文档介绍：S7-200控制系统在煤气发生炉装置中的应用
李自强 摘要:陕西华山化工集团有限公司化肥厂造气系统采用西门子S7-200对原有测量控制系统进行改造,实现了对煤气发生炉装置的自动化集中控制,使造气工艺生产系统更加稳定,安全生产性能进全系统共有43个数字输入点,210个模拟量输入点,150个数字输出点,16个模拟输出点。系统主要硬件配置如表1所示。
1、配置为标准的DIN轨道,在其上安装各种模块和电源,每台炉子都有一个CPU,一个EM277模块,一个EM120模块,和一个EM232模块,数字量的输入由CPU来完成。
2、电源块为QYB、24V供电,设计为1:1冗余,以增加工作的可靠性。
(二)上位机硬件配置
PC工控机在系统中是PC站,可作为工程师站对PLC和组态软件进行编程,编程完成后可作为操作员站监控系统的运行。上位机选用的是3台DELL的台式机,配置为P4/,带有光驱和网卡,另配有西门子专用网卡3块,3台DELL19英寸彩色液晶显示器。上位机系统由山特的UPS供电。
造气炉的自动化控制系统设计由二级网络组成,即由过程控制级和基础控制级组成。
过程控制:以S7-200PLC系统作为主要控制核心,由3台上位机、PLC控制单元加以太网卡等组成工业以太网,监控站利用组态软件WinCC实现对工作现场的监督控制。通过22个单个模块组合对流量、液位、压力、成分分析等进行数据采集,上位机将实时数据库的数据送到服务器的关系数据库中保存和进行数据处理。过程控制级通过工业以太网将上位机系统和现场检测控制点紧密的结合为一个整体,从而实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。
基础自动化控制:各站的S7-200PLC通过PROFIBUS-DP网互相连接通信。一方面将控制数据(炉条机的转速设定,温度、压力设定,各操作参数的设定等)发送到传动装置;另一方面传动装置的电机转速、传感器的流量、温度、压力、碳层测量的数据及寻优控制、氢氮比调节等数据通过通信传送到上位机指定的寄存器地址。PROFIBUS-DP主要用于工业自动化系统的高速数据传送,实现调节和控制功能,是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信,是计算机网络通信向现场级的延伸。
(三)软件配置
计算机操作系统采用中文版的Windows2000带SP4补丁,,实现了对整个系统的开关量和模拟量进行采集和处理,并显示在监控画面上,能够对现场阀门按工艺要求依次依时开关,完全实现自动化操作,方便操作人员及时掌握系统的运行情况。,可利用六种语言:STL、LAD、FBD、CFC、SFC、SCL进行编程。
(四)控制系统网络结构
网络是PROFIBUS的现场总线结构。控制站与操作站是小型工业以太网络,西门子PLC与上位机之间采用的是TCP/IP协议,使用以太网交换机连接PC机和PLC,既可编制程序,又可通信、监控,并带有OPC接口。系统完成调试后,上位机的以太网通过OPC功能,机子之间可以互连,传送数据。
三、系统功能的实现
根据煤气发生炉的