6ES7512-1SK01-0AB0型号介绍
一 、引言
2000年邯钢从德国克虏伯公司拆回二手设备燃气轮机，主要消耗能源为混合煤气。第9煤气加压站5#、6#加压机将焦炉煤气加压到0.2Mpa，与高炉煤气混合后向燃气轮机提供热值为3500±50KJ/Nm3的混合高压煤气，推动燃气轮机做功，并向热风炉输送一定压力和**的冷风。底层控制装置选用了美国罗克韦尔自动化公司的ControlLogix L5550系列控制平台，它具有良好的稳定性、扩展性、软硬件的开放性以及友好的人机界面。其它主要测控设备有鞍山UNION公司的热值仪和西门子公司的变频器等。
二 、硬件构成
1. 系统的拓扑架构
图1. 控制系统的拓扑架构
图1中示出了该系统的拓扑架构，该系统的核心部分主要由ControlLogix L5550控制器、工业PC机和ControlNet冗余数据通讯网络构成。1756-CNBR为ControlNet冗余通讯模板。1784-KTCX15为安装在工控机内的通讯卡，具有双通道信号输入。1786-CP为通讯电缆，1786-TPR为同轴电缆分支器。
2. ControlLogix L5550控制器的硬件配置
该控制器的硬件配置如图2.所示。
图2. ControlLogix L5550控制器的硬件配置
1756-PA72：电源模板 1756-L55M14：CPU模板
1756-CNBR：冗余通讯模板 1756-IF16：模拟量输入模板
1756-IR6I：热电阻输入模板 1756-OF8：模拟量输出模板
1756-IB32：数字量输入模板 1756-OB32：数字量输出模板
I/O模板种类繁多，具有可拆卸端子、带电插拔、分变则报、自诊断、时间标记、模块
标识、闪存升级、电子保险、单独隔离等功能。
3． 数据通讯网络的构成
Logix5000系列产品可以采用DH+、ControlNet、DeviceNet、以太网等数据通信网络架构。该系统采用了ControlNet冗余通讯网络，它具有独特、**、高效的Producer/Consumer技术，冗余、开放、高速、实时、对等地传递数据信息，网络传输速率高达5Mb/s。ControlNet有着严密的通讯协议和数据传送逻辑，具有高度的确定性。
工控PC机内安装通讯卡，与控制器之间通过ControlNet网进行通讯。通过Rslinx网络通讯软件可以方便地设定内存地址、站地址、中断号等参数。加压站的实时控制网通过1784-KTCX网卡与1756-CNBR/D通讯模板互相连接。1756-CNBR/D冗余模板联结两条网络主干线，通讯模板随时监听并检验两条传输通道上的数据传输。
三 、软件概述
1. 系统软件配置
操作系统为bbbbbbs NT6.0中文版+SP6a，监控组态软件为RSView32 6.3中文版，编程软件为Rslogix5000 V11.11，网络通讯软件为RSLinx V2.2，利用它所提供的OPC接口进行数据采集。
2. 应用软件功能
2.1 RSView32 6.3提供了建立有效监视以及管理系统的全套工具，它是以MFC（微软
基础类库），COM（组件对象模型）组件技术的软件包。它具有绘图及动画、安全防护功能、报警功能、记录功能、趋势功能、事件检测功能、与**的OPC协议完全兼容、ActiveX、VBA bbbbbb (脚本)语言等丰富的功能，使得软件设计人员开发功能完善、控制内容灵活的人机界面游刃有余。
煤气混合站和加压站操作站的主要画面包括：工艺流程图、实时数据表、控制调节画面、实时趋势、历史趋势、报警画面、数据报表以及屏幕打印等。主要监控画面如图3.所示。
图3. 煤气混合加压站的主要监视画面
2.2 RSLogix5000梯形图软件编程包，有灵活易用的编辑功能，通用的操作画面，诊断和纠错工具。程序数据库中有控制器标签Controller tag和程序标签Program tag两种。与以往的SLC500系列产品相比，所有数据采集无须编程，直接读取模板地址对应的输入数值即可。
2.3 RSLinx软件实现上下位数据库之间的连接，ControlNet网络连通后，以OPC数据交换方式在RSLinx软件中建立Topic，选定相应的Topic建立上位数据库，RSView32软件所有人机交互功能即可实现。
四 、主要控制功能
1. 煤气热值自动调节
热值是主要质量指标之一。煤气混合加压站以高炉煤气为主，以焦炉煤气为辅，高炉煤气热值约750KJ/Nm3，焦炉煤气热值约4000 KJ/Nm3。
煤气热值自动控制为串级、交叉限幅调节系统，如图4.所示；控制软件中的该串级调节器如图5.所示。该调节系统以热值调节为主环，焦炉煤气**调节为副环，加入了高焦煤气单交叉限幅。焦炉煤气**的设定值不单单取决于热值调节器输出信号MV (即图4.中的CV1)，而且受到高炉煤气**的瞬时值的限制，即按高、焦理论配比值求出应配焦炉煤气**值，乘以1.05和0.95作为MV的上、下限幅值MH1、ML1。
按照该控制思想，一方面使焦炉煤气**调节器的调节量不至于过大，从而使高焦配比值在小范围内波动；另一方面则使主环调节器不至于产生调节饱和，加快了滞后较大的主环的动态响应，改善了系统的调节品质。
图4. 混合煤气热值/焦炉煤气**串级调节系统方框图
图5. 控制软件中的混合煤气热值/焦炉煤气**串级调节器
ControlLogix控制器的 AO模板输出4-20mA信号至变频器，通过变频器调节两台加压机的转速，改变高炉煤气与焦炉煤气的配比，从而达到调节热值的目的。
2. 高炉煤气压力自动调节
3. 焦炉煤气压力自动调节
4. 回流阀自动调节
上述3个调节回路都是单回路PID控制系统。当测量值与设定值有偏差时，该控制器经计算输出一个4-20mA控制信号，控制调节阀的开度。
煤气混合站的上述4个调节器的操作监视画面如图6.所示。
图6. 煤气混合站的4个调节器操作监视画面
五 、系统调试
1. 在工控机内安装好通讯网卡，设定好所有参数。将与PLC的通讯线接好，通过RSLinx
软件检测在线节点。
2. 下载梯形图程序，初始调试阶段，PLC会出现故障信息，在RSLogix5000中的
Controller properties 中的Major faults/Minor faults中会出现错误信息，可以帮助快速处理故障。
3. 在PID功能块的调试中，Loop U pdate Time (回路刷新时间) 不能为零，否则下载程序肯定出错。
4. 调试中要灵活运用AFI和TND指令。前者可以暂时中断所在行的执行，后者可以使
控制器停止扫描所在梯级后面的程序。
5. 对于压力、**等被调参数来说，对象调节通道时间常数T0较小，而负荷又变化
较快，这时微分作用和积分作用都容易引起振荡，对调节品质影响较大，故不采用微分调节规律。因此，高炉煤气压力自动调节、焦炉煤气压力自动调节、回流阀自动调节都采用PI调节方式。P值愈大，比例调节作用愈强；I值愈小，积分作用愈强（即达到目标值愈快——编者注）。
6. 对于温度、成分等测量通道和调节通道的时间常数较大的系统来说，采用微分调节规律，
微分的超前作用能够起到较好的效果。由于热值检测的惯性滞后，PID中加入了微分调节规律。
我公司为中石油吉化股份公司炼油厂提供的LT150型催化剂小型自动计量与加料装置，如图1所示为典型的FCC催化剂小型自动加料装置流程图。装置的系统组成为：
（1）计量装置：减量式电子配料秤1台，量程200KG，计量精度≤±0.005%。其中，秤体为不锈钢，带有振动装置使物料顺利卸出。秤上面板设有呼吸袋滤器，用于平衡秤体内部压力，确保称量精度。秤斗设有三只传感器，传感器通过接线盒与称重表头连接。配有1台压力平衡袋滤器、1只DN250衬胶蝶阀、3只传感器、2只震动气缸和1只过滤减压阀。
图1 典型的FCC催化剂小型自动加料装置流程图
（2）压送装置：压送罐容积可按需要设定 , 配有料位计(进口件)、压力表、加料阀、安全阀、压力调节阀、拉瓦尔喷嘴等一组部件及配管。压送罐为压力容器，产品由压力容器厂生产，符合国家标准要求。压送罐的结构、尺寸、技术参数、配套件按德国布勒公司标准生产和配备，配套件选用德国原装产品。
（3）输送管路：采用GB8163—87进行设计，主管输送压力降设计值为0.2 MPa，输送时短料柱设计长度为0.5米, 短料柱前后压降大设计值为0.1 MPa。
（4）控制部分：控制系统为两级微机控制，上位机为PC机,下位机为可编程控制器PLC。设立远程工作站,系统采用**的总线工作制，组成对输送系统现场生产过程实时监控和管理佳配置。上位机CRT屏幕显示工艺流程及相关的测量参数、系统顺序运行状态等，PLC实现对系统采集仪器、仪表和执行元件的控制。在设计输送控制系统时遵守了下列通用的事故准则：局部故障不引起整个系统停机，控制功能由各种功能分散的模块实现，任何模块故障只影响部分控制功能，通常可以由操作人员手动操作，不会影响其它模块正常工作。上辅机控制系统为两级控制系统。一级为现场控制级，由工业PLC直接控制现场设备；另一级为管理级，由工业控制计算机负责原材料、称量报表、送料曲线和送料过程实时监控等任务。
该装置的主要技术参数如下表所示。
该套装置具有以下技术优势：
（1）采用先称重后输送的技术方案，使电子传感器放置于容器的外侧，易于维修和调校，同时减少了影响计量的因素并**了计量精度；
（2）流化罐采用下出料的输送方式，方便将物料输送干净；
（3）计量和输送分开，所有与流化罐连接的管线均为刚性连接，延长了系统的使用寿命，减少了维修工作量；
（4）流化罐采用了流化喷嘴，从流化罐的外侧安装，可以方便更换。流化罐进气采用了拉法尔喷嘴，对输送气流进行加速并产生稳定的气流；
（5）主要阀门采用特种耐磨阀门，**了阀门的使用寿命；
（6）装置采用模块化设计，便于安装和维修。
