陳蕊

摘要：本文章主要介紹西門子S7-300 PLC軟冗余系統(tǒng)在高爐噴煤制粉中的應(yīng)用，通過人機(jī)界面和PLC實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的啟停、自動控制和儀表參數(shù)監(jiān)控等。

關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC） 軟冗余 過程監(jiān)控 組態(tài)軟件

中圖分類號：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0015-01

1 概述

計(jì)算機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)的作用是通過對制粉和噴煤系統(tǒng)中各種設(shè)備、介質(zhì)在運(yùn)行過程中的狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控，為操作人員提供直觀形象的動態(tài)數(shù)據(jù)畫面，并能夠?qū)崿F(xiàn)對主要設(shè)備遠(yuǎn)程自動控制，提高企業(yè)的自動化水平。

2 系統(tǒng)組成

如圖1，采用西門子S7-300PLC軟冗余系統(tǒng)，即節(jié)約了成本，也保證了系統(tǒng)的安全可靠。主站CPU與控制I/O站ET200M之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊，I/O模塊支持帶電插拔功能，兩CPU之間采用MPI連接方式來保持?jǐn)?shù)據(jù)同步，有故障時實(shí)現(xiàn)冗余切換，PLC與計(jì)算機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站和兩臺操作員站，選用原裝研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，每臺機(jī)器上裝有網(wǎng)絡(luò)通訊卡CP1613，它們各通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC通訊處理器CP343-1通訊口連接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。上位監(jiān)控軟件采用西門子公司的WINCC6.0組態(tài)軟件，它運(yùn)行于個人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)控畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等。

3 控制系統(tǒng)功能

3.1 軟冗余功能

軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開始時，A系統(tǒng)為主，B系統(tǒng)為備用，當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯，控制任務(wù)會自動切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行，這時，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設(shè)定控制字，實(shí)現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換，這種手動切換過程，對于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整，更換，擴(kuò)容非常有用。

系統(tǒng)工作原理：在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時，A、B控制系統(tǒng)（處理器，通訊、I/O）獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對ET200從站中的I/O控制權(quán)。A、B系統(tǒng)中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用戶程序段和冗余（redundant backup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。軟冗余系統(tǒng)中PLC內(nèi)部的運(yùn)行過程。

冗余功能切換也成功的進(jìn)行了測試，完全能滿足要求。

3.2 制粉控制

制粉實(shí)現(xiàn)全面自動調(diào)節(jié)、自/手動切換及自動檢測，并能長期、可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。自動系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：

熱風(fēng)爐：實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)、煤氣、熱風(fēng)的操作及燃燒自動控制，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)燃燒；

制粉輸煤：實(shí)現(xiàn)輸煤皮帶系統(tǒng)的電氣自動化控制監(jiān)控，給煤量采集與監(jiān)控；

制粉：實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)、排風(fēng)機(jī)及其工藝系統(tǒng)的儀表、電氣監(jiān)控與聯(lián)鎖；

磨機(jī)：實(shí)現(xiàn)磨機(jī)出入口溫度、前負(fù)壓和負(fù)荷控制；

布袋除塵系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)布袋壓力、差壓、溫度的監(jiān)控，反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的監(jiān)控及反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的手動和自動控制。

3.3 輸粉控制

3.3.1 自動送粉

當(dāng)任一高爐需要輸送煤粉時，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)高爐所對應(yīng)的輸粉管線而進(jìn)行輸送煤粉。輸粉的整個順序是按照工藝要求而進(jìn)行的，具體的送粉操作程序如下：

（1）某一高爐要煤粉信號到達(dá)；（2）蜂鳴器響，要粉燈亮；（3）確認(rèn)發(fā)送粉信號；（4）煉鐵對應(yīng)高爐確認(rèn)；（5）要粉信號不變，則進(jìn)行下列步驟，否則停止送粉；（6）關(guān)倉式泵放散門；（7）開倉式泵進(jìn)氣門；（8）開通向某高爐二次輸粉門；（9）開倉式泵一次輸粉門；（10）關(guān)倉式泵進(jìn)氣門；（11）關(guān)倉式泵一次輸粉閥；（12）開倉式泵放散門；（13）等待裝粉。

輸粉過程的各個倉式泵切換根據(jù)各自的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）和裝粉重量而進(jìn)行。

3.3.2 自動裝粉

當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)檢測到某一個倉式泵在運(yùn)行狀態(tài)而沒有煤粉時，煤分倉自動對該倉式泵進(jìn)行裝粉。裝粉順序過程是按工藝要求而進(jìn)行的。具體的裝粉操作程序如下：

（1）開本泵放散閥；（2）開倉式泵鐘閥；（3）關(guān)鐘閥放散；（4）開倉式泵球閥；（5）關(guān)倉式泵球閥；（6）關(guān)倉式泵鐘閥；（7）開倉式泵鐘閥放散；（8）待送粉。

倉式泵的稱重信號和倉式泵的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）決定倉式泵是否裝粉。自動裝粉既有噸位限制，又有時間限制（在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到規(guī)定噸位可以送粉，在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)不到規(guī)定噸位可以送粉）。

3.3.3 手動輸粉

當(dāng)遇有特殊情況時，為不影響給高爐正常輸粉，操作人員可以在特定的手動畫面進(jìn)行操作，操作順序按工藝要求進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

該西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)已在生產(chǎn)中得到實(shí)際使用，自投產(chǎn)以來一直運(yùn)行穩(wěn)定，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，用戶很滿意。在該項(xiàng)目中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用得到了充分的展示，這種冗余配置解決方案為廣泛的推廣到其它行業(yè)應(yīng)用提供了一定的參考價值。

摘要：本文章主要介紹西門子S7-300 PLC軟冗余系統(tǒng)在高爐噴煤制粉中的應(yīng)用，通過人機(jī)界面和PLC實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的啟停、自動控制和儀表參數(shù)監(jiān)控等。

關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC） 軟冗余 過程監(jiān)控 組態(tài)軟件

中圖分類號：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0015-01

1 概述

計(jì)算機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)的作用是通過對制粉和噴煤系統(tǒng)中各種設(shè)備、介質(zhì)在運(yùn)行過程中的狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控，為操作人員提供直觀形象的動態(tài)數(shù)據(jù)畫面，并能夠?qū)崿F(xiàn)對主要設(shè)備遠(yuǎn)程自動控制，提高企業(yè)的自動化水平。

2 系統(tǒng)組成

如圖1，采用西門子S7-300PLC軟冗余系統(tǒng)，即節(jié)約了成本，也保證了系統(tǒng)的安全可靠。主站CPU與控制I/O站ET200M之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊，I/O模塊支持帶電插拔功能，兩CPU之間采用MPI連接方式來保持?jǐn)?shù)據(jù)同步，有故障時實(shí)現(xiàn)冗余切換，PLC與計(jì)算機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站和兩臺操作員站，選用原裝研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，每臺機(jī)器上裝有網(wǎng)絡(luò)通訊卡CP1613，它們各通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC通訊處理器CP343-1通訊口連接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。上位監(jiān)控軟件采用西門子公司的WINCC6.0組態(tài)軟件，它運(yùn)行于個人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)控畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等。

3 控制系統(tǒng)功能

3.1 軟冗余功能

軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開始時，A系統(tǒng)為主，B系統(tǒng)為備用，當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯，控制任務(wù)會自動切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行，這時，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設(shè)定控制字，實(shí)現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換，這種手動切換過程，對于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整，更換，擴(kuò)容非常有用。

系統(tǒng)工作原理：在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時，A、B控制系統(tǒng)（處理器，通訊、I/O）獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對ET200從站中的I/O控制權(quán)。A、B系統(tǒng)中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用戶程序段和冗余（redundant backup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。軟冗余系統(tǒng)中PLC內(nèi)部的運(yùn)行過程。

冗余功能切換也成功的進(jìn)行了測試，完全能滿足要求。

3.2 制粉控制

制粉實(shí)現(xiàn)全面自動調(diào)節(jié)、自/手動切換及自動檢測，并能長期、可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。自動系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：

熱風(fēng)爐：實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)、煤氣、熱風(fēng)的操作及燃燒自動控制，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)燃燒；

制粉輸煤：實(shí)現(xiàn)輸煤皮帶系統(tǒng)的電氣自動化控制監(jiān)控，給煤量采集與監(jiān)控；

制粉：實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)、排風(fēng)機(jī)及其工藝系統(tǒng)的儀表、電氣監(jiān)控與聯(lián)鎖；

磨機(jī)：實(shí)現(xiàn)磨機(jī)出入口溫度、前負(fù)壓和負(fù)荷控制；

布袋除塵系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)布袋壓力、差壓、溫度的監(jiān)控，反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的監(jiān)控及反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的手動和自動控制。

3.3 輸粉控制

3.3.1 自動送粉

當(dāng)任一高爐需要輸送煤粉時，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)高爐所對應(yīng)的輸粉管線而進(jìn)行輸送煤粉。輸粉的整個順序是按照工藝要求而進(jìn)行的，具體的送粉操作程序如下：

（1）某一高爐要煤粉信號到達(dá)；（2）蜂鳴器響，要粉燈亮；（3）確認(rèn)發(fā)送粉信號；（4）煉鐵對應(yīng)高爐確認(rèn)；（5）要粉信號不變，則進(jìn)行下列步驟，否則停止送粉；（6）關(guān)倉式泵放散門；（7）開倉式泵進(jìn)氣門；（8）開通向某高爐二次輸粉門；（9）開倉式泵一次輸粉門；（10）關(guān)倉式泵進(jìn)氣門；（11）關(guān)倉式泵一次輸粉閥；（12）開倉式泵放散門；（13）等待裝粉。

輸粉過程的各個倉式泵切換根據(jù)各自的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）和裝粉重量而進(jìn)行。

3.3.2 自動裝粉

當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)檢測到某一個倉式泵在運(yùn)行狀態(tài)而沒有煤粉時，煤分倉自動對該倉式泵進(jìn)行裝粉。裝粉順序過程是按工藝要求而進(jìn)行的。具體的裝粉操作程序如下：

（1）開本泵放散閥；（2）開倉式泵鐘閥；（3）關(guān)鐘閥放散；（4）開倉式泵球閥；（5）關(guān)倉式泵球閥；（6）關(guān)倉式泵鐘閥；（7）開倉式泵鐘閥放散；（8）待送粉。

倉式泵的稱重信號和倉式泵的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）決定倉式泵是否裝粉。自動裝粉既有噸位限制，又有時間限制（在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到規(guī)定噸位可以送粉，在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)不到規(guī)定噸位可以送粉）。

3.3.3 手動輸粉

當(dāng)遇有特殊情況時，為不影響給高爐正常輸粉，操作人員可以在特定的手動畫面進(jìn)行操作，操作順序按工藝要求進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

該西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)已在生產(chǎn)中得到實(shí)際使用，自投產(chǎn)以來一直運(yùn)行穩(wěn)定，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，用戶很滿意。在該項(xiàng)目中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用得到了充分的展示，這種冗余配置解決方案為廣泛的推廣到其它行業(yè)應(yīng)用提供了一定的參考價值。

摘要：本文章主要介紹西門子S7-300 PLC軟冗余系統(tǒng)在高爐噴煤制粉中的應(yīng)用，通過人機(jī)界面和PLC實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備的啟停、自動控制和儀表參數(shù)監(jiān)控等。

關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC） 軟冗余 過程監(jiān)控 組態(tài)軟件

中圖分類號：TM571.61 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）07-0015-01

1 概述

計(jì)算機(jī)PLC監(jiān)控系統(tǒng)的作用是通過對制粉和噴煤系統(tǒng)中各種設(shè)備、介質(zhì)在運(yùn)行過程中的狀態(tài)參數(shù)的實(shí)時監(jiān)控，為操作人員提供直觀形象的動態(tài)數(shù)據(jù)畫面，并能夠?qū)崿F(xiàn)對主要設(shè)備遠(yuǎn)程自動控制，提高企業(yè)的自動化水平。

2 系統(tǒng)組成

如圖1，采用西門子S7-300PLC軟冗余系統(tǒng)，即節(jié)約了成本，也保證了系統(tǒng)的安全可靠。主站CPU與控制I/O站ET200M之間采用PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊，I/O模塊支持帶電插拔功能，兩CPU之間采用MPI連接方式來保持?jǐn)?shù)據(jù)同步，有故障時實(shí)現(xiàn)冗余切換，PLC與計(jì)算機(jī)之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊。

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站和兩臺操作員站，選用原裝研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，每臺機(jī)器上裝有網(wǎng)絡(luò)通訊卡CP1613，它們各通過工業(yè)以太網(wǎng)與PLC通訊處理器CP343-1通訊口連接，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。上位監(jiān)控軟件采用西門子公司的WINCC6.0組態(tài)軟件，它運(yùn)行于個人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動化設(shè)備及控制軟件集成，用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)控畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報(bào)表等。

3 控制系統(tǒng)功能

3.1 軟冗余功能

軟冗余系統(tǒng)由A和B兩套PLC控制系統(tǒng)組成。開始時，A系統(tǒng)為主，B系統(tǒng)為備用，當(dāng)主系統(tǒng)A中的任何一個組件出錯，控制任務(wù)會自動切換到備用系統(tǒng)B當(dāng)中執(zhí)行，這時，B系統(tǒng)為主，A系統(tǒng)為備用，這種切換過程是包括電源、CPU、通訊電纜和IM153接口模塊的整體切換。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，即使沒有任何組件出錯，操作人員也可以通過設(shè)定控制字，實(shí)現(xiàn)手動的主備系統(tǒng)切換，這種手動切換過程，對于控制系統(tǒng)的軟硬件調(diào)整，更換，擴(kuò)容非常有用。

系統(tǒng)工作原理：在軟冗余系統(tǒng)進(jìn)行工作時，A、B控制系統(tǒng)（處理器，通訊、I/O）獨(dú)立運(yùn)行，由主系統(tǒng)的PLC掌握對ET200從站中的I/O控制權(quán)。A、B系統(tǒng)中的PLC程序由非冗余（non-duplicated）用戶程序段和冗余（redundant backup）用戶程序段組成，主系統(tǒng)PLC執(zhí)行全部的用戶程序，備用系統(tǒng)PLC只執(zhí)行非冗余用戶程序段，而跳過冗余用戶程序段。軟冗余系統(tǒng)中PLC內(nèi)部的運(yùn)行過程。

冗余功能切換也成功的進(jìn)行了測試，完全能滿足要求。

3.2 制粉控制

制粉實(shí)現(xiàn)全面自動調(diào)節(jié)、自/手動切換及自動檢測，并能長期、可靠、穩(wěn)定、安全運(yùn)行。自動系統(tǒng)包括以下內(nèi)容：

熱風(fēng)爐：實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐送風(fēng)、煤氣、熱風(fēng)的操作及燃燒自動控制，達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)燃燒；

制粉輸煤：實(shí)現(xiàn)輸煤皮帶系統(tǒng)的電氣自動化控制監(jiān)控，給煤量采集與監(jiān)控；

制粉：實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)、排風(fēng)機(jī)及其工藝系統(tǒng)的儀表、電氣監(jiān)控與聯(lián)鎖；

磨機(jī)：實(shí)現(xiàn)磨機(jī)出入口溫度、前負(fù)壓和負(fù)荷控制；

布袋除塵系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)布袋壓力、差壓、溫度的監(jiān)控，反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的監(jiān)控及反吹風(fēng)機(jī)、除塵電磁閥的手動和自動控制。

3.3 輸粉控制

3.3.1 自動送粉

當(dāng)任一高爐需要輸送煤粉時，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)高爐所對應(yīng)的輸粉管線而進(jìn)行輸送煤粉。輸粉的整個順序是按照工藝要求而進(jìn)行的，具體的送粉操作程序如下：

（1）某一高爐要煤粉信號到達(dá)；（2）蜂鳴器響，要粉燈亮；（3）確認(rèn)發(fā)送粉信號；（4）煉鐵對應(yīng)高爐確認(rèn)；（5）要粉信號不變，則進(jìn)行下列步驟，否則停止送粉；（6）關(guān)倉式泵放散門；（7）開倉式泵進(jìn)氣門；（8）開通向某高爐二次輸粉門；（9）開倉式泵一次輸粉門；（10）關(guān)倉式泵進(jìn)氣門；（11）關(guān)倉式泵一次輸粉閥；（12）開倉式泵放散門；（13）等待裝粉。

輸粉過程的各個倉式泵切換根據(jù)各自的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）和裝粉重量而進(jìn)行。

3.3.2 自動裝粉

當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)檢測到某一個倉式泵在運(yùn)行狀態(tài)而沒有煤粉時，煤分倉自動對該倉式泵進(jìn)行裝粉。裝粉順序過程是按工藝要求而進(jìn)行的。具體的裝粉操作程序如下：

（1）開本泵放散閥；（2）開倉式泵鐘閥；（3）關(guān)鐘閥放散；（4）開倉式泵球閥；（5）關(guān)倉式泵球閥；（6）關(guān)倉式泵鐘閥；（7）開倉式泵鐘閥放散；（8）待送粉。

倉式泵的稱重信號和倉式泵的狀態(tài)設(shè)定（檢修、運(yùn)行）決定倉式泵是否裝粉。自動裝粉既有噸位限制，又有時間限制（在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)到規(guī)定噸位可以送粉，在規(guī)定時間內(nèi)達(dá)不到規(guī)定噸位可以送粉）。

3.3.3 手動輸粉

當(dāng)遇有特殊情況時，為不影響給高爐正常輸粉，操作人員可以在特定的手動畫面進(jìn)行操作，操作順序按工藝要求進(jìn)行操作。

4 結(jié)語

該西門子S7-300軟冗余系統(tǒng)已在生產(chǎn)中得到實(shí)際使用，自投產(chǎn)以來一直運(yùn)行穩(wěn)定，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益，用戶很滿意。在該項(xiàng)目中PLC系統(tǒng)的應(yīng)用得到了充分的展示，這種冗余配置解決方案為廣泛的推廣到其它行業(yè)應(yīng)用提供了一定的參考價值。