陕西西门子PLC总代理商

陕西西门子PLC总代理商

一、引言
　　　　PLC已广泛应用于大中小型炼铁高炉。淄博金岭铁矿于2004年建造的300 m3高炉采用了自动化控制技术，现已顺利投产，并达产。
　　
　　二、 系统组成
　　　　金岭300 m3炼铁高炉的自动化系统的组成主要包括：槽下上料、高炉本体、热风炉和干法除尘，这几个站决定着炼铁炉自动化的成败。之外，还有风机房信号采集，是与槽下上料PLC通过Profibus现场总线通讯。四者为各自独立的系统，以工业以太网建立联系，实现工作站之间、上位机之间数据的传递。
　　

　　网络结构示意图
　　

　　网络组态
　　三、系统配置
　　
　　1. 系统应用软件：
　　操作系统bbbbbbs 2000
　　监控软件WinCC 6.0
　　编程软件STEP 7 V5.2
　　
　　2.系统硬件配置：
　　　　各个工作站的硬件大同小异，都是采用SIMATIC 300 CUP 和S7-300 I/O模板、通讯模板、电源模板、连接模板等构成。只是根据I/O点的数量、程序量的大小、处理能力、现场信号类型和现场设备限制等，配置稍有差异。
　　　　高炉主站控制站采用S7-300 CPU配置为：CPU 416-2DP,以太网通讯模块为CP443-1,300系列I/O模块，四个I/O机架，插有CPU模块的机架为本地机架，另四个为扩展I/O机架，通过PROFIBUS-DP协议串行连接，其中三个放在槽下值班室的一个PLC控制柜内，槽下/炉顶/卷扬各设备相应的控制信号分别引入这三个机架中的I/O模块，本体配置一个扩展I/O机架，放在高炉值班室的一个PLC控制柜内，本体各设备相应的信号分别引入这个机架中的I/O模块。热风炉配置本地一个，远程机架两个，采用S7-300CPU,配置为：CPU315-2DP, 以太网通讯模块为CP343-1,300系列I/O模块进行检测和逻辑控制，干法除尘控制站设一个主站，一个I/O站，与加热炉配置相同。
　　

　　槽下上料PLC配置图
　　　　上位机采用研华工控机:奔腾 PIV2.6GHz主频，256兆内存，40G硬盘，网卡10/100M自适应/3C905；21英寸高分辨率彩色纯平显示器。
　　
　　需要注意的问题：
　　　　1.各个机架能插入的模块数，一方面受采用的安装导轨的长度及模块的宽度总合限制，另一方面受它们从S7-300PLC背板总线取得电流值的限制。
　　　　2．S7-300PLC模块的排列次序为SM/FM/CP.
　　
　　四、系统的软件编程
　　　　利用SIEMENS STEP 7编程软件对系统编程。首先，用STEP 7软件对系统进行硬件组态，然后再用STEP 7软件编程，允许结构化的程序，也就是说可以将程序分解为单个的自成体系的程序。我们把控制程序分解成若干个部分——控制功能块FC，后通过系统组织块OB，调用控制功能块FC，来实现整个系统的功能。
　　

　　热风炉程序
　　

　　组织块OB
　　
　　采用这样的结构的优点：
　　1、对大规模的复杂的程序容易理解。
　　2、可以对单个程序进行标准化。
　　3、组织程序简化，便捷。
　　4、有利于整套控制系统的调试、维护。
　　
　　五、监控画面的设计
　　　　操作系统采用bbbbbbs 2000，监控软件采用功能强大的WinCC 6.0软件。用户可在各操作站方便地获得实时过程信息，进行交互操作，作出更快更有效地决策。WinCC 不仅包含大量图形工具，使用户能够快速简单地开发系统，而且提供了工业界为强大的功能，包括实时过程监控和监督控制，报警和报警管理，历史数据，统计过程控制，基于用户的安全系统，方便的系统扩展，网络等。
　　　　以槽下为例： 该站监控系统完成的工作有:通讯配置，过程数据库产生，过程数据库构造，历史数据分配，记录及存储。可制作必要的工艺显示画面、上料系统设备动作画面、配料料单、操作画面、强制画面、历史趋势画面、数据显示画面、棒图显示画面、报警画面及声光报警功能。槽下和炉顶工艺流程尽量显示在一个工艺画面中，同时显示本体主要的控制参数。料单画面可进行装料程序选择及设定、炉料称量值的设定及显示、备料状态和放料状态显示及强制。所有的显示和人机对话都是汉化的。操作人员可在不影响生产的情况下调出本站的数据显示或其它站的数据显示

包钢220吨转炉自动化控制系统包括氧枪、炉本体、散料铁合金、汽化冷却、烟气回收(OG)、地下料仓、煤气加压站和副枪共八个子系统。每个子系统用一个西门子SIMATIC 400站进行控制，这八个站通过西门子通讯模块CP443挂在一个工业以太网——SIMATIC H1网上。同时还有八套工业微机通过西门子网卡CP1613也挂在同一个SIMATIC H1网上，作为人机界面完成转炉自动化控制系统的监视和控制。二级管理系统包括一套服务器和一套工业微机，完成对转炉系统的管理任务，及时下达炼钢的计划和命令。
　　
　　1、 硬件组成
　　包钢转炉自动化控制系统的硬件包括：8个西门子SIMATIC 400站（每个站包括1个电源模块、1个CPU、1个CP443通讯接口模块和数量不等的模拟量输入、模拟量输出、开关量输入、开关量输出模块）、8套研华工业微机、8个西门子CP1613网卡。
　　2、 软件组成
　　包钢转炉自动化控制系统的软件包括：bbbbbbs NT 4.0中文版操作系统、Inbbblution FIX 7.0监控软件、STEP 7西门子编程软件。
　　3、 系统配置（见附图）
　　包钢转炉自动化控制系统中8个SIMATIC 400站通过西门子CP443接口模块挂在一个SIMATIC H1工业以太网上完成控制功能，同时8套研华工业微机也通过西门子CP1613网卡挂在同一个SIMATIC H1工业以太网上完成监视和操作功能。其中，转炉本体控制系统的SIMATIC 400站通过现场总线Profibus DP网与转炉倾动控制系统的SIMATIC 300站交换数据；氧枪控制系统的SIMATIC 400站通过现场总线Profibus DP网与氧枪提升系统的两个SIMATIC 6RA24交换数据，并且在同一个Profibus DP网上挂了一个工业键盘PP17-II对氧枪的现场设备操作；散料铁合金控制系统的SIMATIC 400站通过现场总线Profibus DP网挂了两个工业键盘PP17-II对散料和铁合金的现场设备操作；烟气回收（OG）控制系统的SIMATIC 400站通过现场总线Profibus DP网挂了两个工业键盘PP17-II对OG的现场设备操作。
　　4、 硬件评估
　　SIMATIC H1网是德国西门子公司开发的一种基于TCP/IP协议的标准以太网，它的优点是连接简单、便于扩展、速度快、兼容性好。包钢转炉自动化控制系统采用粗的同轴电缆作为SIMATIC H1网的连接介质，有效地实现了工业以太网数据传输过程中的抗干扰功能，保证了系统运行的可靠性；SIMATIC Profibus DP网是西门子公司开发的一种基于现场总线技术的设备网，它的特点是可以在PLC（可编程序控制器）与现场设备（如变频器、工业键盘、智能仪表、分布式I/O站等）之间交换数据。包钢转炉自动化控制系统采用屏蔽双绞线作为Profibus DP网的连接介质。SIMATIC 400站是西门子公司的拳头产品，无论在控制速度、控制精度还是抗干扰性、灵活性各方面讲都处与PLC产品的地位，研华（ADVANTECH）工业微机是早得到推广使用的工业微机，因此包钢转炉自动化控制系统选用了这两种产品。

包钢转炉自动化控制系统配置图
　　5、 软件评估
　　bbbbbbs NT是美国软公司出色的产品之一，也是世界上应用为广泛可xinlai的软件平台，因此包钢转炉自动化控制系统选用bbbbbbs NT 4.0中文版操作系统。Inbbblution公司是美国一家专门生产工业监控软件的软件公司，它的产品广泛应用于世界各大工厂，它的数据库、画图、显示、历史趋势、配方紧密结合，不但可以画出逼真的图形，还能将现场数据快速显示在屏幕上；它可以在屏幕上制造出按钮来取代真正的按钮完成对现场设备的操作；它能将数据库的数据按时间存放在数据文件里供历史趋势文件调用显示，这样就能把几小时、几天、甚至几个月前的数据用数据曲线的形式展示给工程师们，以便分析事故和改进工艺；它可以利用bbbbbbs DDE（动态数据交换）功能把FIX数据库的数据传送到Office Excel文件和Office Access文件，从而实现报表打印和数据查询功能。STEP7是西门子公司为S7-400和S7-300系列PLC设计的编程软件，它能完成庞大的逻辑控制和复杂的调节控制；它的组织块、功能块、数据块相结合的编程思想可以随心所欲地实现各种控制要求；它的时间中断组织块可以实现短到10ms长到5s的快速中断请求；它的符号表（Symbol）可以输入中文方便进行程序注释。因此，bbbbbbs NT 4.0、Inbbblution FIX 7.0和STEP7可以说是包钢转炉自动化控制系统中的“三剑客”，共同完成了对转炉系统的监视控制任务。

PLC逻辑控制程序是数控机床电气设计中至关重要的一环。选用西门子802D数控系统，基本上可以利用PLC子程序库，可以较迅速地完成一个PLC应用程序。
SINUMERIK 802D数控系统可以广泛应用于不同类型的机床。它具有系统集成程度高、模块标准化、结构紧凑和性能价格比高等特点。系统可以直接利用西门子公司已经编制好的采用局域变量方法编制而成的模块化PLC机床控制子程序库，大大缩短了机床电气控制的调试周期，也给机床制造商带来了便利。
加工中心的PLC控制程序，尤其是随机换刀（即系统对在交换刀具过程中只认刀具而不认刀套）控制程序是一个比较复杂的控制过程。必须要同时考虑的方面比较多，包括允许由于误操作而不至于发生机床或人身伤害事故并能有一些必要的提示信息,还要考虑防止杜绝发生刀具交换不正确的乱刀现象,否则会发生由于刀具选错而使加工工件报废的可能。
去年，上海第三机床厂向内蒙一机提供了一台立式加工中心。该加工中心选用了西门子802D数控系统，选用了台湾德大制造的带24把刀的凸轮式链式刀库。
加工中心基本上利用了西门子公司提供的适用于802D数控系统的模块化PLC子程序库。模块化PLC机床控制程序库采用局域变量参数的方法编制而成的。其优点在于设计机床电气控制前期不受输入输出地址的限制，可以比较灵活地定义输入输出地址。系统根据机床功能要求,灵活地选用了所需的PLC机床控制子程序,较顺利地实现了对整机的PLC控制。尤其是较顺利地实现链式刀库随机换刀的自动控制。刀库随机换刀的自动控制包括PLC程序和NC换刀子程序二部分。其基本原理是：
Txx代码激活刀库控制固定循环程序MGZ。MGZ根据编程刀具号计算出该刀具所在的刀套位置，并就近确定其旋转的方向。位置和方向通过辅助功能H1（带符号的符点数）送到PLC。由PLC程序控制刀库按就近方向转动到编程刀具所在的位置等待换刀。
M06启动换刀固定循环程序TOOL。TOOL控制各坐标加入换刀位置，并启动机械手换刀动作。换刀完成后，激活刷新刀具参数。
对该机床刀库随机换刀的自动控制而言，只有当执行完整个NC换刀子程序后才能算整个换刀过程结束，否则就很有可能出错。比如在机械手刚交换好刀具的瞬间就按复位键或突发断电而终止了程序执行，那么就很有可能会发生下次刀具交换不正确的乱刀现象。原因是上次NC换刀子程序中还未执行数据刷新指令，使刀具数据还保持着前一次的数据所致。
当临时中断加工程序后，再通过搜索功能从中断的程序段开始执行，那是没有问题的。但是，当通过搜索功能从中断的程序段往后并又过了后一个T码段才开始执行，那么就有可能会发生乱刀现象。因为上一个T码在执行中断前已经执行，PLC程序控制刀库已按就近方向已将预选编程刀具转到了所在的换刀位置等待换刀。此时，搜索到中断的程序段往后的T码就有可能被误为已到位，也就有可能错换了刀具。
该机已在用户单位运行近一年了，数控系统还是比较稳定，PLC程序控制比较严密可靠。使用户的使用率得到了充分的保证