楊 韜，魏宏波，張效華，李 波，田 華

（本鋼板材煉鐵總廠，遼寧本溪 117000）

“干熄焦”與“濕熄焦”不同，其通過使用惰性氣體，可使焦炭得到有效的冷卻。該技術(shù)原理為：焦炭放置到干熄焦干熄爐的上層，循環(huán)鼓風(fēng)機(jī)把低溫的惰性氣體吹到焦炭的下面，使其得到有效的冷卻；循環(huán)氣體通過循環(huán)風(fēng)道，進(jìn)入干熄焦的鍋爐，與其物質(zhì)進(jìn)行熱交換，最終得到的蒸汽可以發(fā)電。提升機(jī)是把干熄的紅焦運(yùn)送到干熄爐頂?shù)难b置，將橫移牽引裝置運(yùn)送來的裝有紅焦的焦罐提升到干熄爐頂，并沿提升機(jī)走行軌道走行至干熄爐爐口上方，等裝入裝置打開爐蓋和裝入料盅對(duì)準(zhǔn)爐口時(shí)，提升機(jī)下降進(jìn)行裝焦，裝焦結(jié)束后將空焦罐運(yùn)送回橫移牽引裝置上。

1 提升機(jī)控制系統(tǒng)介紹

提升機(jī)控制系統(tǒng)主站采用Siemens S7-400H 冗余控制系統(tǒng)，包括1個(gè)安裝機(jī)架UR2-H、2個(gè)電源模板PS 407、2個(gè)容錯(cuò)CPU，CPU414-5H、4個(gè)同步子模板、2根光纜。

關(guān)于DP 從站和分布式I/O 站的配置，通過組態(tài)分布式I/O 站ET，可實(shí)現(xiàn)DP 從站間的快速切換。這是對(duì)系統(tǒng)冗余性的進(jìn)一步增強(qiáng)，確保了在單個(gè)I/O 從站故障時(shí)，系統(tǒng)仍能繼續(xù)運(yùn)行。

3 個(gè)S7-300 冗余ET 分布式I/O DP 通訊設(shè)備的DP 地址分別為3和5。這些設(shè)備被配置為I/O 從站，型號(hào)為IM 153-2。對(duì)于這些設(shè)備的配置，需要確保與主站（即S7-400H）的通訊正常，且DP 地址設(shè)置正確。

2 臺(tái)SINAMICS S120 變頻器通過Y Link 連接至冗余H 系統(tǒng)中。Y Link 的配置包括兩個(gè)IM 153-2接口模塊和1個(gè)Y coupler。該部分配置的關(guān)鍵是確保Y Link 的正常工作，以及與S7-400H 的通訊正常。

2 啟動(dòng)S7-400H和CPU自檢查

（1）第一個(gè)容錯(cuò)CPU（CPU0）來啟動(dòng)S7-400H，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。該做法可確保主站啟動(dòng)的正確性，同時(shí)也驗(yàn)證了系統(tǒng)的關(guān)鍵組件（即CPU）能正常工作。

（2）CPU 自檢查。當(dāng)CPU 第一次啟動(dòng)后，其會(huì)進(jìn)行一次RAM 檢測(cè)，通常會(huì)持續(xù)大約3 min。在此期間，CPU 會(huì)拒絕從MPI 接口獲取任何信息，同時(shí)STOP LED 會(huì)亮起。但是，一旦備用電源存在，CPU在重新啟動(dòng)后就會(huì)停止進(jìn)行RAM 檢測(cè)。這是CPU自檢的過程，是確保CPU 正常工作的關(guān)鍵步驟。

3 CPU同步模塊安裝過程

將同步子模板插到CPU 板中，并連接同步光纜，如圖1所示。先將兩個(gè)同步子模板連接到上方，以實(shí)現(xiàn)更高的精度；然后將兩個(gè)同步子模板連接到底部，以實(shí)現(xiàn)更高效的傳輸；同時(shí)確保CPU 的同步光纜已被正確地連接，以便在啟動(dòng)電源或系統(tǒng)時(shí)能正常工作。

圖1 S7-400H同步光纖的連接

4 使用STEP7進(jìn)行組態(tài)

4.1 創(chuàng)建項(xiàng)目組態(tài)S7-400H

創(chuàng)建項(xiàng)目組態(tài)S7-400H，并配置硬件如圖2所示。該步驟是配置PLC 硬件的首要步驟，使用S7-400H站點(diǎn)的Hardware 軟件進(jìn)行硬件配置。通常需要在該軟件中添加和配置各種硬件組件，例如，處理器單元、輸入/輸出模塊、通信模塊等。

4.2 配置硬件

（1）添加1個(gè)UR2 H 機(jī)架。在Hardware 軟件中，需要添加1 個(gè)UR2 H 機(jī)架。UR2 H 是Siemens S7 系列PLC 的一種機(jī)架，可容納各種模塊，包括處理器、輸入/輸出模塊、通信模塊等。

（2）配置電源和CPU，并確定CPU 上 的PROFIBUS DP 主站的位置，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。該步驟中，需要重新配置電源模塊和CPU模塊，并確保CPU 上的PROFIBUS DP 主站的位置是正確的，以確保整個(gè)系統(tǒng)能穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

（3）將同步子模板插入IF1和IF2槽中，以實(shí)現(xiàn)更高效的操作。該步驟中，需要將同步子模板插入到IF1和IF2槽中，以確保各模塊間的數(shù)據(jù)傳輸更加高效，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。

（4）將機(jī)架0的設(shè)備信息復(fù)制到新的位置，然后粘貼到機(jī)架1上，最后調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。該步驟中，需要復(fù)制機(jī)架0的設(shè)備信息，然后將其粘貼到機(jī)架1上，以確保兩個(gè)機(jī)架的設(shè)備配置是一樣的。然后調(diào)整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，以確保兩個(gè)機(jī)架間的通信是正常的。

4.3 配置ET站

（1）按 照“master：DP master system（1）” 的指示，將設(shè)備連接到“PROFIBUS DP”總線，并從中找到一個(gè)名為“IM1532”的網(wǎng)絡(luò)，然后單擊右鍵，即可創(chuàng)建一個(gè)新的“ET”網(wǎng)絡(luò)。該步驟中，需要將設(shè)備連接到“PROFIBUS DP”總線，并找到一個(gè)名為“IM1532”的網(wǎng)絡(luò)，通?？梢栽赑LC 的配置軟件中找到。一旦找到該網(wǎng)絡(luò)，可右鍵單擊，然后選擇創(chuàng)建一個(gè)新的“ET”網(wǎng)絡(luò)。

（2）設(shè)定ET 站的地址。該步驟中，需要為新的ET 網(wǎng)絡(luò)設(shè)定一個(gè)地址，用來在總線上標(biāo)識(shí)ET 站，并在配置軟件中為ET 站分配一個(gè)唯一的地址。

（3）在ET 站上添加I/O 模塊。該步驟中，需要在ET 站上添加I/O 模塊，這些模塊是用來接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的。在配置軟件中，可找到ET 站的配置頁面，然后在其中添加各種類型的I/O 模塊，并為每個(gè)模塊指定一個(gè)地址，以便在總線上標(biāo)識(shí)。

4.4 配置Y-Link耦合器

按照“master：DP master system（1）”的指示，在硬件目錄的“DP/PA Link”中選擇“IM157”，然后雙擊，即可創(chuàng)建一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)，然后設(shè)定Y-Link 的站地址，并將Y-Link 調(diào)整為一個(gè)DP/DP 或DP/PA 耦合器，以實(shí)現(xiàn)更高效的網(wǎng)絡(luò)連接和傳輸。最后通過將Y-Link 技術(shù)應(yīng)用于PROFIBUS 總線，為多個(gè)從站提供獨(dú)立的連接，例如，Masterdrive，以實(shí)現(xiàn)更高效的網(wǎng)絡(luò)管理和協(xié)同工作。需要注意的是，在更新硬件配置或關(guān)閉HW Config 前，必須先完成編譯保存任務(wù)。

4.5 確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性

在S7-400H PLC 在系統(tǒng)中，需要配置S7-400H PLC 的SIMATIC H 站主站、I/O 模塊從站，變頻器從站通訊協(xié)議，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。例如，可通過Profibus DP協(xié)議實(shí)現(xiàn)主從站間的數(shù)據(jù)傳輸，如圖3所示。

圖3 硬件網(wǎng)絡(luò)配置

4.6 編寫S7-400HPLC的程序

使用STEP 7編程軟件，編寫S7-400H PLC 的程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)提升機(jī)的速度、位置、故障等狀態(tài)的監(jiān)控和控制。通過編寫的PLC 程序如圖4所示，確保提升機(jī)的安全運(yùn)行，需要設(shè)置多重保護(hù)措施，如限速、限位、過載保護(hù)等。這些保護(hù)措施可以通過S7-400H PLC程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)發(fā)生異常情況時(shí)，PLC 會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保證提升機(jī)全自動(dòng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4 提升機(jī)控制系統(tǒng)PLC程序

5 HMI觸摸屏人機(jī)界面

通過WinCC flexible 軟件，將提升機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、故障信息等顯示在操作界面上，方便操作人員遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。選用西門子MP277觸摸屏為操作人員提供數(shù)據(jù)記錄和分析，在系統(tǒng)中，添加數(shù)據(jù)記錄和分析功能，將提升機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄下來，通過WinCC flexible 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，以幫助操作人員更好地了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和性能，但需要用WinCC flexible 軟件進(jìn)行編寫，顯示干熄焦直流母線電壓、提升機(jī)走行和提升電機(jī)電壓、電流數(shù)據(jù)、驅(qū)動(dòng)變頻器故障代碼，提升機(jī)運(yùn)行位置，限位數(shù)據(jù)。

用西門子WinCC flexible2008軟件進(jìn)行觸摸屏與PLC 通訊連接以及觸摸屏變量添加，如圖5所示。

圖5 觸摸屏通訊連接和變量采集

編寫參數(shù)監(jiān)控畫面如圖6所示，對(duì)提升機(jī)運(yùn)行參數(shù)，包括整流回饋、走行、提升逆變器工作電壓、電流、故障代碼等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視。

圖6 提升機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

6 結(jié)束語

西門子SiemenS-400H 冗余控制系統(tǒng)可靠性高，能滿足干熄焦提升全自動(dòng)生產(chǎn)運(yùn)行的工藝要求，西門子MP277 觸摸屏能有效建立人機(jī)之間的對(duì)話溝通，幫助操作、檢修人員進(jìn)一步了解設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。通過近幾年穩(wěn)定運(yùn)行，充分證明S7-400H 和WinCC flexible 的干熄焦提升機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)能滿足干熄焦生產(chǎn)要求，提高了企業(yè)的安全生產(chǎn)及熄焦干熄率，降低了干熄焦設(shè)備的故障率，有效保證了企業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)。