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西門子plc與HMI數據交換在高爐行業的分布式plc控製係統設計應用

作者:plc小王 來源:西門子plc 發布日期:2019-06-17 13:55 閱讀: 二維碼分享

    目前工業中通訊有很多種。西門子plc支持以太網和PROFIBUS都是可行的。那就要看西門子plc與HMI數據交換放在那個地址或者寄存器中了,一般的說明書中都有。今天就以西門子plc實例整理以下說明,希望對你有幫助!  

        分布式plc控製係統設計通常用於當前的高爐自動化控製中。這種方案具有現場布線多,施工量大,調試周期長的特點。鑒於高爐自動化的設備特點,係統控製方案由“模擬現場總線控製; “分布式plc控製係統”,更適合高爐自動化控製係統。

  一、仿現場總線控製概念

   該係統采用傳統的布式I/O結構,用於高爐體儀表和爐膛設置,熱風爐,氣體淨化(袋)係統采用模擬現場總線方式,框架式配料係統。這樣,上述三個係統根據係統中的單個單元進行現場小型PLC控製和電氣控製,單功能控製和電氣操作由現場PLC完成,生產過程過程協同控製由上級PLC實現。現場西門子plc子係統和上位總PLC通過以太網通訊連接。

  二、方案的提出基礎和可靠性分析:

  該方法的呈現基於現場設備的特征。從功能和分布的方麵來看,它分為兩類:

  1:適用於分布式plc控製係統的設備 ***類是許多單一功能組件或設備的係統。該類具有該裝置的單一和不同分散功能的特征。同時,這些設備具有複雜的控製係統,不適用於控製係統和現場設備。

  2:該係統由許多具有相同功能的設備組成。它們在高爐生產的總體框架下統一,並且它們相對獨立,每個子單元是一個完整的小係統。如框架罐成分,氣體淨化(袋),熱風爐。這些設備適用於模擬現場總線控製。以下是詳細說明:

  2.1熱風爐係統: 高爐熱風爐係統主要由多個(一般為3~4個)熱風爐組和燃燒空氣設備組成,共用閥門實現高爐熱風供應。在熱風爐係統中,每個單元具有相同的設備組成,每個熱風爐是一個完整的獨立功能單元,可以實現燃燒爐和供氣的任務;同時他們統一了熱風爐的生產過程在聯合工作下,高爐的熱風供應工作完成。此外,每台熱風爐的配置對於儀器和電氣設備都是相同的;

  2.2氣體淨化(袋)係統: 該係統由幾個袋和主設備組成,完成高爐煤氣的淨化,並為熱風爐提供清潔氣體。組合物中的每個袋子都是一個完整獨立的功能單元,具有相同的設備組成,可以實現淨化,反吹,灰化和充氣的任務;同時,在袋係統中統一淨化高爐煤氣,熱風爐在生產過程中輸送清潔氣體。

  2.3框架式配料係統: 該係統由輸送帶組,液壓站和進料設備組組成,實現高爐配料功能。進料設備組由筒倉,進料器,進料振動篩,量箱和液壓閘除塵閥組成,完成獨立的物料篩選,計量任務,進料功能,工程除塵。 正是由於上述三個係統的這些特性,提供了三係統仿製現場總線控製模式的應用前提。因此,與高爐爐體儀器和爐子設定設備的控製係統一起,形成“高爐模擬現場總線控製加上分布式plc控製係統的自動控製係統”。

  3、係統的硬件實現 該係統的整體自動化配置仍保留現有結構,使用三個CPU,由高爐爐體,高爐進料和熱風袋係統控製。高爐爐體采用分布式plc控製係統,高爐進料爐控製設備控製部分(含液壓站)采用分布式plc控製係統,高爐進料箱架料槽配料采用現場總線模式和熱風爐。而布袋采用仿製現場總線方式。如下內容:

  3.1框架罐配料: 主爐CUP與爐設定設備共用,並根據倉庫組的數量設置相應的S7200PLC子站。每個子站通過通信與主站CPU交換數據。

  主站功能:

  變電站功能: 在每個變電站中,實現了振動,測量,卸載和除塵的功能;同時,接受主站的控製指令:測量相關設定值和合作成分指令,同時做出相應的響應。每個子站都配有獨立的控製箱,集成了PLC控製係統,低壓控製係統和儀表測量係統。每個控製箱都放在現場。同時,皮帶組是一個單獨的變電站。 該係統具有以下S7200變電站: 11套振動材料子係統(現場14個測量室) 皮帶輸送機係統:1套

  3.2子站通過通信與主CPU交換數據。

  主站功能: 隻有按照生產過程的說明完成工作的發布,如:完成工藝參數的發布,發布包合作指令(如機櫃之間的供氣開關),各種分發布功能(如反衝,卸載),公共閥門發出通氣功能命令,並發出灰化係統設備的工作指令。

  變電站功能: 每個PLC係統獨立完成袋體的淨化,供氣,反吹和灰化功能。每個子係統根據主站的指令進行響應並完成特定控製。每個子站都配有獨立的控製箱,集成了PLC控製係統,低壓控製係統和儀表測量係統。每個控製箱都放在現場。 該係統具有以下S7200變電站: 10套袋體係統(現場10袋) 公共閥門子係統1套 灰係統1套

  3.3熱風係統: 使用與氣體淨化係統相同的主站CPU,並設置熱風爐單PLC係統,普通閥係統,燃燒空氣和液壓係統變電站。子站通過通信與主CPU交換數據。

  主站功能: 隻有按照生產過程的說明完成工作的發布,如:完成工藝參數的發布,釋放熱風爐合作指令(如供氣切換),釋放各種熱風爐子功能(如爐子,陰燃爐,吹掃),燃燒空氣鼓風機開始切換,液壓係統開始切換。

  變電站功能: 每個PLC係統獨立完成袋體的淨化,供氣,反吹和灰化功能。每個子係統根據主站的指令進行響應並完成特定控製。每個子站都配有獨立的控製箱,集成了PLC控製係統,低壓控製係統和儀表測量係統。每個控製箱都放在現場。 該係統具有以下S7200變電站: 熱風爐單變電站4台(4個熱風爐) 燃燒試驗站1套 液壓站變電站1套

  3.4係統網絡結構 係統的網絡結構如下圖所示。圖1顯示了整個係統的網絡結構,圖2顯示了子係統的網絡結構。

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  圖1:總係統網絡

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  圖2:子係統網絡結構

  4、係統的軟件實現 這樣,它不會給係統控製程序的編寫帶來困難。不同之處在於,在實施過程中,根據具體控製的設備組(如振動材料組,袋體,熱風爐)進行相應的功能塊分配。因此,該編程方法還便於類似現場總線模式的編程。 在具體應用中,原始程序中的功能塊實際上已固化到現場的S7200中,過程控製程序保留在上部PLC中。 (有關詳細信息,請參閱有關西門子成為手動功能塊的部分) 因此,仿製現場總線的使用不會造成編程困難,仍然可以使用成熟的程序。

  三、電氣係統配置和結構

  在plc控製係統中,設備采用傳統的控製工藝方法,用於熱風爐,袋除塵,框架箱配料,配電室配電,現場控製和操作。

  1、現場控製櫃的設計 現場控製櫃采用雙層防雨防腐門結構,操作區域設計在櫃門上,使用防塵原件或防塵防水。同時,為了進行維護,維修和保養,機櫃配有低壓照明和維護插座。 操作區域:用於設計放置在控製櫃中的設備的手動操作元件(其他設備控製仍由本地盒控製) 電磁控製區:子係統中電磁設備的完整初級配電和二次電磁控製。 西門子plc控製區:完整的西門子plc係統模塊和電源,輸入輸出隔離。為了減少電磁幹擾,PLC供電點采用直流模式,隔離變壓器用於電磁隔離。對於輸入和輸出,使用繼電器隔離,並根據需要隔離模擬量(因為現場主要部件直接進入現場控製櫃,幹擾很小,所以適當時選擇自由裁量)。

  2、現場控製櫃的安裝 由於現場空間和設備分布,現場控製櫃的安裝應考慮到現場的空間要求。電氣控製應首先讓位於空間機械操作的便利性,並且方便機械操作。因此,你應該選擇一個寬敞的空間。如果空間合適且不符合電氣安全要求,請在電氣櫃中采取措施或采取其他措施。

  2.1項目中電氣櫃安裝位置的設計

  2.1.1袋係統:係統控製櫃由10個箱櫃控製櫃,1個歧管閥控製櫃和1個灰控製櫃組成。

  (1)箱式箱控製櫃:設計安裝在箱式係統的二層平台上。這是中灰平台。同時,在箱體上設計了袋卸裝係統的本地操作。袋體的其他設備(支氣管到閥門,方形閥門)是單獨設計的現場控製,並引入袋控製櫃。

  (2)主管閥現場控製櫃:安裝在外網平台上。外部網絡平台上的燃氣管閥(主管閥,熱風爐閥,外網閥)的操作裝置設計在櫃門上。淨氣體和廢氣排放閥由現場箱控製並引入主閥控製櫃。

  (3)防灰櫃:設計安裝在灰加濕器平台上。所有灰化的設備都位於機櫃門上。

  2.1.2熱風爐係統包括以下:

  (1)熱風爐現場控櫃:它包括熱風爐的燃燒閥,燃氣切斷閥,燃燒空氣截止閥,氮氣吹掃閥,以及熱風閥的控製和操作。上述設備設計用於在門上操作。熱風爐的冷氣閥,充氣閥,煙氣閥和廢氣閥均勻設計。操作箱放置在閥門附近,並引入熱風爐的單個控製櫃。

  (2)燃燒風機閥控製櫃:所有燃燒控製風機供氣管閥(燃燒風機出口閥,風機供氣切換閥,燃燒空氣釋放閥)本機控製裝置設計在機櫃上。

  (3)液壓站控製櫃主要完成液壓本身信號的采集。根據具體情況,可以在控製室或液壓站中進行設計。同時,機櫃還包括一個普通閥(回流修複閥,混合空氣閥)

  2.1.3框架式油箱配料係統:包括10個礦用倉庫振動配料控製櫃,1個焦炭倉振動配料控製櫃,1個輸送帶控製櫃,1個液壓站控製櫃。

  (1) 礦用倉庫振動配料控製櫃:控製櫃包括礦箱料鬥,振動篩,鬥式計量,倉庫切割閘門,振動除塵閥設備的控製和操作。本地操作設備設計在櫃門上。

  (2)現場配料控製櫃,本地操作設備設計在櫃門上。

  (3) 輸送帶控製櫃:控製櫃包括返回焦點,返回角度,返回礦井,返回角度和采礦帶等設備的控製和操作。本地操作設備設計在櫃門上。 (根據具體情況,可以在控製室或液壓站中進行設計。 上述三個係統中的控製櫃電源取自相應的控製室配電盤,PLC通過通信電纜與中央控製室CPU串聯。

  四、西門子plc與HMI數據交換優點

  由於該解決方案的特點是每個功能設備都用作單獨的係統並使用單獨的機櫃,因此它具有以下優點:

  1、減少項目總投資: 在這種方案下,控製櫃和控製室之間隻有兩根電線:一根電源線和一根通信線。因此,可以節省很多錢。

  (1)在材料方麵有很大的節省,有原來的幾百根信號線換為一根光纖,大大節省了成本,電纜:無論是電源線還是控製電纜,都可以節省近50%或更多。 橋梁:無論是從控製室還是現場,都不再需要安裝大型橋梁或樹幹,可以統一成200個小型幹線,大大減少了鋪設儀表的數量。

  (2)節省安裝成本:在此方案下,由於橋梁和電纜的使用大大減少,安裝,布線和校準的工作量大大減少。因此,施工時間短,人數少。將工作時間減少約60%。它可以提前有效地投入生產時間,並利用時間創造更大的利益。

  (3)可以單獨在本地完成編程。在控製室中,有大量的控製櫃分為兩個(一個用於主電源櫃,一個用於配電櫃)。因此,在土木建築方麵,基礎設施投資大大減少。

  2、分散控製為工作帶來方便

  (1)調試方便 由於控製的分散,係統可以分成較小的單元進行調試。

  (2)抗幹擾能力強

  (3)控製風險低,可靠性高 由於控製是分散的,大大降低了整個係統因單個設備或設備故障而關閉的可能性,提高了係統的可靠性,並且可以充分保證係統的連續運行。同時,由於主站cpu的工作量大大減少,工作壓力降低,使設備運行時更加可靠。

  (4)易於維護和檢修 由於分散控製,控製組件可以在係統操作下單獨修理和維護,而不必安排高爐進行大修。

       總結:以上就是西門子plc與HMI數據交換在高爐行業的分布式plc控製係統設計的說明實例,希望對大家有幫助。丝瓜视频app官网下载為客戶提供量身定製的自動化解決方案,西門子plc,三菱plc,歐姆龍plc,人機界麵係列產品是專業的自動化控製係統集成服務商.歡迎來電谘詢訂購!


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