PLC在石灰窑监控系统中应用.docVIP

PLC在石灰窑监控系统中的应用!　　　　　　0 前言　　在钢铁公司中，石灰窑产出的石灰一般供炼钢和烧结使用。某钢铁公司现有的是机械石灰竖窑，由于机械石灰竖窑采用固体燃料，生产出的石灰活性度低、CaO的含量低、并且附带对炼钢有害的S、SiO2的含量较高。现代化工业的发展对钢材及质量的要求越来越高，对降低钢中的有害元素及杂质的要求也越来越严格。为了满足市场需求，冶炼高洁净钢日益受到各钢铁企业的重视。针对以上的问题，某钢铁公司根据现有的煤气条件新建一座气烧石灰窑，采用先进的机械设备和控制方法，生产出高活性度、高CaO、低SiO2、低S、低杂质的石灰供给炼钢和烧结，是必要的，也是合理可行的。　　当前可编程控制器（PLC）是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能，并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不间断运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。 　　　　1 石灰窑过程监控系统的运行环境　　根据生产工艺，石灰窑生产的过程监控部分采用典型的两级监控方式。上位机以标准的工业控制计算机（IPC）作为主要的人机界面(Human-Machine Interface)，为生产治理级，完成对下位机的监控、生产操作治理等，主要面向操作人员；下位机由Siem-　　ens SIMATIC S7-300 的PLC构成，为基础测控级，完成生产现场的数据采集及过程控制等，面向生产过程。工控组态软件Wincc(Windows Control Center)是一个集成的人机界面（HMI）和监控治理系统，它是Sie-mens公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是世界上第一个集成的人机界面（HMI）软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化过程中。本文介绍的过程监控系统共需要处理130个数字量输入点、54个数字量输出点、37个模拟量输入点和8个模拟量输出点，下面就该系统的控制要求作简要概述：　　　　（1）在生产过程中，存在大量的物理量，如压力、温度、流量等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。　　　　（2）石灰生产过程自动控制，即实现整个上料和出料过程的全自动控制，进行故障诊断，并在监控画面上显示上料批次以及出料时间。　　　　（3）煤气加压站和空气加压站的控制，煤气流量、煤气压力、空气流量和空气压力采用手操器控制，确保煤气和空气以一定的比例混合，使得窑内的气体燃烧的更充分，并对其故障实现实时报警和连锁停机控制。　　根据以上的控制要求，下面我们将详述为满足石灰窑过程监控系统所需要的硬件和软件组态。　　　　2 硬件组态　　为了满足上面提到的石灰窑过程监控系统的控制要求，在本文中我们采用西门子公司的S7-300可编程控制器，S7-300采用模块化设计，在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通信处理器CP等模块，并且可以通过接口模块实现多个机架的扩展工作方式。根据要求本系统所选用的硬件如下所示：　　（1）研华的工业控制计算机（IPC），操作系统为Windows 2000 Professional,采用Pentium 处理器，2.66GHz主频，256M内存，40G硬盘;　　（2）Siemens SIMATIC PLC S7-300,CPU 314;　　（3）Siemens SIMATIC 8*12bit的模拟量输入模块5块；　　（4）Siemens SIMATIC 4*12bit的模拟量输出模块2块；　　（5）Siemens SIMATIC 32bit的数字量输入模块10块；　　（6）Siemens SIMATIC 32bit的数字量输出模块1块，16bit的数字量输出模块1块；　　组态的主要工作是完成硬件型号参数设置、通讯模式选择、设定总线地址、传输方式、数据通讯方式等。使用西门子PLC专用编程软件STEP 7进行组态。具体的组态过程是这样的：打开SIMATIC Manager,进入STEP 7，创建一个STEP 7项目，新建S7-300工作站。选中某个站的Hardware并双击，打开硬件组态程序HW config,根据上面所选的硬件进行组态，基于硬件的组态图如图1所示。在这里要注重，由于S7－300采用的是固定槽编址，如电源模块PS 307 10A放在表中的一号槽位上，CPU插入二号槽位，三号槽位为接口模块保留，本系统中用的接口模块是IM365,从四号槽位开始可以插入最多八个信号模块（SM）、通讯处理器（CP）或功能模块（FM）,每个模块的地址在组态硬件下面的模块信息窗口中显示。