西门子plc与HMI数据交换在高炉行业的分布式plc控制系统设计应用

   　目前工业中通讯有很多种。西门子plc支持以太网和PROFIBUS都是可行的。那就要看西门子plc与HMI数据交换放在那个地址或者寄存器中了，一般的说明书中都有。今天就以西门子plc实例整理以下说明，希望对你有帮助!　　

        分布式plc控制系统设计通常用于当前的高炉自动化控制中。这种方案具有现场布线多，施工量大，调试周期长的特点。鉴于高炉自动化的设备特点，系统控制方案由“模拟现场总线控制; “分布式plc控制系统”，更适合高炉自动化控制系统。

　　一、仿现场总线控制概念

　　　该系统采用传统的布式I/O结构，用于高炉体仪表和炉膛设置，热风炉，气体净化(袋)系统采用模拟现场总线方式，框架式配料系统。这样，上述三个系统根据系统中的单个单元进行现场小型PLC控制和电气控制，单功能控制和电气操作由现场PLC完成，生产过程过程协同控制由上级PLC实现。现场西门子plc子系统和上位总PLC通过以太网通讯连接。

　　二、方案的提出基础和可靠性分析：

　　该方法的呈现基于现场设备的特征。从功能和分布的方面来看，它分为两类：

　　1：适用于分布式plc控制系统的设备 第一类是许多单一功能组件或设备的系统。该类具有该装置的单一和不同分散功能的特征。同时，这些设备具有复杂的控制系统，不适用于控制系统和现场设备。

　　2：该系统由许多具有相同功能的设备组成。它们在高炉生产的总体框架下统一，并且它们相对独立，每个子单元是一个完整的小系统。如框架罐成分，气体净化(袋)，热风炉。这些设备适用于模拟现场总线控制。以下是详细说明：

　　2.1热风炉系统： 高炉热风炉系统主要由多个(一般为3~4个)热风炉组和燃烧空气设备组成，共用阀门实现高炉热风供应。在热风炉系统中，每个单元具有相同的设备组成，每个热风炉是一个完整的独立功能单元，可以实现燃烧炉和供气的任务;同时他们统一了热风炉的生产过程在联合工作下，高炉的热风供应工作完成。此外，每台热风炉的配置对于仪器和电气设备都是相同的;

　　2.2气体净化(袋)系统： 该系统由几个袋和主设备组成，完成高炉煤气的净化，并为热风炉提供清洁气体。组合物中的每个袋子都是一个完整独立的功能单元，具有相同的设备组成，可以实现净化，反吹，灰化和充气的任务;同时，在袋系统中统一净化高炉煤气，热风炉在生产过程中输送清洁气体。

　　2.3框架式配料系统： 该系统由输送带组，液压站和进料设备组组成，实现高炉配料功能。进料设备组由筒仓，进料器，进料振动筛，量箱和液压闸除尘阀组成，完成独立的物料筛选，计量任务，进料功能，工程除尘。 正是由于上述三个系统的这些特性，提供了三系统仿制现场总线控制模式的应用前提。因此，与高炉炉体仪器和炉子设定设备的控制系统一起，形成“高炉模拟现场总线控制加上分布式plc控制系统的自动控制系统”。

　　3、系统的硬件实现 该系统的整体自动化配置仍保留现有结构，使用三个CPU，由高炉炉体，高炉进料和热风袋系统控制。高炉炉体采用分布式plc控制系统，高炉进料炉控制设备控制部分(含液压站)采用分布式plc控制系统，高炉进料箱架料槽配料采用现场总线模式和热风炉。而布袋采用仿制现场总线方式。如下内容：

　　3.1框架罐配料： 主炉CUP与炉设定设备共用，并根据仓库组的数量设置相应的S7200PLC子站。每个子站通过通信与主站CPU交换数据。

　　主站功能：

　　变电站功能： 在每个变电站中，实现了振动，测量，卸载和除尘的功能;同时，接受主站的控制指令：测量相关设定值和合作成分指令，同时做出相应的响应。每个子站都配有独立的控制箱，集成了PLC控制系统，低压控制系统和仪表测量系统。每个控制箱都放在现场。同时，皮带组是一个单独的变电站。 该系统具有以下S7200变电站： 11套振动材料子系统(现场14个测量室) 皮带输送机系统：1套

　　3.2子站通过通信与主CPU交换数据。

　　主站功能： 只有按照生产过程的说明完成工作的发布，如：完成工艺参数的发布，发布包合作指令(如机柜之间的供气开关)，各种分发布功能(如反冲，卸载)，公共阀门发出通气功能命令，并发出灰化系统设备的工作指令。

　　变电站功能： 每个PLC系统独立完成袋体的净化，供气，反吹和灰化功能。每个子系统根据主站的指令进行响应并完成特定控制。每个子站都配有独立的控制箱，集成了PLC控制系统，低压控制系统和仪表测量系统。每个控制箱都放在现场。 该系统具有以下S7200变电站： 10套袋体系统(现场10袋) 公共阀门子系统1套 灰系统1套

　　3.3热风系统： 使用与气体净化系统相同的主站CPU，并设置热风炉单PLC系统，普通阀系统，燃烧空气和液压系统变电站。子站通过通信与主CPU交换数据。

　　主站功能： 只有按照生产过程的说明完成工作的发布，如：完成工艺参数的发布，释放热风炉合作指令(如供气切换)，释放各种热风炉子功能(如炉子，阴燃炉，吹扫)，燃烧空气鼓风机开始切换，液压系统开始切换。

　　变电站功能： 每个PLC系统独立完成袋体的净化，供气，反吹和灰化功能。每个子系统根据主站的指令进行响应并完成特定控制。每个子站都配有独立的控制箱，集成了PLC控制系统，低压控制系统和仪表测量系统。每个控制箱都放在现场。 该系统具有以下S7200变电站： 热风炉单变电站4台(4个热风炉) 燃烧试验站1套 液压站变电站1套

　　3.4系统网络结构 系统的网络结构如下图所示。图1显示了整个系统的网络结构，图2显示了子系统的网络结构。

　　图1：总系统网络

　　图2：子系统网络结构

　　4、系统的软件实现 这样，它不会给系统控制程序的编写带来困难。不同之处在于，在实施过程中，根据具体控制的设备组(如振动材料组，袋体，热风炉)进行相应的功能块分配。因此，该编程方法还便于类似现场总线模式的编程。 在具体应用中，原始程序中的功能块实际上已固化到现场的S7200中，过程控制程序保留在上部PLC中。 (有关详细信息，请参阅有关西门子成为手动功能块的部分) 因此，仿制现场总线的使用不会造成编程困难，仍然可以使用成熟的程序。

　　三、电气系统配置和结构

　　在plc控制系统中，设备采用传统的控制工艺方法，用于热风炉，袋除尘，框架箱配料，配电室配电，现场控制和操作。

　　1、现场控制柜的设计 现场控制柜采用双层防雨防腐门结构，操作区域设计在柜门上，使用防尘原件或防尘防水。同时，为了进行维护，维修和保养，机柜配有低压照明和维护插座。 操作区域：用于设计放置在控制柜中的设备的手动操作元件(其他设备控制仍由本地盒控制) 电磁控制区：子系统中电磁设备的完整初级配电和二次电磁控制。 西门子plc控制区：完整的西门子plc系统模块和电源，输入输出隔离。为了减少电磁干扰，PLC供电点采用直流模式，隔离变压器用于电磁隔离。对于输入和输出，使用继电器隔离，并根据需要隔离模拟量(因为现场主要部件直接进入现场控制柜，干扰很小，所以适当时选择自由裁量)。

　　2、现场控制柜的安装 由于现场空间和设备分布，现场控制柜的安装应考虑到现场的空间要求。电气控制应首先让位于空间机械操作的便利性，并且方便机械操作。因此，你应该选择一个宽敞的空间。如果空间合适且不符合电气安全要求，请在电气柜中采取措施或采取其他措施。

　　2.1项目中电气柜安装位置的设计

　　2.1.1袋系统：系统控制柜由10个箱柜控制柜，1个歧管阀控制柜和1个灰控制柜组成。

　　(1)箱式箱控制柜：设计安装在箱式系统的二层平台上。这是中灰平台。同时，在箱体上设计了袋卸装系统的本地操作。袋体的其他设备(支气管到阀门，方形阀门)是单独设计的现场控制，并引入袋控制柜。

　　(2)主管阀现场控制柜：安装在外网平台上。外部网络平台上的燃气管阀(主管阀，热风炉阀，外网阀)的操作装置设计在柜门上。净气体和废气排放阀由现场箱控制并引入主阀控制柜。

　　(3)防灰柜：设计安装在灰加湿器平台上。所有灰化的设备都位于机柜门上。

　　2.1.2热风炉系统包括以下：

　　(1)热风炉现场控柜：它包括热风炉的燃烧阀，燃气切断阀，燃烧空气截止阀，氮气吹扫阀，以及热风阀的控制和操作。上述设备设计用于在门上操作。热风炉的冷气阀，充气阀，烟气阀和废气阀均匀设计。操作箱放置在阀门附近，并引入热风炉的单个控制柜。

　　(2)燃烧风机阀控制柜：所有燃烧控制风机供气管阀(燃烧风机出口阀，风机供气切换阀，燃烧空气释放阀)本机控制装置设计在机柜上。

　　(3)液压站控制柜主要完成液压本身信号的采集。根据具体情况，可以在控制室或液压站中进行设计。同时，机柜还包括一个普通阀(回流修复阀，混合空气阀)

　　2.1.3框架式油箱配料系统：包括10个矿用仓库振动配料控制柜，1个焦炭仓振动配料控制柜，1个输送带控制柜，1个液压站控制柜。

　　(1) 矿用仓库振动配料控制柜：控制柜包括矿箱料斗，振动筛，斗式计量，仓库切割闸门，振动除尘阀设备的控制和操作。本地操作设备设计在柜门上。

　　(2)现场配料控制柜，本地操作设备设计在柜门上。

　　(3) 输送带控制柜：控制柜包括返回焦点，返回角度，返回矿井，返回角度和采矿带等设备的控制和操作。本地操作设备设计在柜门上。 (根据具体情况，可以在控制室或液压站中进行设计。 上述三个系统中的控制柜电源取自相应的控制室配电盘，PLC通过通信电缆与中央控制室CPU串联。

　　四、西门子plc与HMI数据交换优点

　　由于该解决方案的特点是每个功能设备都用作单独的系统并使用单独的机柜，因此它具有以下优点：

　　1、减少项目总投资： 在这种方案下，控制柜和控制室之间只有两根电线：一根电源线和一根通信线。因此，可以节省很多钱。

　　(1)在材料方面有很大的节省,有原来的几百根信号线换为一根光纤,大大节省了成本，电缆：无论是电源线还是控制电缆，都可以节省近50%或更多。 桥梁：无论是从控制室还是现场，都不再需要安装大型桥梁或树干，可以统一成200个小型干线，大大减少了铺设仪表的数量。

　　(2)节省安装成本：在此方案下，由于桥梁和电缆的使用大大减少，安装，布线和校准的工作量大大减少。因此，施工时间短，人数少。将工作时间减少约60%。它可以提前有效地投入生产时间，并利用时间创造更大的利益。

　　(3)可以单独在本地完成编程。在控制室中，有大量的控制柜分为两个(一个用于主电源柜，一个用于配电柜)。因此，在土木建筑方面，基础设施投资大大减少。

　　2、分散控制为工作带来方便

　　(1)调试方便 由于控制的分散，系统可以分成较小的单元进行调试。

　　(2)抗干扰能力强

　　(3)控制风险低，可靠性高 由于控制是分散的，大大降低了整个系统因单个设备或设备故障而关闭的可能性，提高了系统的可靠性，并且可以充分保证系统的连续运行。同时，由于主站cpu的工作量大大减少，工作压力降低，使设备运行时更加可靠。

　　(4)易于维护和检修 由于分散控制，控制组件可以在系统操作下单独修理和维护，而不必安排高炉进行大修。

       总结：以上就是西门子plc与HMI数据交换在高炉行业的分布式plc控制系统设计的说明实例，希望对大家有帮助。我们为客户提供量身定制的自动化解决方案,西门子plc,三菱plc,欧姆龙plc,人机界面系列产品是专业的自动化控制系统集成服务商.欢迎来电咨询订购!