鞍山西门子PLC模块代理商

鞍山西门子plc模块代理商

一、概述

    济钢第三炼钢厂板坯连铸机工程是济钢“十五”发展的重点工程项目，属于立弯式直弧形连铸机，弧形半径达10米，可生产宽1600～2250毫米、厚200～270毫米规格的板坯。其自动化控制技术已达世界先进水平。济钢三炼钢板坯连铸机基础自动化控制系统（l1级）采用德国西门子公司的s7系列产品，组成仪控合一的基础自动化控制级。plc主要采用s7-300、 s7-400及c7系列作为主站，远程i/o、变频器等智能单元作为从站，主站与从站采用现场总线profibus_dp与从站进行通讯。

二、生产工艺介绍

    生产工艺流程图如下：

三、板坯连铸机网络系统

    根据板坯连铸机生产工艺的特点，自动化控制网络系统分为二级，即l1级基础自动化控制系统和l2级过程控制计算机系统，带有部分管理功能。l1级是一套完整的电/仪一体化控制系统，其主要作用包括：

    1、完成各工艺装置的逻辑/顺序控制和操作，工艺参数的设置；
    2、工艺参数、现场设备状态的显示和报警及工艺流程画面的监控；
    3、过程控制及计算机的通信等。l2级的功能包括连铸机的模型计算、参数设定、质量跟踪和生产报表等。 

    在网络配置上，上位机（factorybbbb操作站）与siemens plc之间通过100mbps的工业以太网相连，通过tcp/ip协议实现数据交换。各plc的cpu之间的数据共享通过profibus工业总线接口连接实现。plc与远程i/o、变频器之间的通讯通过profibus-dp总线网实现。profibus-dp主要用于工业自动化系统的高速数据传送，实现调节和控制功能，是一种高速低成本通讯方式，用于设备级控制系统与分散式i/o的通讯，是计算机网络通讯向现场级的延伸。

    板坯连铸机系统网络图如下所示：

四、板坯连铸机基础自动化系统

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    由于西门子plc具有可靠性高，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，所以板坯连铸机控制系统以西门子plc 控制装置为核心。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也采用德国西门的产品，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、切割枪的行走、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-dp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、操作箱通过端子外引的控制电缆可大大减少，不但系统简单可靠，还节省投资，方便维护。

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，并采用具有现代先进技术水平的绝缘栅双极晶体管（igbt）作为功率输出器件。因此，具有很高的运行可靠性和功能的多样性，全面完善的保护功能为变频器和电动机提供了良好的保护。

五、主要控制功能说明 

1、大包回转台及中间罐车控制

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    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转运行，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，并且切割枪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。当切割枪到达切割下辊道边缘时，切下辊往下摆，待切割枪离开切下辊后又向上摆回到原位。1#、2#切割枪相遇后，2#枪返回，1#枪继续向前切割，切割完毕1#枪返回原位，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。

结束语 ：

    济钢第三炼钢厂1#板坯连铸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，充分运用工业网络和现场总线技术多，将plc与操作站、plc与plc、plc与分布式i/o站有机地连接起来，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

 我公司共有六条输送带生产线，其中全塑阻燃带生产线是九十年代初由阜新矿务局总机厂外委加工制造的，能够生产全塑整芯阻燃输送带，属于七十年代设计的产品。由于塑化箱、涨力装置不能很好的满足生产要求，造成产品质量波动，没有大限度投入运行，经济效益不理想。在近几年中，我们系统地研究了生产线的原理和性能，特别是注意吸取在引进、消化、吸收和使用原生产线的过程中积累的丰富经验，2004搞了“国产涂刮法整芯输送带生产线升级改造”项目。
　　
一、 生产线布置及技术要求
　　
    全塑阻燃带生产线全线长40米，具有生产宽≤1400mm，成品带级别≤10级，年产150万平方米全塑整芯阻燃输送带的生产能力。产品质量明显提高，达到国内同期先进水平。
　　
    1、整条生产线工艺布置如下：

    2、根据生产线的工艺要求，电气控制系统要具备以下功能：
　　
   （1） 实现全过程自动化动作，包括开车、停车、报警自停等。又能实现局部手动控制。
   （2） 实现和过程动作配套的高精度的程序温度控制以及长度、时间的计量。
   （3） 具备人机对话功能：当系统某一部分出现故障时，s7-200能对它们进行实时监测，记忆存储，并快速报警。
   （4） plc、触摸屏和五个变频器进行网络通信，实现系统间安全连锁。
   （5） 带体涨力均匀、稳定、准确并且可调整，温度可控，且要稳定。
　　
二、硬件系统构成

    i/o分配表

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    根据设计要求，综合机器的先进性、可靠性和成本因素，硬件采用了如下配置：

    1、人机对话界面采用带rs485通讯口的siemens tp270触摸显示屏。
    2、无级调速装置采用分辨率为0.01hz的mm440型的siemens变频器，可使电机的转速精度达到0.1rpm，从而使拉伸涨力的误差控制在0.2%以内。
    3、控制核心采用siemens的s7-200型 plc型号为s7-226-2bd21-0xbo cpu及em223模拟输出模块，由于 cpu226具有2组通讯口中，因此plc与触摸屏、变频器三者之间采用网络通讯可简化硬件结构，节约成本，充分保证系统的可靠运行。
　　
三、软件系统构成
　　
     系统采用网络通讯模式，所以cpu226为上位机，五个变频器为下位机，网络间的站址分配为：tp270站址为1，cpu226站址为2，五个变频器站址分别是3到7。cpu226的一组通讯口以uss协议与变频器进行通讯，另一组通讯口与ch402温控终端进行通讯 ，利用扩展em277型号为277-oaa22-oxao与触摸屏进行点对点（ppi）通讯。操作时，工艺参数通过触摸屏进行输入并通讯进入plc进行运算，plc将计算结果按站址传给五个变频器和em223模块，从而实现对生产线的控制。

    1、人机界面
　　
    人机对话界面是设置工艺参数的关键，共设置画面8幅，分别为生产线联动控制、参数设定、卷取控制、糊料泵控制、电加热控制、碾辊机与吸毛机控制、参数记录与曲线显示、hmi系统控制。
　　
    1）生产线联动控制：实现全过程自动化运行，具备启动、停止、复位和报警功能。
    2）参数设定：设定主牵引转速，选择按比例或涨力模式控制副牵引转速，从而实现涨力控制。
    3）卷取控制：可与全线联动，也可全线停机后单独控制，便于成品带的收卷。
    4）糊料泵控制：实现启动和停止，设置料位计，加满料后自动停机。

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    5）电加热控制：利用spr100调功器，控制电加热排，对带体实现预加热。
    6）碾辊机和吸毛机控制：根据带芯等级不同实现启动和停止，以利于提高产品质量。
    7）参数记录与曲线控制：可实现加热箱温度、白带芯布长、成品带长、涨力值的记录和曲线显示。
    8）hmi系统：对hmi系统进行控制和维护。
　　
    2、网络通讯
　　
    当系统上电后，plc首先判断网络中的tp270是否存在并与之产生通讯，通讯成功后plc对站址为3～7的五台变频器进行通讯，并将结果显示出来，无误方可开车，否则提示报警，并显示解决方式。
　　
     开车前，工作人员要确定所对工艺参数已经设定好，各个工作单位均已就绪，即可全线起动。工艺参数设定密码保护，只有工作人员输入口令后才能对参数进行修改，且只有在系统停止状态下才能修改，系统启动后，参数设定将被锁定，禁止修改。
　　
    3、系统的抗干扰措施
　　
    在以s7-200为核心的控制系统中，存在多种信号。弱电方面有热电阻4-20ma的标准化信号；s7-200各种输入触点以及控制信号等。强电方面有高速搅拌电动机，各种电磁阀、牵引电机等。由于信号较多，系统布线时难以分开，所以会出现意想不到的干扰信号，这些信号不但会给系统的控制和测量带来误差，有时还会使系统无法正常工作。本系统易受到干扰的是s7-200和传感器信号。
　　
    为了保护系统正常运行，采取了以下措施： 
　　
   （1） 电源净化和隔离。为了防止电磁阀和其他强电设备引起的电源干扰，s7-200的电源采用低通净化器和隔离变压器，以及开关电源。这样能有效抑制高次谐波等引起的干扰。
   （2） s7-200的供电电源、输入用电源、输出用电源彼此独立。
   （3） 外在程序设计编制时采用不同时间的延迟判断，若延迟后仍不消失，再执行相应的动作。
　　
四、结束语
　　
    阜新环宇胶带有限公司全塑整芯阻燃带生产线的技术改造项目于2002年提出，2003年开始实施，2004年投产。到目前为止，该生产线运行稳定，产品的外观和内在质量明显提高，主要表现在带体的涨力控制准确，塑化温度控制准确，成品带的厚度和宽度误差也小，经济效益非常显著。

机场行李自动分检系统（bhs系统）是近年来在我国民航逐步开始运用的一套物流处理系统，是现代物流技术与民航机场业务相结合的产物，这种系统在发达国家已经有比较广泛的使用。但是进口设备存在价格高昂、本地化支持不够等问题，不利于我国民航业的发展。为此，早在1999年，民航总局以科研及放大试验经费投资上千万元，在民航二所立项研发行李自动分检系统。经过研究人员的共同努力民航二所研发的行李自动分检系统取得的突破性成就，2004年被民航总局授予民航科技进步一等奖，2005年11月，被评为国家科技进步二等奖。开发研制的机场行李自动处理系统经专家组鉴定："能够满足国内机场的需求，基本功能完备，集成技术先进，效果良好，填补了国内空白，处于国内水平。在部分关键技术及性能上达到了国际先进水平，具有自主知识产权，应用前景良好"。现该项目已陆续推广应用到贵阳、成都、重庆、西宁等十多个机场，取得良好的社会效益和经济效益。  

    工程介绍和行李处理系统工艺介绍：  

    行李处理系统主要完成机场出港旅客行李托运包括：值机、运输、安检、引导方向、分拣，以及进港旅客行李运输和提取等工作。  

    1、  流程  

    郑州新郑机场行李处理系统是一套高度自动化的系统，它与包括旅客、值机人员，行李搬运人员、还有机场方提供的安检设备等构成了一个完整的旅客托运和提取行李的过程。郑州新郑机场行李处理系统（bhs）就是这样一个行李处理系统,行李处理系统（bhs）主要分为离港行李处理系统和进港行李处理系统两部分。其中，离港行李处理系统采用集中安检方式。行李的输送和分流由输送机、分流器完成，行李条码的阅读由手持扫描仪或键盘完成。进港行李处理系统：行李处理系统进港行李直接由行李提取转盘输送。大件行李由电梯输送。  

    具体行李处理流程如下图所示： 
  

    2、功能、性能要求  

    行李处理系统以实现大的安全性、可靠性、易于维护为目标，操作及维护人员的安全在设备的设计、制造和使用中是首要的考虑因素。同时，为适应用户将来可能需求增长，系统的通用性及可扩展性也是十分重要的。行李自动处理系统要求能适应每年365天，每日24小时的连续运行。  

    3、控制系统分组  

    plc控制系统采用分组控制，可以提高系统的整体容错能力，同时保证系统可操作性、可维护性，使系统处于佳的运行状态  

    郑州机场行李处理系统按设备区域和控制设备冗余备份的功能要求，整个项目划分为a、b、c、d  4个独立的控制组（如：图2），每个控制组配置2个西门子s7 317-2dp控制系统，充分保证了系统的稳定性和可靠性。  

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    系统的硬件配置和网络拓扑  

    系统硬件配置:  

    西门子plc以其良好的品质和性能在我所开发建设的项目中扮演着重要的角色。郑州新郑机场是国内一个中型机场年旅客流量611万人次/年，行李自动处理系统使用西门子s7 317-2dp 8套，采用软冗余方式。全系统共2000余点数字量采用分布式et200m通过profibus-dp方式接入plc，节约了大量的线缆数量和现场施工量。系统控制大量的物流设备，主要涉及到机械设备与传动、自动检测与控制、编码与识别、与计算机管理系统进行信息传递与交换。  

    另外，系统还配置两台hmi工作站（wincc）、一台信息服务与接口工作站。  

网络拓扑:  

    正如上面郑州机场行李处理系统网络结构图所示。系统大致分为3个层次结构，，则是信息管理和监控层，它配置了两台hmi监控工作站和一台信息服务与接口工作站，它们通过工业以太网与其他系统相连接进行必须的数据交换。两台hmi监控工作站采用wincc通过cp1613卡连接到工业以太网络中，实现行李处理系统设备监视和控制。第二，就是控制层，本系统采用4个独立的控制组，每组采用两个s7 317-2dp控制器并选用cp342-5通过dp口组成软冗余系统。s7 317-2dp通过自身集成dp口与远程et200m连接。第三，就是设备层。主要包括：电机、光电开关、变频器等现场设备。  

    选择依据：  

    根据郑州新郑机场行李处理系统要求，主要选用德国西门子公司的自动化控制产品来构建整个系统。  

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    首先，因为郑州新郑机场行李处理系统要求系统分组必须满足：系统电气和机械设备有互为备份的功能，所以根据具体情况，把系统划分为4个独立的控制组。这样能够从设备层就提高系统可靠性和稳定性。保证在一组或几组设备出现故障时，机场行李处理系统能够继续使用。  

    第二，在系统控制层上，为了保证行李系统更加稳定和可靠。我们选择了冗余系统。但从成本考虑和工程量、程序量的大小以及机场对plc冗余切换时间要求不高等因素考虑，终我们选用了西门子plc软冗余的方式，即在本系统每组控制组中都采用两个s7 317-2dp控制器并选用cp342-5通过dp口组成软冗余系统。  

    第三，由于系统控制点分布比较分散和系统占用场地跨度过大，所以本次系统选用et2oom的形式，构成分布式的控制模式。这样就能够大大节约了现场线缆的使用量和现场布线、接线的工作量。  

    第四，在管理和监控层我们选用两台西门子的wincc工作站，并进行冗余切换。这样可以提高上位监控站的可靠性和保存数据的完整性。  

    行李自动分拣系统的控制系统中的关键控制技术  

    ，窗口控制技术：  

    行李处理系统传送带需要控制行李的间距，这对于行李自动处理系统是非常重要的。一般采用窗口技术，保证进入收集传送带、分检转盘的行李在注入中以虚拟窗口的方式进入，以使行李按一定的间距进行了排列。  

    第二，联锁控制：  

    所有传送带的运行都要受到其上下游传送带工作情况的影响。  

    下游传送带停止时，在行李不能转向其他路线的情况下要通知监控站，并发出声光信号，系统要通知上游传送带停止。当下游传送带恢复工作后，系统要按照由下到上顺序启动传送带投入运行。检修状态时可不受联锁关系的限制。  

    正常工作时，为节省能源，所有控制装置在无行李时处于待机状态，设备不运转。待有行李进入系统后传送带投入运行。维护时，可不受待机状态的控制。  

    第三，堵塞控制：  

    在行李传送过程中，发生堵塞在所难免。在行李传送带的各环节安装光电探测装置，以检测行李的输送情况，防止行李堵塞。同时，传送带驱动电机设置过载检测装置，防止行李堵塞时损坏输送带或行李。  

    系统在输送线的各关键位置设置有紧急停止按钮，不论设备处于任何控制状态，紧急停止按钮功能永远有效，这也是处理堵塞等故障时的应急操作方式。  

    第四，行李跟踪  

    郑州机场行李行李处理系统采用全程跟踪的方式，对旅客行李进行跟踪定位处理。当旅客办完值机手续后托运行李进入到行李处理系统。这时行李处理系统就将对旅客行李进行跟踪。使得旅客行李的信息（包括：旅客姓名、航班号、行李的iata条码，行李重量等信息）和行李处理系统中的行李一一对应。当行李经过集中安检设备后，plc控制系统必须对行李继续进行严格的跟踪定位，在行李处理系统通过plc的串口和安检设备进行行李安全属性的传递后，接收到安检系统的判读结果并把判读结果加入到跟踪行李的信息中，然后在行李分流处完成分流控制。行李跟踪方案直接牵涉到能否正确地将可疑行李进行分流，如果发生跟踪失误，未能将可疑行李分流出来，将是不能接受的故障，应该说行李跟踪是行李处理系统中十分重要和关键的控制技术。郑州机场行李处理系统采用的行李跟踪的方法，基本原理是对行李流进行仿真，再将仿真流（或理解为虚拟行李）与实际行李进行比对，这种比对实际就是对行李位置的一次严格判断，对一件行李而言，在所有比对点（实际就是在光电开关处）都成功匹配后，才能实现行李流与信息流的统一。采用此行李跟踪的方法可以高效准确的实现所要求的跟踪功能。  

    结束语  

    中国民用航空总局第二研究所陆续完成了贵阳、成都、重庆、西宁、郑州等十多个机场的机场行李处理系统，运行情况良好。西门子产品以其良好的品质和性能在我所开发建设的郑州机场项目中扮演着重要的角色。特别在郑州机场行李处理系统项目中，使用了西门子的软冗余技术，使得我所开发的行李处理系统更具有良好的性能和更好的竞争力