地铁人防领域中的应用，拟以技术的PLC代替原地铁人防控制设备中使用的传统的继电接触器控制系统，克服其存在的缺点，提高我国地铁人防控制设备的技术含量。
    2 PLC简介
    1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上台可编程序控制器，简称PLC，并成功地应用于汽车生产线上，实现了生产的自动控制。之后，PLC作为控制领域的新技术发展，产品体积越来越小，功能越来越完善，产品新换代频繁，新产品不断出现。并成为控制领域中常见、重要的装置之一，砌叻地应用到了工业控制的各个领域。
    PLC的主要特点：PLC的软件简单易学。它采用易学易懂的以继电器梯形图为基础的编程语言，而梯形图控制符号的定义与常规继电器的展开图一致，电气操作人员使用起来得心应手，不存在计算机技术与传统电气控制技术之间的鸿沟。PLC使用简便。在PLC构成的控制系统中，PLC的输入接口可与触点式开关直接相接，输出接口与执行元件相接，即只需在PLC的端子上接人相应的输入、输出信号线即可，使用非常方便；当控制要求改变，需要变控制系统的功能时，可以通过编制修改程序实现；PLC的输入、输出可直接与交流220v、直流24v等强电相接，并有较强的带负载能力(负载电流一般可达2A)。PLC抗干扰能力强、运行稳定可*。PLC是专为工业控制设计的，在设计和制造过程中，采取了多层次的屏蔽、隔离、滤波、电源调整与保护等抗干扰措施，可在恶劣的工业环境下与强电设备一起工作，运行的稳定性和可*性较高。继电接触器控制虽然有较好的抗干扰能力，但继电器触点在开闭时会受到电弧的损坏，寿命短。而且，在较恶劣的环境下，灰尘等落人继电器内，将影响继电器铁芯的闭合，严重时．将烧毁继电器；而PLC是以集成电路为基本元件的电子设备，其内部继电g-lg无触点型。元件的寿命几乎不用考虑，目前，PLC整机平均无故障工作时间一般可达2—5万h。PLC体积小，接线少，维护方便。
    3 用PLC替代传统的地铁人防控制系统设备分析
    PLC内部有足够多的电子式继电器、定时器、计数器．通过程序控制．可以取代原控制系统中的中间继电器、时间继电器、闪烁继电器等元件；而其24V直流电源输出端子可代替原直流稳压电源向系统提供直流电压。PLC的输出端子可直接控制系统中的交直接触器线圈、电磁阀、报警器、停车信号灯等，进而控制系统的工作。由于PLC体积小、重量轻、接线少．用其取代原继电接触器控制系统中的元件后，可节省较大的元器件安装空间，使控制台体积大大缩小．从而减小地下控制室的空间，节省昂贵的土建开支。使用PLC后，还可减少大量的接线工作．并使系统调试工作简单化。还可以较大地提高系统工作的稳定性及设备的使用寿命。地铁人防控制系统中的各种指令控制信号和反馈信号都是开关型信号，而且数量不多。可选用开关量的小型PLC产品：目前．开关量的小型PLC产品价格非常，使用PLC产品还可以降低设备的制造成本。
    4 结束语
    综上所述．可编程序控制器无论在技术性能方面、经济效益方面，还是设备的工作可*性、稳定性及使用寿命等多方面均优越于继电器逻辑控制。采用PLC取代原地铁人防控制系统中的继电接触器控制．必将大大改善地铁人防控制设备的质量和自动化的程度，使我国地铁人防控制设备的技术含量大大提高；并能节省建设投资．创造可观的经济效益。

 1．概述
    某纺织机械厂使用凯迪恩PLC已在多种型号的梳棉机上定型应用。针对纺织机械智能化、集成化操作要求，客户希望通过PLC连接两台变频器，并通过文本屏设定和显示变频器参数。凯迪恩公司利用新推出的双串口CPU306EX对原系统改造，顺利实现了客户新增功能，变频器选用的是伦茨（LENZE）SMD系列。这里我们不再重复机械的工艺过程，介绍KDN-K3系列PLC与伦茨变频器通讯的过程。
2．CPU306EX双串口PLC的通讯说明
    CPU306EX带有两个串行通讯口，Port0物理层是RS232/485可选，集成了三种通讯协议：①MODBUS RTU从站协议；②自由通讯协议； ③与EasyProg软件通讯的协议。Port1物理层是RS485，集成了二种通讯协议：①MODBUS RTU从站协议;②自由通讯协议。在本应用中Port0与文本屏通讯，采用MODBUS RTU从站协议。Port1与两台变频器通讯，采用自由通讯协议。
3．伦茨SMD系列变频器的通讯说明
伦茨SMD系列变频器通讯协议是MODBUS RTU从站协议。用MODBUS通讯时，需注意以下几点：
a. 通讯线按如下方式连接：
A（PLC）→71（台变频器）→71（二台变频器）
B（PLC）→72（台变频器）→72（二台变频器）
b. 参数设定（区分大小写）：
C01：8（MODBUS通讯协议）
C25：1（通讯参数9600，8，N，1）
台变频器地址：
C09：2（站号为2）
二台变频器地址：
C09：3（站号为3）
c. 端子28要与20短接。
d. 需要设定低速、高速、加速时间、减速时间对应的寄存器如下：
设定低速段C37（4AH）
设定高速段C38（4BH）
设定加速时间C12（3DH）
设定减速时间C13（3EH）
e. 需要读变频器当前频率寄存器如下：
读频率C50（50H）
f. 采用通讯方式给变频器参数设定新值时，要对变频器执行操作。给寄存器49（31H）传参数0即可。（W49=0）
4．CPU306EX与伦茨SMD系列变频器的通讯说明
CPU306EX与伦茨变频器采用自由口通讯协议，CPU端需模拟MODBUS主站。
MODBUS数据格式如下：
通讯数据（信息帧）格式

通讯信息传输过程：
    当通讯命令由发送设备（CPU）发送至接收设备（变频器）时，符合相应地址码的从机接收通讯命令，并根据功能码及相关要求读取信息，如果CRC校验无误，则执行相应的任务，然后把执行结果（数据）返送给主机。返回的信息中包括地址码、功能码、执行后的数据以及CRC校验码。如果CRC校验出错就不返回任何信息。
地址码：就是每台变频器的站号，是的。
功能码：MODBUS通讯规约可定义的功能码为1到127。这里只用到了03和06。

数据区：数据区包括需要由从机返送何种信息或执行什么动作。
    CPU内部用了一个500mS定时器来控制通讯，每500mS读一次变频器的频率。次读个变频器，二次读二个变频器，然后再返回读个，周而复始。当文本屏要设定数据时，暂停定时器停止通讯，设定成功后返回正确信息。如果设定不成功，返回错误信息并提示重新设定。若不成功次数过5次即报警，认为PLC不能与该变频器通讯。

  如今现代化的医院需要一个日益庞大的设备存货管理以保证能给住院病人的医学。作为改良的财务结构系统同时也是初步的薪水统计系统的产物，一个能有效管理存货的现代化的设备管理系统应运而生。为了满足这个设备，MAWATEC设计了一个全自动化的存货系统。该系统的（控制部分）就来自于SIGMATEK公司。
    减少工时消耗！
    尽管有足够的存货设备，但在实际工作中还是有可能时常出现暂时瓶颈。因此，相当多的 　　工时消耗随之出现因为医务人员从近的相关部门借来所需的设备。这样通过使用设备管理系统可以减少一部分已经意识的到显著的成本和维护设备。
    设备存储模式！
    一旦使用该系统，管理系统的控制计算机就能够在现有的空间里省出10%--15%的设备存储空间，而且通过获得额外的设备以掌控出现的设备短缺的情况也变得没有必要。不需要增手，也能够24小时管理那些技术设备。该设备由单的模块箱柜组成而且箱柜与箱柜自荐能任意的组合。模式的结构保证了用户能轻易调整设备的存放空间。箱柜内的尺寸可以随着设备的高度调整，可以有效的利用空间。这样就能在原有的空间里存放多的设备。
    在工商业和教育组织中的应用！
    MAWATEC公司设计生产的计算机辅助存货系统不仅应用于医院，而且也应用在工业、商业、公共组织、学校领域内。无论什么情况下，人们同时使用技术设备、工具或者教学材料，都能使用这个有的计算机辅助系统。该存储系统也能运用于批发和零售业的存货使用和医学使用。此电脑化的设备管理系统（CMS）在2000年获得。
    SIGMATEK的PLC控制器使每个系统都能自治！
    控制器的基本标准是他的品质、性和控制部件的数据性。要保证每个系统工作时的自治性，即如果没能对下一个或者别的系统建立连接，那么存货仍然是可以使用的。虽然当计算机建立的连接时自治操作被放到PLC的缓冲区里为了在稍后的时间里使用，但他的数据还是被同步自治的，只有这个方式才能保证所有数据的。
    SIGMATEK认为PLC控制器使每个设备管理系统的，DCC 080控制器作为总线接口的标准提供给交叉连接的个体模块单元。一个芯片读卡机通过RS232端口连接为存货提供数据存储，另外，输入输出模块发信号通知每个存储位置的正确状态以及何时存储单元正在分离，所有的数据通过CAN总线被转移到主机。电脑化的管理系统能管理所有信息并且使得所有相关的数据通过基于WEB的界面获得。
    任何时候的存货信息！
    由于有特殊的软件支持，用户可以直接了解是否需要的设备由存货或者它的具体位置，因此，我们不再需要耗时的电话呼叫和长时间的搜索所需的设备。如果用户要求一个项目，那么与其相关的可供选择的项目就会立刻提供给用户。每个用户都拥有张身份识别卡，该卡通过认证码的识别判断你是否有权获得所需的设备。
    处理每条记录！
    所有的操作—从取消到恢复—都被主机记录并写进日志里，例如：原来操作者的姓名、操作地、数据的记录、设备的细节、箱柜号等等。数据的提供和恢复通过一个完整的条形码得到帮助，设备的服务和通过预定的确认被有效的协调和保存到地。因此，即使减少了成本出众的标准也能够完成。

1、 人机接口HMI

自动化控制系统软件采用SIEMENS 公司的PCS7 V5.2软件包，PLC控制系统软件采用STEP 7 V5.2版本编程，上位机HMI监控系统采用WinCC V5.1版本编程。该系统通过软件组态编程实现过程控制所必要的全部监控功能，包括浇注过程中各种设备状态和相关参数的动态显示、电气设备的CRT操作及显示、操作模式的选择以及故障报警、操作记录、实时趋势和历史趋势曲线等。从而满足工艺模型自动控制、工况监测、生产、介质消耗计量等要求，实现自动化系统的人机接口功能。


2、 基础自动化系统

由于西门子PLC具有性高，抗干扰能力强；编程方便，功能完善，易于使用；控制系统设计、安装、调试方便；维修方便，维修工作量小；适应性强，应用灵活等特点，所以该控制系统以 西门子PLC 控制装置为。该系统由公用PLC、铸流PLC、仪表PLC、切割PLC和各远程站组成，各PLC采用德国西门子公司新型的PLC S7-400、300系列产品，远程站I/O采用德国图尔克的产品，各部分PLC的主要功能如下：

公用PLC：主要完成对大包回转台及包盖的旋转、升降的控制，中间罐车行走、升降、横移对中控制，液压系统控制，切割前、切割下、切割后和出坯辊道、推钢机的控制，脱引锭装置，引锭杆存放及对中装置以及切头切尾输出装置的控制。

铸流PLC：主要完成扇形段2~13段的驱动辊升降和传动控制，夹紧辊的压力转换控制、引锭杆及铸坯位置的跟踪控制、结晶器调宽和振动控制。

仪表PLC：主要完成结晶器冷却水流量和压力的控制、二次设备冷却水、二次喷淋水的流量调节和压力的控制，以及其他过程参数的设定、采集、监视及回路调节等。

切割PLC：主要完成对火焰切割机大车行走、切割的行走、定位控制，切割下辊道的升降，切割后辊道的控制。

各远程站： 主要是根据控制功能区域的不同，把整个系统划分为分散式的控制单元，利用Profibus总线将PLC所要采集和控制的点分散到现场操作台、箱中。在现场操作台、箱内（如大包操作台、切割操作台、出坯操作台等）设置I/O站，实现分散远程控制，这样由操作台、箱通过端子外引的控制电缆可大大减少，不但系统简单,还节省投资，方便维护。


3、调速传动控制系统

电气传动采用的是西门子公司SIMOVERT MASTERDRIVES 6SE70系列的和MICROMASTER 440系列的全数字矢量控制变频调速装置。440系列的变频器主要用在火焰切割机上，其余的都用6SE70系列变频器控制。MICROMASTER 440通用型变频器由微处理器控制，并采用具有现代技术水平的绝缘栅双晶体管（IGBT）作为功率输出器件。因此，具有很高的运行性和功能的多样性，完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。

四、主要控制功能说明

1、大包回转台及中间罐车控制

装有合格钢水的钢水包，由行车吊至大包回转台钢包臂上，包臂旋转至浇注位，等待浇铸。预热好的中间罐由中间罐车运送至结晶器上方，中间罐下降，对中就位。钢水罐下降后手工开启滑动水口，钢水经长水口进入中间罐。待中间罐内钢水达到一定重量后人工打开中间罐塞棒，钢水通过浸入式水口流入结晶器内。


2、送引锭、脱引锭控制

送引锭：发出自动送引锭指令后，引锭杆存放小车向下反行，将引锭杆送入到切割后辊道上。到位后小车停止，4个对中缸推出进行对中，然后切割后、切割下、切割前辊道启动，以30米/分的速度将引锭杆送入到水平扇形段内。当引锭杆尾部离开2#光电管时，切割后辊道停止。当引锭杆头部到达1#光电管时，切割前和切割下辊道停止运转。待操作台发出确认指令后，辊道以5米/分的速度向扇形段内运行，同时安装在2、7、13段的编码器开始跟踪，扇形段传动辊逐段压下，将引锭杆夹住送入结晶器下口。

脱引锭：当引锭杆从扇形段出来到达1#光电管时，脱引锭装置将引锭头与铸坯分离，引锭杆被快速送到切割后辊道上，当引锭杆到达2#光电管时切割后辊道停止，然后引锭杆存放小车向上运行将引锭杆侧移存放，等待下一浇次使用


3、火焰切割机自动切割控制

自动状态下，红外定尺系统给火焰切割机的PLC发出信号，火焰切割机开始预压紧，并且切割运动至铸坯边缘进行定位，预热氧阀和煤气阀打开。到达定尺距离后火焰切割机的压头压下，粒化水和切割氧打开，开始切割铸坯。当切割到达切割下辊道边缘时，切下辊往下摆，待切割离开切下辊后又向上摆回到原位。1#、2#切割相遇后，2#返回，1#继续向前切割，切割完毕1#返回原位，接着切后辊开始运转，把铸坯送到下线辊道。


4、输送辊道及推钢机控制

输送辊道系统有切割前辊道、切割下辊道、切割后辊道和移载下线辊道。当火焰切割机发出切割完毕信号，切割后辊道开始正转。当2#光电管检测到铸坯时，下线辊道启动。而当铸坯尾部离开2#光电管时，切割后辊道停止。当3#光电管检测到铸坯时，下线辊道停止。接着，推钢机把铸坯推到冷床上冷却，然后快速反回，等待下一块铸坯。


五、关键技术的实现：

1、 变频调速控制技术：

大包回转台、中间罐车、结晶器振动、扇形段辊道、输送辊道、火焰切割机、推钢机等设备均采用了变频调速控制技术。PLC通过Remote I/O Scanner通讯方式将控制命令传达给变频器，同时接收变频器的状态实时反馈信息；控制程序则通过采用MOV指令将启/停、正/反转、速度给定值等命令信息以输出字的数据格式传送给变频器，从而实现变频调速的自动控制。

结晶器振动采用同调方式（振动频率随拉速的变化而变化），即根据下面的公式来控制结晶器振动的频率：F（频率）=AV(拉速)+B，其中A=20，B=80。


2、 铸流自动跟踪技术：

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90º，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，性高，适合于长距离传输。扇行段驱动辊的电机上都安装了A-B增量型编码器（1024脉冲/圈），铸流PLC根据编码器发送速计数模板的脉冲数，自动计算并完成送引锭模式、浇注模式下的二冷区配水、电机测速以及铸坯测长等全自动控制。


跟踪长度=脉冲当量X脉冲数

=传动比X编码器分辨率X脉冲数÷辊子周长



3、 红外定尺技术

红外摄像自动定尺控制系统是通过红外摄像器对红热钢坯远距离实时成像，然后将实时图像数字化处理后再传输给CPU，由CPU经系列运算和模糊识别后分辨出钢坯头，并按设定的定尺长度发出切割信号,通知PLC控制火焰切割机进行切割。该系统具备检测、控制精度高、操作维护简单等显著特点


4、液面自动控制技术

涡流传感器可连续测量结晶器的钢水液面，输出随液面高度线性变化的电压或电流模拟量，送给液位调节系统，从而实现自动控制拉坯或浇钢速度，并且使钢水液面稳定地保持在预定的高度上。因此，不但可预测并减少漏钢、溢钢等事故的发生，提高连铸机作业率，还能减少钢坯表面裂纹，保证钢坯质量。


5、大包下渣技术

大包下渣系统是利用高度智能化、自动化的平衡补偿技术，根据钢渣与钢水导电率的差异，利用电磁感应的原理出钢水中含渣量的百分数，并以声光报警的形式提醒浇注操作工及时关闭大包滑动水口，或直接发出大包水口关闭信号，来控制渣随钢水流入中包的含量，从而提高钢水的洁净度，减少除渣操作，避免水口堵塞，同时提高钢坯质量。


六、结束语

柳钢转炉分厂板坯4#机计算机自动控制系统采用西门子PLC控制系统，在实现“三电(既电气、仪表和计算机)一体化”的基础上,充分运用工业网络、现场总线技术和多媒体技术，将PLC与操作站、PLC与PLC、PLC与分布式I/O站地连接起来，实现快速、准确的控制，实现了设备的连锁启停、回路调节、报警、趋势记录等一系列功能，不但提高了钢水利用率、提高了铸坯质量、产量和连铸自动化水平，还降低了能耗，减少了故障停机率，提高了铸机作业率，同时也改善了工人工作环境，减轻了工人劳动强度,提高了工作效率。

城市生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用垃圾焚烧的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧日处理废物能力为1—350 吨，余热锅炉的热容量小，发电机组小，一般为了20 兆瓦以内。因此，垃圾焚烧发电厂的控制系统较大型电厂简单得多。一般来说，大型电厂的主机控制系统是无法用PLC 来控制的，只有一些辅机系统才用得上PLC 控制系统；但是，随着现场总线技术及微处理器性能的突飞猛进，PLC 集散控制系统已经成功应用在中型、较复杂的控制领域中，像垃圾焚烧发电厂用的PLC 控制系统就足够了，这样可以大大降低控制系统的造价。
本文将介绍广东省南海市垃圾焚烧发电厂PLC 控制系统，此控制系统由珠海市广东亚科技股份有限公司成功开发，并一次成功投入生产运行。
该集散控制系统采用Siemens S7-400 系列PLC。SIEMENS 公司的S7-400 系列PLC 是九十年代推出的S7 系列中的大型机型，具有完善的功能和强大的通讯能力，特别是PROFIBUS 是总线标准之一，得到很多厂家的支持，很有利于分布式控制系统的使用，PROFIBUS-DP 总线的通讯速率可达12Mbps。S7-417H双机热备系统和ET200M分布式I/O组成的PROFIBUS-DP总线网构成切换结构，实现在故障时无扰动自动切换，可用在性能要求高的控制系统中。但是S7-417H 双机热备系统造价相对昂贵，为了减少硬件的投资，我们选用软件双冗余（用416CPU 进行双机热备），采用分布式I/O 的Profibus-DP 现场控制总线，上位机与PLC 之间采用OSM/ESM 环形100 兆工业以太网光网进行通讯，上位机采用Intouch7.1 组态软件进行系统组态。该厂垃圾的焚烧工艺引进美国Basic公司的技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到环保要求；一期日焚
烧处理垃圾200 吨，该工艺技术在我国是有很广的推广应用。
工作原理：垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合燃烧，燃烧产生的热量由余热锅炉回收，余热锅炉产生的高温高压的水蒸汽推动汽机发电；燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出；由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入二、三级燃烧室，进行进一步燃烧，使烟气的温度高达
摄氏1000 度，并烟气在此停留时间不短于2 秒，使有毒的烟气分解，后经烟气处理设备及除尘设备（电除尘及布袋除尘）处理合格后排入大气。
本环保发电厂主要设备包括：
焚化炉锅炉两台；每台主要的技术参数如下：
·垃圾处理量： 8.33 t/h
·产生蒸汽量： 22.5 t/h
·过热蒸汽压力： 4.0 MPa
·过热蒸汽温度： 400 ℃
·炉膛温度： 980 ℃
·给水温度： 145 ℃
?? 汽轮机发电机组一套；主要的技术参数如下：
·主蒸汽压力： 3.9 MPa
·主蒸汽温度： 390 ℃
发电机，主要的技术参数如下：
·功率： 12000 kw
·出线电压： 10.5 kv
·频率： 50 Hz
·额定转速： 3000 RPM
·功率因素： 0.8
·励磁方式： 无刷励磁系统
?? 烟气处理系统两套；
?? 配套电气供配电系统,其中，
一、上位机监控系统配置如下：
共设四台操作员站，一台工程师站。其中两台操作员站用于炉．侧．设．备．的监控，包括焚烧炉、锅炉两套系统，烟气脱硫系统，除灰系统；另两台操作员站用于机．侧．设．备．的监控，包括汽机系统，制给水系统，废水处理系统，电气及其它部分。

炉侧的两台操作员站和机侧的两台操作员站均为双机热备。炉侧和机侧的操作员站之间功能立，不能互换操作。程师工作站，用于系统软件开发组态和警报顺序事件记录之用；工程师站将能够作为任一操作员站完成相关控制监测功能。工程师站、操作员站及PLC 之间采用采用OSM/ESM 环形100 兆工业以太网光网进行互连通讯。操作系统采用中文bbbbbbs NT 窗口操作系统。

上位机采用Intouch7.1 组态软件进行系统组态。人机界面主要设计有以下内容：
①系统工艺流程显示。
依据设计院提供的系统工艺流程图，按照功能组区域划分。
②顺控系统操作指导显示。
有顺控步序显示，即顺控程序步骤的状态显示，以及操作提示等。
③调节系统调节画面。
回路手操站，调节参数与参数趋势的集中显示。
④重要参数趋势显示。有实时趋势与历史趋势两种显示。
⑤汽轮机状态等参数的棒图显示。
⑥全局报警显示。
系统按照功能区分为若干个报警组，各个报警组的报警窗口分布于相应功能显示窗口的上方。全局报警显示提供集中查看系统所有报警的能力，或按级或报警组过滤查看，并具有全局报警确认。
⑦报表管理。
提供日报、月报打印功能。打印方式有：定时打印，事件驱动打印，运行人员召唤打印。提供历史报表数据查看功能。
⑧PLC 系统状态显示。
提供系统硬件网络的查错维护功能。
⑨多级地图式菜单显示。
⑩系统级别定义。
为了保证系统的操作，设计有三级权限：工程师级，操作员级，操作员级。操作员级用户可进行系统正常操作；操作员级用户除具有操作员级的功能外，还具有修改调节参数，修改时间，查看历史报表，召唤打印等功能；工程师级拥有权限，具有操作员级所有功能，还可进入开发环境进行组态修改。
二、PLC 控制系统配置如下：
分1#、2#PLC 主站。1#PLC 主站分别控制1#及2#锅炉焚烧炉；2#PLC主站分别控制汽机系统，制给水系统，废水处理系统，电气及其它部分。每个PLC 主站分别由两个CPU416-2DP(订货号：6ES74162XL010AB0)组成双机热备，通过实时冗余软件实现控制系统无扰动换，确保系统稳定运行，两个CPU 通过MPI 接口进行相互监视及数据相互备份，每个CPU 分别通过CP443-1 工业以太网通信模块与上位机通信。Siemens 的416CPU 组成双机热备，只能通过软件来实现，因此称之为软冗余，原则上CPU315 以上的CPU 都可以组成软冗余。用户必需自己编写冗余管理程序，把要冗余的数据放在特定的DB 里，每个扫描周期里主CPU 就把这些特定DB 里的数据影像到从CPU 中。软冗余比硬冗余有一个优点，就是开发人员可以自定义冗余数据库，这样就可以大大缩短在每个扫描周期中冗余数据的影像时间。
控制信号的输入及输出由相关ET200M 分布式I/O 模块完成，采用“就近原则”，以减少现场的硬布线，每个ET200M 分别有两块IM153-2 通信模块，分别与挂在DP 总线上，组成冗余的DP 总线。由于ET200M 采用是Siemens 300系列分布式I/O 模块，因此价格较为。每个ET200M 可扩展8 个IO 模块，容量可高达128 字输入/128 字输出。大传输速率为12Mbps。
这样，本控制系统就由于西门子400 系列的CPU416-2 组成双机热备，进行数据冗余，带上300 系列的分布式I/O 组成双冗余的DP 总线，这是的集散控制系统，在今后的各种环保电厂主机控制及大型发电机组的辅机控制领域中的大的推广。
CPU416 具有非凡的性能，它二进制指令的执行时间为0.08 微秒（CPU417H为0.12 微秒），大的数字量IO 或模拟量IO 高达65536 或4096 点。本集散控制系统有八千多条逻辑控制语句，30 个PID 控制回路，其中：带微分前馈控制的回路2 个；条件切换输出的回路10 个；三冲量调节回路2 个；单冲量调节回路26 个。系统实时性性要求较高。
本集散控制系统中，PLC 完成全厂逻辑顺序控制及所有PID 回路控制。其中，
I、逻辑顺序控制分下列几大部分：
1）1-2-3 级吹扫 其目的是为了确保1-2-3 级燃烧室风烟系统相关设备正
常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作。
2）引风机启动。
3）焚化炉—锅炉吹扫 其目的是为了确保焚化炉—锅炉整个风烟系统相关设备正常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作。
4）二级预热 其目的是为了提高二级温度达到设定值，是级预热、燃烧室燃烧器投入的前提条件。
5）级预热的目的是为了提温度达到设定值。
6）顺序停运。
7）燃烧器顺序点火/停运。
8）给料系统自动循环。
9）除渣系统自动循环。
10）渣坑水位联锁控制。
11）吹灰系统顺序控制。
12）锅炉保护
13）主燃料跳闸
14）料油跳闸
15）正常发电模式
16）孤立运行模式
17）汽轮机故障模式
18）化学水处理控制
19）污水处理控制II、主要PID 控制回路略举如下：
1）炉膛压力调节系统（回路号：RL-PT101）
此系统为单冲量调节回路。按系统工艺，炉膛应保持一定的负压值
（PT101），故需对引风机（PV101）进行PI 调节。为防止引风机变频器运行过大或过小，而造成锅炉熄火，调节系统中引入高、低限幅模块。
2) 干燥炉排温度调节系统（回路号：RL-TE108）
此系统为单冲量调节回路。按系统工艺，进入焚烧炉一燃室1#炉排的垃圾含有一定的水分，直接影响炉膛温度，增加1~2#燃烧器的负担。
因此，从三燃室引入混合烟气进行干燥。由于三燃室混合烟气的温度较高，故通过调节干燥风机（TV108）使干燥炉排温度（TE108）维持在设定的工作范围。
3) 再循环烟气温度调节系统（回路号：RL-TE109）
此系统为单冲量调节回路。通过调节再循环风机（TV109）使四燃室烟气温度（TE109）维持在设定的工作范围。
4) 一燃区炉膛温度调节系统（回路号：RL-TE101）
此系统为条件切换多输出调节回路。按系统工艺，焚烧炉一燃室分为起炉运行和正常运行两个阶段。在起炉运行阶段，炉膛温度（TE101）主要由
#1~#6 燃烧器的燃油量来控制，通过调节#1~#6 燃烧器回油调节阀（HV107、HV111、HV117、HV121、HV127、HV131）来维持系统对炉膛温度（TE101）的要求。在正常运行阶段，炉膛温度主要靠#1~#4 炉排上垃圾的燃烧来维持，
通过调节#1~#4 炉排的排风调节阀（HV104、HV114、HV124、HV134）（因送风机转速一定，排风调节阀可调节送风量）来控制#1~#4 炉排上垃圾的燃
烧，从而达到系统对炉膛温度（TE101）的要求。此调节过程将直接影响炉膛负压，为防止炉膛负压的减少对系统的影响，当炉膛负压突破一定值时（如小于1Kpa），对排风调节阀限幅。
5) 锅炉汽包水位调节系统（回路号：RL-LT102）
此系统为三冲量调节回路。通过采用给水流量（FT101）、蒸汽流量（FT103）和汽包水位（LT102）主信号一起对给水调节阀（LV102）进行PI 调节，使汽包水位保持在设定范围内，以适应锅炉的蒸发量。
6) 过热蒸汽温度调节系统（回路号：RL-TE119）
系统将减温器后蒸汽温度（TE116）作为前馈信号引入调节，与过热蒸汽温度（TE119）主信号一起对减温水调节阀（TV119）进行PI 调节。
7) 汽机前压调节系统
此系统为条件切换输出调节回路。正常发电时，利用汽轮机与旁路系统平衡配置，通过汽轮机同步控制器调速汽门来调节主汽门前压力（PT302），使其稳定在工作压力左右。当发电机甩负荷时，控制旁路蒸汽调节阀（PV302），退出自动状态。
8) 减温减压器温度调节系统（回路号：RL-TE327）
减温减压器共有两项调节任务：调节喷水量维持减压后蒸汽温度在工作范围；调节减压阀的开度维持减压后蒸汽压力在工作范围。
本调节系统通过减温水调节阀（TV327）来调节减温减压器后温度
（TE327），使其稳定在工作温度左右。
9) 减温减压器压力调节系统（回路号：RL-PT325）
此系统为条件切换输出调节回路。在低负荷状态时，本调节系统通过调节蒸汽旁路调节阀（HV302）来维持减温减压器后压力（PT325），使其稳定在设定工作范围。当处于甩负荷状态时，调节系统来调节蒸汽调节阀（PV325）。
10) 低压分汽缸压力调节系统（回路号：RL-PT326-327）
此系统为双调节器条件切换单输出回路。低压分汽缸的蒸汽：在正常发电模式下来自汽轮机的抽汽；当发电机处于甩负荷状态或汽轮机故障状态时，则来自于主蒸汽经减温减压器后的一部分蒸汽（而另一部分蒸汽则进入高压冷凝器）。本调节系统根据系统要求，通过调节蒸汽调节阀来合理的分配这两部分蒸汽。
当高压蒸汽冷凝器的压力（PT327）小于0.2Mpa 时，调节系统通过调节蒸汽调节阀（PV326）来维持低压分汽缸压力（PT326），使其稳定在设定工作范围。当高压蒸汽冷凝器的压力（PT327）大于0.2Mpa 时，调节系统通过调节蒸汽调节阀（PV326）来维持高压蒸汽冷凝器的压力（PT327），使其稳定在设定工作范围。
11) 除氧器液位调节系统（回路号：RL-LT404）
此系统为条件切换输出调节回路。正常发电模式时，大量的凝结水由凝汽器通过低加直接送回到除氧器，不通过蔬水箱，除氧器的补给水通过调节进水调节阀（LV304_1），实现除氧器液位（LT404）的恒定。当汽轮机故障状态时，大量的凝结水从高压冷凝器聚到蔬水箱，除氧器的补给水则通过蔬水箱输送，除氧器液位（LT404）通过调节进水调节阀（LV304_2），实现液位的恒定。
该PLC 集散控制系统经两年多的运行证明，各项技术指标均达到水平，主要表现如下：
（1）燃烧 垃圾在炉排上与空气混合均匀燃烧充分，垃圾燃尽率高。
（2）回热 余热锅炉分布在主炉膛和烟道中，可充分吸收垃圾燃烧热量， 正常燃烧热效率80%以上，即使水份很大的生活垃圾，燃烧热效率也在70%以上。
（3）处理垃圾范围广泛 能够处理工业垃圾、生活垃圾、医院垃圾废弃物、废弃橡胶轮胎等。
（4）运行维护 炉排采用了整块设计维护量小；自动控制水平高，运行人员少。
（5）性高 经过近2 年运行表明，此焚烧炉故障率非常低，年运行8000小时以上，利用率可达95%以上。
（6）排放物控制水平高 由于采用二级烟气再燃烧和的烟气处理设备，使烟气得到了充分的处理。经长期测试，烟放物中CO 含量1—10 PPM，HC 含量2—3 PPM，NOx 含量35 PPM，符合欧美排放标准。烟气在二、三级燃烧室燃烧时温度达1000℃，并且停留时间达2 秒以上，可使基本分解，烟气中的含量为0.04 ng/m3，远欧美标准0.5 ng/m3。