拉萨西门子PLC代理商触摸屏供应商

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1 引言

    莱钢轧钢厂中小型车间加热炉为步进炉，用来对连铸坯进行加热。使用燃料为高炉和焦炉混合煤气，钢坯需要经五段加热区加热到适当温度后出炉。加热炉燃烧介质各参数的稳定运行非常重要，它直接影响到烧坯的质量,并涉及着生产等重大问题。在生产过程中对加热炉炉压和温度的稳定有严格的要求，比如燃气的流量和温度等等。要想实现这些参数的稳定，并且达到较好地配比有不同的方法可以实现。炉区仪控的热工检测控制量共573点，其中模拟量输入98点，模拟量输出24点，开关量输入261点，开关量输出190点。调节回路16套，分别对加热炉的煤气、空气的流量、压力，炉内温度，换热器的保护等进行控制。

    随着微电子技术的发展，PLC产品在其功能和性能指标上都大大地丰富和完善，因此，我们就应用PLC的一些特殊功能模块和一些普通的I/O模块对加热炉的各个参数进行自动控制，包括提到的各种参数、以及通过PLC和变频器的通讯实现对变频器输出频率的控制。

2 系统构成

    本系统上选用一台上位机MASTER VIEW,一台监控站Operate Station520配以ABB ADVANT BUILD软件包，PLC部分选用ABB MASTER PIECE200/1，它具有、运行、功能较强的特点。本系统大致可以分为三个部分;

    （1） 仪控系统以及PID调节部分;

    （2） 双交叉限幅燃烧系统;

    （3） PLC和变频器的通讯部分。

    系统构成框图如图1所示。

    现仪控系统16套自动调节回路中，均采用PID调节，操作方式分为自动、手动方式，执行机构有14套电动方式、2套液动方式。操作站实行对炉子的状态监控、意外事件报警等功能。

    3.1 仪控系统的检测

    入炉煤气、空气的流量检测由管路孔板检测差压，经差压变送器转换成标准信号（4～20mA）进PLC。入炉煤气、空气的压力从管路出压口取煤气压力与大气压力比较所得差压信号，经差压变送器转换成标准信号进PLC。炉子的炉温（S型）、换热器处温度（K型）由热电偶检测进PLC。所有信号经PLC分别计算转换后，参与控制，并可在操作站显示。

    3.2 加热炉压力控制

    为保证助燃空气与煤气压力保持稳定、使炉内燃烧顺利进行，煤气和空气的压力进行控制。加热炉炉内压力过高，过低都不恰当，过高会使炉门喷火并损伤炉子设备，过低会使加热炉吸入冷空气，影响加热炉燃烧质量及效果，炉内压力的控制也很重要。

    （1） 助燃空气压力控制

    助燃空气压力的大小，是保证喷嘴正常工作的重要条件。助燃空气压力调节是PID调节。如果设定值与反馈值存在偏差，PID调节开始进行，尽可能在短时间内使偏差小。当反馈值大于设定值，经PID运算后向阀门输出控制信号，使阀门关小，于是压力下降，当反馈值小于设定值，经PID运算向阀门输出信号，使阀门开大，压力升高。

    （2） 煤气压力控制

    煤气压力控制阀主要起保护作用，煤气和空气若是出现低压，将会出现事故。所以在煤气和空气主管道上，分别装有两个低压开关，在换热器前后也各装有一个。任意一个低压开关动作，将会使煤气主关断阀都会自动关闭，停炉，保护加热炉。

    （3） 加热炉炉内压力控制

    炉内压力一般要求保持微正压控制。炉压滞后大，时间常数小，因此采用前馈—负反馈调节。系统调节方块图如图2所示。

    常温的煤气、空气通过换热器后以300-4000C进入炉内燃烧。换热器的温度不能过高，也不能过低。过高损坏设备，过低会使煤气结露，生成弱酸腐蚀换热器。
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    3.4 PlD调节

    PID调节部分共16路,包括预热段、加热上段、加热下段、均热上段、均热下段煤气、空气的温度、流量等参数的控制。PID控制主要通过PID控制单元，该单元主要有以下特性:

    （1） l00ms高速采样周期，实现了高速PID控制

    （2） 输入信号的抗干扰

    滤波器衰减输入噪音，控制输入意外干扰，使PID控制成为有效的快速响应系统

    （3） 多种输出规格可供选择

    （4） 八组数据设置

    八个数值（如设（SP）和报警设置值）可以预置在八个数据组中

    （5） 可以用数据设定器输入和显示当前值

    （6） 可以用PLC程序输入和检索数据

    同时我们通过PLC的程序实现加热炉的双交叉限幅燃烧系统控制，从而实现了加热炉的稳定运行。

    PID控制可以分为本地控制和远程控制两种模式，远程控制即通过PLC实现的控制，又有自动和手动两种方式，自动控制即由PLC进行全自动控制，不需要进行人工干预。手动控制即在上位机上给定一个阀位输出值，通过PLC对阀位进行控制。在正常情况下都是在远程控制模式下的自动状态进行，并且每个PID控制回路的SV值、PV值、OUT值都可以在上位机上用棒图显示出来，非常直观。

    同时在上位机上可以很方便地修改各燃烧介质温度、压力以及每个控制回路的PID参数，如设定值（SV）、“P”值、“I”值、“D”值，并且操作界面非常友好，操作方便。

4 双交叉限幅燃烧系统

    加热炉所用空气、煤气流量波动频繁，同时煤气的热值等因素也会影响燃烧效果。对这些不利因素，所用燃烧控制系统由温度控制和流量控制组成，在控制系统中设计了高、低选择器、系统运算单元和一些平衡换算单元，并辅有的温压补偿，加热区上下段的主副控制。
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    4.1 温压补偿

    在气体流量控制中,由于气体所处的温度、压力不同，需进行温压补偿。在本加热炉燃烧控制中，空气温压补偿设为K1计算公式如下:

    按式（1）计算出的数值K1放在AOC149中，各空气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。

    煤气温压补偿设为K2

    按式（2）计算出的数值K2放在AOC150中，各煤气流量变送器测的实际数值乘以此稳压补偿，在参与计算与控制。
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    4.2 双交叉限幅燃烧控制与实现

    炉内分预热段、上加热段、下加热段、上均热段、下均热段。煤气、空气流量调节系统共有十路，由于控制原理基本相同，现仅以均热上段的燃烧控制为例进行说明。

    （1） 燃烧控制系统原理

    在煤气流量调节回路中，炉温PID的输出A1与根据实测空气流量折算成需的煤气流量之后，分别乘以一个偏置系数K3，得到信号A2，乘以一个偏置系数K4得到信号A3，A1、A2、A3三者经过高低选择器比较，选中者作为煤气流量PID的设定值。空气流量调节回路中，炉温PID的输出B1，与根据实测煤气流量折算成所须空气流量之后，分别乘上一个偏置系数K1得到信号B2，乘上偏置系数K2得到信号B3，B1、B2、B3三者经高低选择器比较，选中者乘量补偿系数，送到空气PID作为设定值。

    其系统组成原理图如图3所示。

    在系统稳定状态时，温度PID的输出以A1送到煤气 流量调节回路PID作为设定值，以B1送到空气流量调节回路PID作为设定值。

    在负荷剧增（温测<温给）时,温度PID的输出剧增.对于空气流量调节回路,随着B1开始增加时,B1B2时,低选器选中B2,B1被中断,同时B3B1时,低选器又选中B1,B1又作为该回路PID设定值,交叉限制作用结束,系统稳定。对于煤气流量调节回路,随着煤气的增加,高选器选A1,而低选器中,开始时选A1作为该回路PID的设定值,煤气增加,A1>A2时,低选气选A2,A1被中断,煤气随着空气增加而增加,交叉限制作用开始,当A2增加到A2>A1时,低选器又选A1,此时A1>A3,使交叉限制作用结束,系统恢复稳定。负荷剧减时相反。

    可见负荷增加过程中，先开空气后开煤气，煤气和空气交替逐渐增加，从而保证充分燃烧，不产生黑烟。负荷减少时，先关煤气后关空气，空气和煤气交替逐渐减少，保证合理燃烧，不会空气过剩，带走热量。一般取:K1/K3=0.9,K2/K4=1.1。在运行时再根据炉子结构，煤气热值加以修正。

5 结束语

    该系统应用加热炉后运行稳定，也降低操作者的劳动强度，受到生产厂家的;该系统的操作也非常方便，凡是需要修改的参数都可以在上位机或者监控站上直接输入，如变频器的起/停、基准频率、每个PID控制回路的参数值等;另外，该系统价格低，投资少，降低了产品成本，效益显著。

    （一）问题

    美国Greensboro的北方布法罗污水处理工厂的计算机是占地3.5英亩，16百万加仑（MGD）的设施，1980年开始用来连接所有在线运行设备，该系统需要非常昂贵的软硬件进行升级。该市的奥斯本污水处理厂1984年使用低压膜法净化技术，占地3.5亩，22MGD，但是工厂情况不支持也不可扩展。

    （二）解决方案

    GE Fanuc提供一种可选择的解决方案，使用新90-70系列PLC代替昂贵的升级方案。这种改变只需要将所有的I/O连接到PLC。奥斯本的设备中，在新离合排水装置的设计中使用PLC技术，其后的流化床焚烧炉中也应用该技术。所有剩下的远程终端设备（RTU）的硬件都由现场传感器直接连接到PLC上。分布式PLC和PC的通讯由以太网协议完成。由于系统是基于bbbbbbs的CIMPLICITY软件，用户界面由预制屏幕开发，提供了点选式功能。此外，数据可以用可兼容的Microsoft SQL Server进行管理。

    （三）结果

    1．PLC标准件保GE支持和备件至少15年。

    2．新装置节约65%维修费用，并且缩短设备的回收周期。

    3．易处理的结构大地减少了初期安装时间。

    4．通过即时识别问题的所在，改良的诊断减少了维修费用，增加整个系统600%的故障检测，并减少50%的故障时间。

    5．可扩展为奥斯本工厂容量提供50%的增长量。

    二、简单而大众化的技术的自动污水处理控制方案

    （一）问题

为了接近预算和操作限，美国乔治亚州的Statesboro期望有基于简单而大众化的技术的自动污水处理控制方案。该技术应适用于逐流装置，以保长期使用，并节省装置的花费，此外需要提供运行时间的率和系统改变的复杂适应性。完整的厂内功能应包括：筛选、粗砾移除、泵配位、通风、净化以及紫外线。厂内功能应和远程水泵站、井站和水塔进行协调。

    （二）解决方案

    为了满足一般性技术的要求，控制系统由基于PLC的RTU构建，该PLC使用GE Fanuc 90-30系列PLC。全部厂内控制由7个RTU进行操控，RTU由使用光纤调制解调器的以太网进行相互连接。每个RTU控制的PLC为17个不同的水泵站、6个远程井站和3个高架储罐提供远程通信。每个远程RTU包括一个90-30系列PLC和小的操作接口，以进行本地的设和设备控制的操作。所有远程单元均有微波数据系统无线调制解调器接入，900MHz的许可频率。所有的PLC传递数据到PC采集系统，并使用Microsoft Excel 对历史数据进行统计分析。

（三）结果

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    1．PLC标准件保GE支持和备件至少15年。

    2．厂内和远程的普通PLC设备元件可以减少剩余部分的消耗和操作训练。

    3．对等网络PLC通信允许整体控制策略和个体工程处理的相互协作。

    4．主流技术的应用提供了有效花费计划整合服务，并允许系统增长和操作员维护。

    5．开放式系统产品特性允许类似于以太网、光纤局域网的技术以及主流申报功能。

    三、建立远程饮用水输送系统

（一）问题

    美国伊利诺斯州的Hazel Crest村，希望建立饮用水输送系统，包括多远程泵送和交接计量站、水化学处理的协调。理想的系统应整合一个调度系统来提醒待命操作进行临界操作。此外，系统需要响应复杂和变换的环境，并在长期内大地利用投资。对比而言，现有的系统基于所有权控制硬件已过时，并有物理上的缺陷和难以维护等缺点。

    （二）解决方案

    使用GE Fanuc90-30系列PLC的功能和CIMPLICITY集线器管理接口机器界面软件，新系统可提供扩展频谱无线通信。PLC到无线调制解调器的接口是采用工厂标准协议的对口仪器。在工作站，CIMPLICITY集线器管理接口软件提供详细的图表和警告能力和一个综合的逼近标准历史估计工具。此外，GE Fanuc PLC具有较高的可输出功率和可供波形系数。

    （三）结果

    1．投资收益率估计至少在2年以上。

    2．通过在线仪表检控和监视整理手册数据收集。

    3．ODBC存储的历史数据转化为标准数据库格式，考虑到“办公环境”的数据操作和报告。

    4．每日自动报告环境适应性资料。

    5．通过从任何电话线，完成监视和定位通向CIMPLICITY数据服务器，使待命操作员自由。

    6．允许远程操作访问的自动登录，作为操作员的加班工资的基础。

    7．PLC标准件保GE支持和备件至少15年。

    8．主流技术的应用提供了有效花费计划整合服务，并允许系统增长和操作员维护。

    声波切割机用于加工化纤、尼龙类布料，主要用来制作无尘拭布（洁净布），无缝缝润等产品。
    无尘布是常用于电子产品、光学仪器以及其他在无尘生产环境中制作的零部件清洁用布。无尘布柔软、弹性大、易变形。在使用中不能出现脱毛、崩布边等要求。由于该布料有着特殊的使用要求，所以对布料的分切加工也有着特殊的工艺要求。
    声波切割机是针对无尘布的特点，专门设计制造的机械。具有切口光滑、牢靠，切边准确，不会变形，不翘边、起毛、抽丝、皱折等优点。可避免的“激光切割机”存在的切边粗糙、焦边、起球等缺点。
    作为国内技术力量的PLC研发和生产厂商——德维森科技（深圳）有限公司和厂商一起从电气控制到工艺，为厂商提供了解决方案。

2、声波切割技术

    声波切割机主要有2个技术问题，一个声波的产生，另外一个就是布料的传送控制，切割。声波主要是通过陶瓷振子加上电压产生声波振动，再经增幅放大，使头刃具产生高速振动，可用来切割布料，塑料等材料。作为声波切割机中重要的一环就是实现布料的传送以及高速切割。切割机要求每次布料的传送长度一致，并且为了提高生产效率，对布料的传送和切割速度有要求。并且在切割时要求不能产生黑边的现象。由于切割机的需要非常大，所以对成本控制也比较严格。

3、德维森的声波切割机解决方案

    德维森公司针对提到的问题，提出了一个价格低廉和的解决方案：

    对主传送马达，我们采用普通的步进电机代替伺服电机，对于切割电机，采用普通的交流异步电机。其他压布挡板的控制，进，退的控制以及布料的安装等均采用气缸来控制。
    电气控制采用V80M32DR-AC/S就可以实现所有控制，并带一个简单的触摸屏来实现对布料切割长度的设置以及累计产量的统计并实现机器的启动停止控制。
    V80M32DR-AC/S为德维森科技推出的带运动控制的小型PLC，具有16个输入点以及16个继电器输出点。并且带有2路单的速度高达50KHZ的高速PTO/PWM输出单元。并有2路全功能（ABZ三相）的高速计数功能。

、概述 

    中国是纺织大国，纺织品靠，在上具有很强的竞争力，世界各地的消费者都喜欢中国产的纺织品。促成中国纺织品有许多原因，其中，纺织机械性能优良，价格，是重要原因之一。纺织机械厂在保证质量的情况下，挖潜、降成本，了许多可喜的成果。某纺织机械厂的FA609转杯纺纱机原采用国外的PLC控制，成本很高，控制系统的成本一直降不下来。由于这两年，国产PLC突飞猛进的发展，从性和性能方面都有了很大的进步。年初，该厂选用了国产中不错的凯迪恩PLC应用在FA506型环锭细纱机，经过半年多的检验，客户反映很好。9月份，该厂又把凯迪恩PLC应用到FA609转杯纺纱机中，又获得成功。 

    二、工艺介绍 

    输送带启动，左转杯先启动，经过星三角切换后，左转杯启动完毕；再右转杯启动，经过星三角切换后，右转杯启动完毕；左右分梳辊启动，然后是引纱和喂棉启动，各设备都正常启动后，进入正常运行状态。停车时按停车按钮，左右纺杯，左右分梳，喂棉都停，延时，引纱停。引纱和喂棉要用变频器调速。 

    监测的参数有：左纺杯转速、右纺杯转速、左分梳转速、右分梳转速、引纱速度、喂棉速度。 

    通过监测到的参数，要计算出以下参数：牵伸倍数、细纱捻度、细纱号数。 

    设定的参数有：星角切换时间、喂棉预停时间、棉条号数。     

    三、控制介绍 

    经过对工艺过程的透切分析，输送带没进PLC，靠按钮控制，排杂是靠左右纺杯接触器的常开点控制。手动部分移到了文本屏上操作。这样PLC选用KDN-K306-24AR，I/O点正合适。省去了使用国外加扩展的控制方式。文本屏选用KDN的文本屏。 

    FA609转杯纺纱机需要测6个速度。其中引纱速度、喂棉速度比较慢，使用普通的输入点就可以测出这两个速度。而另外四个速度比较快，需要高数计数，当时国外PLC使用的是四个边沿中断进行计数的。纺织机械厂担心国产PLC是否具有同时处理四个边沿中断这种功能。凯迪恩工程技术人员给厂家演示了同时处理四个边沿中断这种功能，厂家很满意。经过凯迪恩技术人员与纺织机械厂技术人员的共同努力，编好程序，在FA609转杯纺纱机进行调试，获得成功。 

    四、控制系统的特点 

    该控制系统操作简单，手动操作放到文本屏操作。操作面板简捷，满足工艺要求。控制系统的成本比较低。 

    精度高，用到了四个边沿中断进行计数，计算准确。 

    程序运行稳定，。 

    五、结束语 

    现在这批FA609转杯纺纱机已在纺织厂运转了两个多月，工作非常好。有意思的是这家纺织厂去年也购进了几台FA609转杯纺纱机，当时控制系统还是国外，现在这批使用的已是国产。前几台测的数据和后几台测的数据是一致的，后几台的文本显示已是四行汉字，比前几台两行汉字信息量又大了，操作便方便了。听着许多机器的轰鸣，看着挡车女工熟练工作。心中感慨：中国的纺织品世界水平，中国机械产品出口不断增长，中国有了自己的PLC，国产PLC有了很大发展，国产PLC不久的将来也会成为国人的骄傲。

    SZ系列固定式水泥散装机是由进料接头、伸缩下料套管散装头、下料锥斗、卷扬装置（包括松绳开关装置、料满控制器）、收尘系统、除尘系统、卸料阀、气源阀、闸门等零部件组成。散装机既可安装在库底也可安装在库侧同相应的卸料装置配套使用。库侧散装机使用时配备空气输送斜槽（含高压离心风机），库底散装机使用时配备短斜槽输送部分（含高压离心风机），以适应工艺布置的需要。 

    2 散装机的原理及流程 

    水泥罐车抵达位置后，按控制装置上的“下降”按钮使散装头下降到罐车入料口进入准备装料状态。按“装车”钮进行装车。此时高压离心风机工作，使物料在打开卸料电磁阀后能输送斜槽；同时气源电磁阀打开，接通气源；收尘风机同时启动，收尘电磁阀开启驱使气缸动作推动外壳内翻板并使翻板处于导通状态，此时除尘电磁阀处于关闭状态，储气罐储存气体，收尘系统进入工作状态；同时料位风机和活化灰风机打开。0.5秒后卸料电磁阀开启，驱使气缸控制卸料阀门打开进行装料。装载容器内的含尘气体通过伸缩套管中的夹层通道由收尘接口抽到配套的收尘器中，使含尘气体。 

    吸附到布袋上，工作现场可实现无尘作业。当物料装到预先调定的高度或容器已经装满时，装载容器内的物料会堵住散装头下方的风管接头，产生料满报警并自动关闭卸料电磁阀停止装料。卸料电磁阀关闭1分钟后活化灰风机关闭，再过30秒后收尘风机关闭，收尘电磁阀关闭，此时外壳内翻板处于关闭状态，除尘电磁阀打开清灰2～3分钟左右自动停止，料位风机和高压离心风机停止，气源停止。后按“上升”钮使散装头上升至预定位置。灌装结束。 

    二 PLC控制的优点 

    目前国内水泥散装机的电控部分大都是以大量的时间继电器和中间继电器组成的实序逻辑控制电路来控制各个阀门、电机的启停时间和顺序，在整个工作流程中各元器件动作很频繁，尤其是时间继电器在现场环境比较恶劣的条件下是容易损坏，故障率高。经常造成装车工作被迫中断，降低了工作效率。而采用PLC控制系统则大大避免了上述问题。PLC控制系统与继电器控制系统相比有如下优点： 

    2.1控制方式 

    继电器的控制是采用硬件接线实现的，利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。而PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，方便快捷。 

    2.2控制速度 

    继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。 

    2.3延时控制 

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    继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。

    2.4上传数据 

    现在水泥厂的自动化程度越来越高，对设备DCS的要求也越来越高，因此在电气方面我们要实现如下功能： 

    ⑴能自动实现从开启除尘器设备到水泥罐车装满的全过程。 

    ⑵运行过程中，能将各设备的运行信号反馈到中控室。 

    ⑶中控室接到备妥后可以实现远程启、停设备。 

    ⑷停车状态下，提供设备的备妥信号。 

    ⑸运行过程中若出现故障，可向中控室提供故障信号。 

    ⑹实时监控水泥罐车内水泥的多少。 

    三PLC控制的具体实现 

    基于以上几点，我们选用德国西门子公司生产的S7-200可编程序控制器作为控制，通过对其编程实现各设备的运行。系统硬件组成 

    主要构成如下：西门子S7-200系列CPU一台、数字量扩展模块EM223一台、模拟量扩展模块EM231一台，我们将各个电机和阀门的状态及控制信号接入PLC，由PLC对这些设备进行控制；EM231可接收罐车重量信号4-20mA电流信号。我们也可以将这些信号通过EM277模块按照PROFIBUS-DP协议将系统连接到全厂PROFIBUS-DP总线上，将系统升级为一个PROFIBUS-DP从站，实现中控室对散装车间的控制。