西门子PLC模块6ES7518-4FP00-0AB0型号规格
1 引言
电石做为重要的化工原料，广泛应用于化工、冶金、医药等诸多领域。电石为煤炭化工的中间产品。随着国民经济的不断增长，尤其pvc需求量的迅速增加，电石的需求量也在不断地扩大。我国拥有丰富的煤炭资源，为电石生产提供了充分的原料保证。特别是近年来石油价格的飞速上涨，导致石油化工生产成本不断升高，与石油化工相比，煤炭化工已不断呈显其自身优势，使得电石工业迅猛发展。
在过程控制领域中，对控制系统的处理能力、处理速度,及控制单元的可靠性都有较高的要求。saia pcd过程控制系统无论从复杂的数学运算到cpu执行速度、海量的系统内存,开放的网络接口及平均无故障时间达到100万小时等都具有独到之处，是一种很好的基础设施系统解决方案,并广泛应用于电石炉控制装置。
2 生产问题
某化工集团电石炉生产装置，由于上料系统全部靠人工上料，电石炉受生产人员不足的影响，不能长期稳定运行。
2.1 熟练工缺失
炉前工流动性较大，由于人员不能及时补充，炉上时常为缺员状况，以至炉内压料不及时，造成电石炉生产极不稳定，生产的产量以及日常生产管理都带来了很多问题；同时电石炉炉况由于受人员的影响，而维护不平衡，造成炉况不稳定，对生产有很大的影响。炉前工劳动强度较大，每班每人约投料5-6吨，长期高温、高劳动强度作业，使得炉料混合不均匀，上料区域不均匀，导致炉内温度高低不均匀，给电石炉的日常运行和维护带来了很多潜在的困难。炉前工在上料时，不能有效的去除白灰与兰碳原料中的粉料，造成原料中的粉末比较大，给电石炉的生产和管理带来了很多不利因素。
2.2 人工操作误差
人工方法在进行配制炉料时，难免有不均匀的现象出现，对电石炉的生产产生很多不利因素，造成电石质量不稳定;
2.3 行业准入门限
目前国家对电石炉的控制比较严格，自动上料装置已经成为国家电石行业准许生产的决定因素之一，在未来几年国家可能要强制电石炉制作自动上料装置。
, 为了保证电石炉长期稳定生产, 对现有电石炉生产装置进行技术改造, 增加自动配料和上料系统。
3 系统设计
3.1 系统分析
根据控制工艺要求制定如下控制策略。
(1) 缓存料斗现场设加料及紧急加料指示灯。四个白灰缓存料罐可以加料时绿灯亮，四个白灰缓存料罐都加满时灯灭，当只有一个罐有料时红灯亮并发声报警，提示装载机司机紧急上料。
(2) 装载机上料时由人工启停输送皮带机、提升机和调节缓存料斗下料阀开度，或在缓存料斗上安装料位开关，缓存料斗有料时，控制系统先向提升机发布启动指令，再向皮带输送机发布启动指令。
(3) 兰碳烘干装置在哪个装置下料时开大那个料罐气阀，加料完毕根据工艺要求控制气阀开度。气阀只要有开度就开启高压风机。
(4) 六组储存罐按满料后配料次数计算配料先后次序，在储存罐下料位发出报警后立即启动该组储存罐配料动作。加料时，移动皮带输送机行走，根据定位接近开关定位，人字型分料装置两出料口开合到位，根据储存罐位置正向或反向启动皮带，启动后，先后开启固定横向皮带机，大倾角皮带输送机、在根据四座白灰缓存罐、兰碳烘干装置料位预估，启动卸料口四台电振给料机之一。
(5) 两台移动皮带输送机、两台固定横向皮带机正常情况下一条输送白灰，一条输送兰碳，在一台有故障情况下，通过两台移动皮带输送机、两台固定横向皮带机之间的人字型分料装置，间隔输送白灰、兰碳。
(6) 配料时白灰、兰碳储存罐通过交叉给计量罐下料混合白灰、兰碳，并通过累计加料称量配比白灰、兰碳比例。比例由人工在计算机上设定，配好料后下至白灰、兰碳混合料罐。
(7) 混合料罐下料管根据开启次数，轮流开起阀板。
(8) 每台设备均设有现场控制箱。现场控制优先，设紧急停车按钮，现场“遥控\现场”旋钮转入遥控后启动自动系统。
(9) 计算机控制可分步由手动启停单台设备，分组投局部自动（缓存上料系统，兰碳烘干系统，配料系统，输送系统，下料系统），全局投自动。系统具有配料管理功能。
(10) 根据要求在相关地点、盲点设置视频监控设备。
3.2 系统设计
系统设计如图1所示。系统控制单元采用瑞士思博控制公司(saia-burgess controls)pcd及相应的i/o模块。该控制器集成了mpi、工业ethernet、profibus，rs232、rs485、usb等通讯接口。内存空间1m，可扩展外存储器4g。cpu采用32位嵌入式低功耗mcu，主频100mhz。32路pid运算控制周期为8ms。80k程序，cpu运行负荷为25%。
图1 备料自动化系统
系统分为控制单元和操作单元二部分。控制单元完成现场数据采集、配料计算、温度控制、手动/自动切换控制与调节、设备启动与停止控制、顺序控制功能。控制单元与远程站单元通过工业现场总线profibus连接。
3.3 操作站设计
操作单元分为工程师站和操作员站二部分，主要完成生产工艺流程组态,动态流程图画面显示、人机操作、参数整定、历史趋势记录、配料管理、报警显示等以及系统调试、系统故障诊断功能。操作员站,工程师站与控制单元通过工业以太网连接。系统采用的瑞士思博(saia pcd)过程控制设备作为系统的核心，并配置了siematic wincc软件包,既保证了硬件体系的高标准，又保证了软件体系的兼容性。操作站人机界面动态流程图画面如如2所示。
图2 操作站动态流程画面
4 结束语
实践证明，在电石炉自动配料和上料装置上基于saia pcd过程控制设备开发的动控制系统具有控制稳定、称重配料速度快的特点，完全满足了工艺要求，保证了生产过程的高效、稳定，提升了产品品质，具有很好的实际应用价值
1 引言
在现代热轧带钢的生产过程中，当带钢头部经精轧区末机架抛钢后，经过层流冷却到达工艺温度后，需要由卷取机对带钢进行卷取。这是热轧工艺中后一道关键工序，生产实践表明，卷取机的工作状态直接影响着整条轧机生产能力的发挥， 其生产的好坏将影响到成品带钢的终质量和生产利润，所以卷取机对控制系统的要求比较苛刻，在控制设备中综合运用了大功率交流变频传动装置、plc/ scada、dcs、现场总线等技术。法国converteam公司的自动化控制及驱动设备，以高性能控制器alspa p80 - hpci为控制核心，以高精度矢量变频器alspa md2000为驱动装置，同时运用profibus-dp现场总线和以太网通讯技术，建立了一套开放的数据交换处理平台，很好地满足了以上工艺流程的控制要求。因此，武钢第三热轧带钢厂1580生产线选用了法国converteam公司(前身为阿尔斯通机电公司)的自动化控制及驱动设备。
2 热轧卷取机控制原理
热轧卷取机自动控制系统的任务是根据过程计算机或操作人员给定的数据和指令，控制电气传动装置和液压控制系统，使卷取机按要求准确地完成卷取过程。在武钢第三热轧带钢厂1580热连轧生产线的两台全液压卷取机(1#、2 #) 所属设备分别包括侧导板、上下夹送辊、卷筒、助卷辊、卸卷小车等，其位置和压力控制均采用电液伺服控制系统，其中1号卷曲机工艺设备如图1所示，2#卷曲机的工艺设备和1号相同。
图1 卷曲机工艺设备布置
3 控制系统组成
该热轧生产线的1号，2号卷曲机的控制器为高性能控制器alspa p80-hpci，驱动设备由高精度矢量变频器alspa md2000控制，整个控制系统配置图如图2所示。
图2 卷曲区域的基础自动化网络结构图
3.1 网络配置
从该网络结构图可以看出，该系统主要包括4台vcm7750控制机架，1台工程师服务器(engineer server)，1台人机接口服务器(hmi server)，3台hmi操作计算机，2台工程师站。1台iba公司的数据记录服务器。各个控制器通过四个网络进行通信，卷曲区域在电气室分别通过hmi(人机接口)以太网，eng(工程)以太网和l2(二级)以太网连接到switch后，通过光纤连接再到中心计算机室。然后分别和engineer server(工程师站服务器)，l2 server(二级机服务器)，hmi server(人机画面服务器)进行数据通信。其中，和精轧工艺区之间的数据交换可以通过egd通信方式经由eng以太网进行交换。
3.2 硬件配置
(1) 高性能控制器p80-hpci：高性能控制器p80-hpci 是本套系统的控制核心。hpci控制器是一个基于标准vme计算机的多任务，实时系统，适用于控制，高速响应，处理能力强大的大型复杂系统，可以满足卷曲机在生产时的高达1ms的扫描速度需要。hpci控制器主要由vmic77 -50处理板，电源板，和多槽机架组成，采用以太网和canbus/profibus -dp 多种通信网络的组合，将远程i/o 模块、上位机(scada)、操作终端、变频器等连接至p80-hpci 相应的通信接口。根据各个控制器不同的功能，配置相应的高速ai/ao、di/do输入/输出模板，profibus模板，diz或ssi的编码器接口板和各种不同类型的外部设备接口，控制包括远程i/o，变频传动设备，现场仪器仪表等单元动作。
hpci控制器主要功能有：实现卷取机闭环/ 开环速度控制。完成卷取机高精度速度/ 转矩控制所需要的各种数学算法及控制模型的运算功能。实现卷取机各种逻辑连锁，包括手/ 自动方式下的操作、运行/ 报警信号显示、工艺运行条件连锁、手动/ 自动连锁条件、电气系统/ 机械系统连锁条件、故障状态下各种保护连锁功能等逻辑控制。人机对话功能，卷取机的生产流程动态显示；速度/ 电流/ 转矩的实时曲线、历史曲线显示及存储；事件/ 报警信息的显示/ 确认/ 存储等。配合现场操作，为生产操作人员提供了操作终端，可输入并显示各种设定值，使操作更加简单方便。
(2) md2000 交流矢量变频驱动装置:主/辅传动控制共由12台md2000交流变频器完成，容量从200kva～ 900kva不等,交流调速控制系统，包含有多种频率/速度/转矩控制模式，可根据用户设备特性和对速度/转矩控制的不同精度要求自由选择。系统采用profibus现场总线技术，通过profibus总线，传送转矩给定值、变频器启停控制以及变频器工作状态等数据，与中央控制器alspa p80-hpci及总线上其他从站(其他变频器和操作终端)进行通信和数据交换。
4 软件配置
该系统的软件是基于bbbbbbs2 -000的tool_box软件，包括用于控制器编程的p80i软件包，用于操作画面显示的intouch 9.0软件包，用于保存历史生产数据的ibapda_client软件包，用于故障诊断的ibaanalyzer软件，用于配置远程i/o站的sst profib -us configuration软件和变频传动设备调试用的alspapcs软件。这些软件都采用了友好的人机界面方式，可以方便的操作，调试。也提高了日常生产和维护的效率。
特别是其中alspa p80i编程工具，它是对alspa p80-hpci控制器进行配置、编程和监测的一套高效率编程软件，具有如下特点：程序结构遵循iec 标准；采用功能块(fbd)编程方式，结构化编程，可利用软件包提供的功能块库中的fbd 块便捷地建立程序；拷贝与重新命名编址和变量容易，可采用编址方式，也可采用形象易懂的符号名方式；很强的图形功能，可在用户程序清单中直接嵌入ole 对象和超链接等，可产生清楚易懂的图形； 内置模拟程序，在pc 上调试验证程序不需要硬件条件；在线监控功能，对程序中各个变量都可提供实时和历史曲线监控。
5 结束语
该套控制系统结构合理，布局清晰，由于采用了分布式结构，便于工厂设计，安装，调试和扩展。从2007年12月该套卷曲机系统投入使用以来，结合实际生产情况，采用大量针对取向/无取向高低牌号硅钢的优化算法，批量生产的硅钢卷型指标远优于其他同类生产线。运行半年来，该系统稳定可靠，故障率极低且排查简单，充分体现了其整体性能的**性和稳定性。