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西门子S7-300 PLC与MP370 在钢包烘烤装置中的应用

2014/11/8    来源:工控网    作者:霍翠平    杨海江      
关键字:S7-300  PLCMP370   烘烤装置  
本系统采用西门子S7-300 系列PLC 设计的电气控制系统,MP370 系列触摸屏设计的操作与监控系统。成功的实现了中间包烘烤装置系统的自动控制,监控操作与实时报警,满足了生产的工艺要求。

1、引言:

  钢包烘烤器是炼钢厂的重要设备,也是消耗能量的主要设备之一。钢包烘烤器的合理工作不仅能减少能源损耗,还决定着炼钢的生产效率。 本文以宝钢厂电炉中间包烘烤装置对系统简要介绍,说明了该技术优越性及应用的广泛性。为了使系统稳定、可靠运行,选用西门子S7-300PLC 和MP370 系列触摸屏、分散控制的PLC 与集中显示的触摸屏系统。软件部分采用用Step7 软件和winccflexible2008 实现其程序控制和触摸屏的控制与监控系统;从而使烘烤过程安全顺利的进行。

2、烘烤装置的构成:

  烧烤装置是由机械、电气、仪表和燃烧系统等四部分组成:机械系统:烘烤器支座、旋转臂、包盖和电液推杆组成。电气系统:助燃风机、电液推杆电机、控制柜、电气柜、PLC(可编程序控制器)、HMI(触摸屏)、点火电磁阀。

  仪表系统:助燃空气压力变送器、煤气压力变送器、助燃空气调节阀、煤气调节阀、煤气切断阀、氮气吹扫阀、煤气检测仪。燃烧系统:温度检测装置、点火电极、火焰检测器、高速喷嘴、煤气空气混合器。

3、电气控制系统

  3.1 系统的电气设计

  电气系统采用安全电压24VDC对电液推杆、鼓风机、引风机、调节阀、切断阀等设备控制。由于所选 CPU不具有继电器输出功能,每个输出I/O点的电流最大不超过0.5A,而电磁阀、驱动电机的接触器等执行机构电流都超过这一电流限制。为了防止电流过大和驱动电路的短路对PLC造成损害,我们采用了继电器作为中间转换元件。由于继电器的线圈动作需要的电流较小,而它的主接线回路又可以承受较大的电流。从而使PLC通过控制继电器的动作来间接的控制电磁阀与驱动电机的动作,这即实现PLC的小电流输出对各电磁阀大电流控制的需要又起到了保护PLC输出点的目的。同时为了防止在工作中出现意外,系统中还配置了硬急停,当按下急停按钮时整个系统全部停止工作恢复到初始状态。

  为了调试、维修及设备的维护,系统设置了手动/自动选择的控制方式。其工作原理为:当选择开关的控制旋钮旋转到手动控制时,允许手动操作控制继电器通断电,实现对系统各设备的控制,方便烘烤装置的初期调试及后期的维护。当PLC程序检测到系统处于手动控制状态时,将不能执行设备的自动启动程序。当选择开关的控制旋钮旋转到自动控制时,手动控制将失效,这时,PLC检测到系统处于自动控制状态,操作者只需按下设备运行按钮,烘烤装置就会按照程序设计人员设置的运行顺序自动启动。

  3.2 控制系统硬件设计:

  基于设备的控制系统对设备的操作与控制及所需的I/O 量,程序的设计及数据的存储,故障的诊断多方面的需要。

  电气控制部分选择S7-300 系列PLC,它既可以集中扩展,也可以用于构建带有ET200M 的分布式结构。接口模块(IM)可以通过Profibus-DP 网络同时处理各机架间的通讯(IM153 连接的ET200M 可以最多连接125 个站点)。

  项目中我们选择的315-2DP,它具有MPI 接口和DP 接口,可以实现在线编程与控制网络工作连接互不影响;接口模块采用ET200S(IM151-1)来解决单机架I/O 点的数量不足;数字量模块采用4DI-DC24V,检测设备的运行状态及接收现场反馈信号;输出模块选用4DO-DC24V/0.5A,控制设备的运行与停止;模拟量模块选用2AI-I-2wire ,测量空气,煤气与烟气的实时流量;选用模拟量输入模块2AI-TC,测量钢包内温度与烟气的温度;选用模拟量输出模块2AO-I,控制煤气、空气及烟气的流量。

  为了实现现场设备的监测与设备在线工作的数据记录,人机信息的交流,选用了西门子高可靠性能的MP370。它可以实现控制系统的启停;显示整个系统的工艺流程;系统参数的动态显示;在线参数的曲线趋势的显示与记录;各设备阀门的操作及状态显示与记录;还可以实现控制参数的调整及手动自动的切换。网络配置如图(1),控制系统如图(2)所示:

网络配置

责任编辑:陈浩
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