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濱州SIEMENS西門子PLC模塊S7-300代理商

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  • 品牌 Siemens/西門子
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更新時間:2020-07-30 13:39:30瀏覽次數(shù):516

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(SIEMENS) 誠信走天下,走遍天下有朋友;虛偽的人,踏破鐵鞋無知己。

siemens PLC在450立高爐自動化綜合方案中的應(yīng)用

   一:控制設(shè)備及設(shè)計范圍

 ?。?)主要控制對象為:

   框槽配料系統(tǒng):振篩、稱斗、稱重、輸料皮帶、除塵閥門

Ø   爐頂上料系統(tǒng):料車卷揚、探尺、布料器、溜槽傾動、料流閥、爐頂液壓閥門、爐頂電動閥門、冷風(fēng)放散閥。

Ø   熱風(fēng)爐系統(tǒng):液壓閥門、助燃風(fēng)閥門、煤氣和助燃風(fēng)流量調(diào)節(jié)閥

Ø   布袋除塵系統(tǒng):煤氣總管閥門、凈煤氣荒煤氣支管閥門、布袋放散閥、布袋卸灰閥、倉壁振動器、布袋卸灰給料機、布袋系統(tǒng)出灰拉鏈機、布袋系統(tǒng)出灰斗提機、灰罐卸灰閥及加濕器、布袋吹掃脈沖閥。

Ø   高爐本體及水系統(tǒng)儀表

 ?。?)高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計范圍:

 框槽配料系統(tǒng)低壓配電、自動控制PLC系統(tǒng)配置及軟件、稱量儀表監(jiān)測系統(tǒng)Ø  

Ø   爐頂上料系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件

 熱風(fēng)爐系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件、儀表檢測系統(tǒng)Ø  

Ø   布袋除塵系統(tǒng)低壓配電、自動控制plc系統(tǒng)配置及軟件、儀表檢測系統(tǒng)

Ø   高爐本體儀表及水泵房儀表檢測系統(tǒng)

  二:高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計概述:

  高爐電氣自動化系統(tǒng)主要是通過PLC自動化控制系統(tǒng),完成高爐生產(chǎn)的主體設(shè)備或系統(tǒng)的自動生產(chǎn)任務(wù),以及生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)現(xiàn)場的監(jiān)控任務(wù)。同時為了調(diào)試或是檢修等目的輔以其它的控制方式。

  1:整體控制方案簡介

  設(shè)計有現(xiàn)場就地控制方式和PLC自動控制方式兩種。同時對個別需要緊急操作的設(shè)備或群組設(shè)操作臺集中手動操作。

  1.1:現(xiàn)場就地方式:

  對于主要的生產(chǎn)設(shè)備,在設(shè)備現(xiàn)場設(shè)置就地箱,主要用來設(shè)備的調(diào)試和后期的維修作用。為簡化線路,減少因就地箱帶來的后期維修,設(shè)計原則以簡單為主,兼顧實用性。

  考慮到全自動系統(tǒng)只有在某個獨立的系統(tǒng)(如布袋系統(tǒng)、熱風(fēng)爐系統(tǒng)、高架系統(tǒng)、配料系統(tǒng)、上料系統(tǒng))安裝完畢后方具備調(diào)試條件的要求,從而延后了整體的調(diào)試周期。而采用就地方式*可以單機調(diào)試,從而爭取了調(diào)試時間,為系統(tǒng)的早日投產(chǎn)創(chuàng)造更好的基礎(chǔ)。同時,現(xiàn)場控制方式因其直觀和方便性,更適合后期的設(shè)備維修還檢修,可以有效的降低維修時間,提高設(shè)備的運轉(zhuǎn)率,能為高爐的高效生產(chǎn)奠定良好的基礎(chǔ)。

  針對現(xiàn)場就地箱的設(shè)計目的,在設(shè)計中采用簡電路和原理,采用少器件的原則,從而可以有效的降低因就地箱帶來的后期維護。

  另外,設(shè)計中對不必進行集中控制的生產(chǎn)輔助設(shè)備僅采用就地控制。比如粉料倉的卸灰閥(或閘門)、加濕器等設(shè)備。

  1.2:PLC自動控制方式:

  此方式為生產(chǎn)方式,現(xiàn)場設(shè)備根據(jù)PLC內(nèi)部邏輯程序的控制自動完成生產(chǎn)工作。操作人員可以在電腦顯示屏上對生產(chǎn)進行控制、設(shè)置以及觀察設(shè)備的運行狀態(tài)。

  1.3:操作臺集中手動操作:

  對生產(chǎn)設(shè)備中如:布袋方散閥、布袋系統(tǒng)總管閥門、重力除塵放散閥、熱風(fēng)爐助燃風(fēng)總管管道閥門、爐頂放散閥設(shè)計成操作臺集中手動操作。一方面以上設(shè)備或是不需要經(jīng)常的操作,或是需要脫離PLC后依然能夠收到工長的控制。

  2:自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及硬件配置

  2.1:系統(tǒng)硬件選型及方案

   本著*、可靠的原則,進行各種方案分析評價、對比,決定選用西門子自動化平臺。整個系統(tǒng)共分3個子系統(tǒng),6個上位監(jiān)控站,3套可編程控制器。

  考慮實際控制性能和綜合成本,為獲得更好的性價比,系統(tǒng)采用ET200M分布式控制系統(tǒng)。設(shè)計采用3臺S7-414/412系統(tǒng)作為主站,通過ET200M外掛現(xiàn)場控制從站,從站采用S7300系統(tǒng)模塊。各主站統(tǒng)一設(shè)置在高爐主控室內(nèi),每個系統(tǒng)中各個從站分別放置在相應(yīng)的子系統(tǒng)控制室。主從站之間采用網(wǎng)線連接,從而減少了布線故障和干擾。同時輸入輸出模塊預(yù)留10~20冗余。

  編程軟件采用SETP7,為控制系統(tǒng)編程提供專門的多語言開發(fā)環(huán)境。具有生成標準導(dǎo)出功能塊庫或DFB庫能力的編程器,它們能夠在應(yīng)用程序內(nèi)重復(fù)調(diào)用。(自動化系統(tǒng)配置依系統(tǒng)大小進行相應(yīng)調(diào)整)

   監(jiān)控軟件采用擴展性、靈活性*的WIN CC6.0系統(tǒng)。實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的全面監(jiān)控,并且可以對重要參數(shù)形成歷史記錄,以報表或曲線的形式顯示給操作人員。

  2.2:系統(tǒng)硬件配置:

   高爐計算機控制系統(tǒng)所有PLC設(shè)備選用西門子自動化平臺,每套PLC系統(tǒng)通過插在主底板上TCP/IP Ethernet模塊連接在100M快速局域網(wǎng)上;上位監(jiān)控機采用集中式設(shè)計,采用快速100M以太網(wǎng)。上位監(jiān)視系統(tǒng)由5操作站、1臺工程師站組成以太網(wǎng)。

  工程師站:該站設(shè)置于高爐主控室,內(nèi)含高爐系統(tǒng)全部的控制程序和監(jiān)控畫面,可完成對所有設(shè)備的控制。

  控制站:現(xiàn)場控制站計算機系統(tǒng)選用西門子的PLC產(chǎn)品。根據(jù)高爐生產(chǎn)系統(tǒng)的特點和作用以及PLC硬件本身的容量、控制室的分布,高爐自動化系統(tǒng)設(shè)計由三各系統(tǒng)構(gòu)成:熱風(fēng)布袋系統(tǒng)、高爐儀表監(jiān)控系統(tǒng)、高爐上料系統(tǒng)。其中每個系統(tǒng)設(shè)兩到三臺上位監(jiān)控微機;采用一個s7400的CPU,系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng)采用ET200M分布式遠程I/O結(jié)構(gòu)與s7400 CPU相連接。

  2.3:各子系統(tǒng)硬件配置

  2.3.1:熱風(fēng)布袋系統(tǒng)

  主要完成熱風(fēng)爐、布袋除塵系統(tǒng)的自動控制。監(jiān)控上位機兩臺,PLC采用一臺s7412 CPU,下設(shè)五個ET200M分布式遠程I/O。

  其中熱風(fēng)爐設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O,分別完成熱風(fēng)爐燒爐、悶爐、送風(fēng)電氣自動控制、熱風(fēng)爐儀表自動控制。

  布袋凈化系統(tǒng)設(shè)三個ET200M分布式遠程I/O,分別完成布袋煤氣凈化電氣自動化控制、布袋脈沖除塵及下灰電氣自動化控制、布袋儀表自動化系統(tǒng)。

  2.3.2:高爐儀表監(jiān)控系統(tǒng)

  主要完成高爐個熱工儀表點的監(jiān)測,如爐內(nèi)壓力、溫度、循環(huán)水壓力溫度、氮氣壓力流量、熱風(fēng)壓力流量,以及爐頂壓力的控制等工作。監(jiān)控上位機兩臺(其中一臺兼作工程師站),PLC采用一臺s7412 CPU,下設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O。

  2.3.3:高爐上料系統(tǒng)

  主要完成高架供料、框槽配料、爐頂上料的自動化控制。監(jiān)控上位機三臺(根據(jù)高架是否采用自動控制選擇),PLC采用一臺s7414 CPU,下設(shè)六個ET200M分布式遠程I/O。

  其中高架供料系統(tǒng)設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O,分別完成高架供料的料倉補料的自動控制(根據(jù)用戶選用)、高架上料除塵系統(tǒng)閥門(根據(jù)用戶選用)自動控制。

  框槽設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O,控制完成框槽振料自動控制、框槽配料和運料自動控制、除塵閥門自動控制。

  爐頂上料系統(tǒng)設(shè)兩個ET200M分布式遠程I/O,完成料車上料控制及保護、探尺料面探測控制、布料控制(料流閥、傾動、旋轉(zhuǎn)布料器)等工作。

  2.4:網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

  3:計算機系統(tǒng)功能

  3.1計算機控制功能

  3.1.1:高爐本體控制功能

   實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、爐頂壓力減壓閥組調(diào)節(jié)閥控制、混風(fēng)溫度調(diào)節(jié)控制、爐頂料鐘自動控制、氧氣總管流量調(diào)節(jié)控制、畫面顯示操作、實時趨勢、歷史趨勢、報警記錄和報表打印等功能。

  3.1.2:槽下控制功能

   實現(xiàn)對礦石、球團、燒結(jié)、焦炭等入爐原料的自動稱量,并完成稱量誤差的自動補償;實現(xiàn)槽下14個倉、14個稱量斗、2條成品帶、2條碎礦皮帶、14臺振動篩的自動控制,以及自動備料和放料??蓪υO(shè)備的運行進行手/自動切換和強制動作,并進行料單更改;對裝料超時、放料超時等情況進行報警。

  3.1.3:熱風(fēng)爐控制功能

   主要對三個熱風(fēng)爐的監(jiān)視、連鎖控制。實現(xiàn)熱風(fēng)爐助燃風(fēng)、煤氣、煙氣、冷風(fēng)、熱風(fēng)等閥門的動作,實現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)轉(zhuǎn)燃燒、燃燒轉(zhuǎn)送風(fēng)的控制過程。熱風(fēng)爐有三種工作制:兩燒一送,兩送一燒,一燒一送,具有全自動/半自動/手動控制燃燒與換爐操作。 

  3.1.4:煤氣凈化系統(tǒng)

  系統(tǒng)控制煤氣凈化設(shè)備的單機、連鎖控制功能,實現(xiàn)生產(chǎn)的監(jiān)視、設(shè)備的控制、工藝參數(shù)的穩(wěn)定功能。

  3.1.5:爐頂卷揚控制

  主卷揚運行制度:主卷揚采用西門子 PLC,料車到料坑底發(fā)出到位信號,開啟料斗閘門,料空且閘門管好后,發(fā)出上行信號,將料裝入受料斗。

   碎焦卷揚控制:振篩工作停止,啟動碎焦卷揚,如果解除聯(lián)鎖,也可手動控制。

  3.2:畫面監(jiān)控

  繪制多幅工藝流程畫面、設(shè)備啟停畫面、工藝參數(shù)畫面、閥門操作畫面、設(shè)備方位圖、報警畫面、報警紀錄、歷史紀錄、實時趨勢以及歷史趨勢畫面。使操作人員可以通過畫面監(jiān)視整個生產(chǎn)過程,啟停設(shè)備、監(jiān)視參數(shù)、調(diào)節(jié)閥門,觀察趨勢,查詢歷史紀錄。

  3.3: 歷史趨勢

  對一些重要參數(shù),如熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)壓力、冷風(fēng)流量、冷風(fēng)壓力、爐頂壓力、左右探尺等,我們對其進行歷史數(shù)據(jù)存儲,形成歷史趨勢,可以隨時進行查看。

  3.4:參考畫面(以下畫面僅供參考,具體畫面以實際設(shè)計為準)

  圖一:熱風(fēng)爐工藝總圖:

  圖二:高爐本體監(jiān)控畫面

  圖三:高爐爐頂監(jiān)控畫面

  圖四:高爐工藝流程圖

  圖五:高爐管道流向圖

  圖六:高爐框槽配料流程圖

  圖七:高爐料單畫面

  圖八:高爐框槽設(shè)備狀態(tài)

  圖九:高爐冷風(fēng)調(diào)節(jié)

  圖十:高爐爐頂壓力調(diào)節(jié)

  圖十一:高爐本體工藝參數(shù)圖

  圖十二:高爐實時曲線圖

  圖十三:高爐歷史曲線圖

  圖十四:報警紀錄


 

  4:電氣拖動控制系統(tǒng)設(shè)計

  4.1:系統(tǒng)配電設(shè)計

  4.1.1配電室設(shè)計:

  系統(tǒng)設(shè)計以下配電室:爐頂上料配電室、熱風(fēng)布袋配電室、框槽及高架配電室(如現(xiàn)場有條件,高架單獨設(shè)立配電室),各配電室采用單電源方案,如果現(xiàn)場要求,可采用雙電源供電。

  4.1.2:生產(chǎn)設(shè)備配電及拖動控制

  針對現(xiàn)場設(shè)備的再生產(chǎn)中不同的作用和工作特點,分別采用集中配電控制和現(xiàn)場配電控制兩種方式。

  4.1.2.1:集中配電方式:

  對于直接參與生產(chǎn)任務(wù)的設(shè)備采用控制室集中配電方式,如高架上料中的皮帶、振動篩、分料器;配料中振篩、液壓系統(tǒng)、皮帶;爐頂上料中的料車卷揚電機、探尺、布料設(shè)備;熱風(fēng)爐液壓站及助燃風(fēng)機閥門;布袋除塵系統(tǒng)的管道閥門、卸灰系統(tǒng)設(shè)備、重力除塵設(shè)備等。

  4.1.2.2:現(xiàn)場配電控制方式:

  對于非直接生產(chǎn)用設(shè)備,如高架粉料倉閘門、配料系統(tǒng)粉料倉閘門等采用采用現(xiàn)場配電控制方式。同時對于移動設(shè)備,如高架布料小車亦采用此方式。

  4.1.2.3其他方式:

  同時對于相對獨立的設(shè)備群,采用就近集中配電控制,如高架上料系統(tǒng)的地下料倉中的設(shè)備。如果現(xiàn)場不具備集中配電室空間,則改為單體現(xiàn)場配電控制方式,并輔以電源柜統(tǒng)一供電。進而減少安裝的電線電纜的投入和工期投入。

  4.1.3:供配電柜體及箱體選型設(shè)計

  配電室配電柜采用GGD2型交流低壓配電柜。GGD2型交流低壓配電柜符合IEC439《低壓成套開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備》、GB7251《低壓成套開關(guān)設(shè)備》等標準。適用于發(fā)電廠、變電站、工礦企業(yè)等電力用戶的交流50HZ、額定工作電壓380V、額定工作電流3150A的配電系統(tǒng),作為動力配電和控制用途。

  現(xiàn)場操作箱或配電箱采用雙層門(外層為有機玻璃門)防塵壁掛式結(jié)構(gòu),充分保證了防塵及防護的要求。

  現(xiàn)場臨時配電采用XL21配電柜作為臨時現(xiàn)場配電系統(tǒng),根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的布局確定具體的數(shù)量。

  4.2:電氣控制設(shè)計

  系統(tǒng)電氣控制設(shè)計遵循以下原則:

  A:以PLC控制為主,其他控制為輔的原則,兼顧簡電路設(shè)計和少現(xiàn)場走線設(shè)計

  B:對PLC輸入輸出采用電氣隔離以減少對PLC的損壞

  C:合理排布端子,減少布線干擾

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