西门子S7300在原料输送系统上的应用

关键词：S7300 PROFIBUS WINCC 皮带

1.概述：

　　炼铁厂3#、5#转运站分别建于96年、2000年，是4#、5#高炉的配套工程，由于新6#高炉的增加，转运站的运量加大，系统满负荷生产。而原系统采用常规接触、继电器联锁控制，控制线路复杂，加之电气线路及元件老化，导致电气故障频繁且处理故障时间长，严重影响高炉的正常生产。故决定对其进行改造。

2.改造方案：

　　我们讨论了二套方案：1、采用常规接触、继电器联锁。2、采用PLC过程自动控制。为提高系统的可靠性及尽量缩短工期，最终采用第二套方案。具体方案是：原MCC柜不变，仅更换柜内线路及元件;电机及动力线不更换。取消原3#、5#转运站集中操作台。新系统组成如图1。利用SIEMENS公司的 SIMATIC S7 过程控制系统作为自动化系统硬件平台。整个系统由1套S7300控制器，1台工程师站（兼操作员站）。PLC和上位机的通讯为PROFIBUS-DP方式。采用PROFIBUS现场总线对5#转运站实现远程控制;远程站安装在5号转运站新增PLC柜、通过光缆与3号转运站主机通讯。

图1 系统配置图

3.PLC组成

　　1、硬件配置：

　　（1）配备有一个主机架，主机架上有电源模块 PS 307 5A 1块、CPU模块 CPU 315 1块、。CPU模块具有大型的程序存储容量，存贮器采用闪存（FLASH RAM）技术。可编程控制器功能有: 实时钟和日历、继电器和锁存继电器、过渡触点、计时器、计数器、算术运算、逻辑功能等。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件。

　　（2）接口模块采用IM153-2,共1块，用于主机架和扩展机架之间的连接。

　　（3）配备有1个扩展机架，扩展机架上有电源模块、接口模块和信号模块。其中数字量输入模块共10块、输出模块 4块。数字量输入/输出模块能自动诊断模块参数错误。

　　（4）PROFIBUS-DP总线对5#转运站实现远程控制;光纤链路模块OLM两块，对信号实现转换。

　　2、软件配置：

　　PLC编程软件是西门子公司的STEP7 V5.2，组态软件选用的是WINCC V6.0，在标准的Windows 2000操作系统下运行，五种语言在线帮助功能，编程方便。

4.控制原理

　　现场设备主要是皮带机、电动阀门、翻板等。设备按照供料流程保持联锁关系，以顺序控制来实现原料转运。控制方式有机旁单动，集中联动、集中自动三种。下面以皮带为例来说明控制原理。

图2 皮带控制原理图

　　如图2：DF、QA1、QA2是电源开关;KM 为主接触器;FR为热继电器;DL是预告电铃;M是皮带电机;M1为液压推动器;HK1是方式选择开关;SB1、SB2分别是机旁起动、停止按钮;SE1为现场拉绳开关;SF1为现场跑偏开关;KA1、KA2为PLC输出继电器;工作方式：

　　1、机旁单动：为调试、检修之用，与其他设备无联锁关系。

　　2、集中联动：设备保持联锁关系的单动，既只有按供料流程的上一级设备先起动，下一级设备才能起动。选中一条送料流程，设备可通过人机界面按顺序起停。

　　3、集中自动：当在人机界面上选中一条送料流程，点击自动起动（或停止），设备既可按顺序自动起动（或停止）。

5.系统特点

　　1、所有硬件都基于统一的硬件平台， 所有软件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下，具有统一的软件平台。

　　2、网络配置上使用PROFIBUS-DP。实现了远程控制（控制距离4公里）。

　　3、友好的人机汉化操作界面，系统中设备的开、停和故障信号、运行状态、报警记录都在中央控制室的上位机上显示或查询。

　　4、现场信号直接接入PLC系统，大大节省了项目造价和工作量，并缩短了现场调试时间。

　　5、系统开放性强，易于连接到企业管理网，能随着设备的不同而柔性扩展，为后续管理提供了可扩展性，大幅度地降低工程设计，维护费用。

6.两套方案比较

　　表1 二套方案费用对比

　　如表1虽然第二套方案的系统设备投资高于第一套方案，但人工与电缆架桥的费用低了。总体费用反而下降了。

7.结束语

　　整个工期为10天，期间供料通过临时控制盘完成。改造后设备运行正常，运行一年来无故障。系统基本上为免维护状态。且通过3号转运站远程控制，不需要工人去5号转运站操作。提高生产效率。并为PLC在原料输送上的应用提供了典范。