摘 要：筆者通過沈陽冀東水泥廠的一期工程介紹了一種優(yōu)良的適合水泥粉磨系統(tǒng)硬件配置的電氣控制系統(tǒng)，同時，針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題提出了解決的辦法。 關(guān)鍵詞：S7-400 PROFIBUS-DP網(wǎng) 電氣控制 應(yīng)用 1 引言 　　當前，隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，水泥工業(yè)自動化系統(tǒng)也日新夜異。先進的數(shù)字控制技術(shù)逐漸取代了傳統(tǒng)的模擬控制，自動化設(shè)備在設(shè)備總投資中的比重已成為工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志。2002年冀東水泥廠在沈陽新建粉磨站工程中，采用了德國西門子公司的PLC控制系統(tǒng)。雖然PLC控制系統(tǒng)已在水泥工業(yè)中應(yīng)用廣泛，筆者在文中介紹了一種優(yōu)良的適合水泥粉磨系統(tǒng)硬件配置的自動化系統(tǒng)，同時把現(xiàn)場出現(xiàn)的問題及解決方案進行了分析。 2 要求 　　該工程項目由南京水泥設(shè)計研究院設(shè)計，整個生產(chǎn)系統(tǒng)分成以下幾個子系統(tǒng)： 　　（1） 儲存及輸送，礦渣儲存，水泥磨配料站 　?。?） 礦渣烘干 　?。?） 熟料儲存及輸送 　?。?） 水泥粉磨及輸送 　?。?） 水泥儲存及輸送（庫頂） 　?。?） 水泥儲存及輸送（庫底），包裝及成品庫，汽車散裝站 　　其中水泥粉磨及輸送系統(tǒng)為兩條四米磨，分兩期建成投產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計要求，生產(chǎn)現(xiàn)場不設(shè)崗位工，只設(shè)幾個巡檢工。這就要求自動化水平相當高。中控室不僅可以啟停設(shè)備，而且可以監(jiān)視設(shè)備運行狀態(tài)及工藝參數(shù)，對生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生的異常情況，中控室操作員能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理，以提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，這樣才能控制產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。自動化系統(tǒng)構(gòu)成如下： 　　操作員通過人機界面將控制命令發(fā)出，該命令信號通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)快速傳送到PLC的CPU.CPU將該命令信號與現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信號相結(jié)合，經(jīng)過邏輯運算將命令發(fā)出，使現(xiàn)場設(shè)備產(chǎn)生動作。同時，CPU也可將其檢測到的設(shè)備狀態(tài)，通過網(wǎng)絡(luò)快速傳送到人機界面。這樣操作員可以監(jiān)視到所有設(shè)備的運行狀態(tài)及所有工藝參數(shù)，對現(xiàn)場發(fā)生的異?，F(xiàn)象做出快速反應(yīng)，做到及時處理，以提高設(shè)備運轉(zhuǎn)率，降低生產(chǎn)成本。 3 硬件配置 　　3.1 PLC選型 　　根據(jù)南京設(shè)計院的設(shè)計，整個生產(chǎn)系統(tǒng)由中空室控制的設(shè)備數(shù)量如下： 　　二期工程有水泥磨、水泥庫及包裝，加上二期工程所有設(shè)備所需的I/O點，然后再將每一類型的點加10%—20%的備用點。因此，該工程I/O點統(tǒng)計如下： 　　因此，CPU必須選用S7—400，我們選用的是CPU414—2DP，由于S7—400的I/O摸板價格比較昂貴，采用了ET200M工作站，通過PROFIBUS—DP網(wǎng)與S7—400的CPU進行數(shù)據(jù)交換。根據(jù)以上統(tǒng)計的點數(shù)，選用I/O板類型及數(shù)量如下： 　　以上這些模塊共組成22個ET200M工作站，除第22個工作站外，每個站配8塊I/O磨板，每兩個ET200站公用一個工作電源PS307，并且每個站配一個PROFIBUS網(wǎng)卡—IM153-2DP。 　　3.2系統(tǒng)配置 4 程序設(shè)計 　　4.1 各設(shè)備信號在各網(wǎng)絡(luò)中的編址 　　在以太網(wǎng)上，CPU編址為2，工程師站編址為1，兩個操作站編址分別為0（一期工程）和3（二期工程）。 　　在PROFIBUS—DP網(wǎng)上，CPU編址為2，ET200M編址依次為3、4、……、24。對于開關(guān)量來講，要占用CPU的I╱O映像區(qū)來讀寫數(shù)據(jù)，為了生產(chǎn)維修、維護方便，設(shè)備點號與CPU內(nèi)存編址一一對應(yīng)，即編址要反應(yīng)出站號，板號及點號，如：DI181.0對應(yīng)輸入點I181.0即18號站第1塊DI板的第0個點;又如：DO187.2對應(yīng)輸出點Q187.2，即18號站第7塊DO板的第2個點。而對于模擬量來講，通過A╱D或D╱A轉(zhuǎn)換占用16位的字，但不占用I╱O映像區(qū)，編址從500開始連續(xù)編址，不反映站號、板號和點號，維護和維修時必須查看硬件組態(tài)和點號表方可確定某個模擬量的操作地址。 　　4.2 軟件說明 　　該項目的人機界面由WINCC編寫，操作界面由多幅控制流程圖組成，可自行切換、搬移，操作十分簡便。任意畫面的即開窗口功能使得各項操作控制任務(wù)的完成十分便捷，并且有很好的實時性，使各項操作簡化到鼠標的移動和點擊即可完成。另外，系統(tǒng)內(nèi)的在線幫助系統(tǒng)對操作員的各項控制操作起到指導(dǎo)作用，系統(tǒng)內(nèi)的多種報表的組態(tài)、自動記錄和隨機打印能滿足車間內(nèi)正常的報表統(tǒng)計、交接班記錄等一系列車間生產(chǎn)管理任務(wù)。為了滿足生產(chǎn)的需要，我們在該系統(tǒng)中還開發(fā)了系統(tǒng)各控制量的動態(tài)曲線分析模塊、報警記錄自動彈出窗口及隨時查詢模塊，對車間生產(chǎn)控制過程的分析起到了積極的指導(dǎo)作用。 5 調(diào)試中遇到的問題及處理方法 　　5.1 PLC接地問題及處理 　　PLC要求單獨接地，絕對要與動力地分開。PLC單獨接地不僅僅是為了避雷，而且是為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力。由于本項目調(diào)試時PLC接地與動力地沒有分開，在下載程序時系統(tǒng)提示PLC容量不夠，檢查PLC的CPU占用率，結(jié)果為20%左右，因此CPU并不忙。并且每隔一段時間CPU內(nèi)存程序丟失。將PLC單獨接地以后，以上兩種異?，F(xiàn)象消失。 　　5.2 模擬量處理 　　該工程項目中的所有模擬量普遍采用4—20mA的電流信號，并且傳輸電纜的屏蔽層在PLC側(cè)接地，具有較強的抗干擾能力，但在實際中，用FC105處理這些模擬量時，有時仍由于干擾而使FC105報錯，有以下處理方法 　　5.2.1 將四線制的電流信號與二進制的電流信號分開，即不要把這兩種信號同放在一個AI板上。 　　5.2.2 對于四線制4—20mA的電流信號，將其所在AI板的9號和10號端子短封，再與電流信號的負斷短封。 　　5.2.3 對于二進制4—20mA的電流信號，將其所在AI板的11號端子與20號端子短封。 　　5.2.4 加隔離器，將信號隔離。 6 結(jié)束語 　　沈陽冀東水泥一期工程投入生產(chǎn)已有幾個月，現(xiàn)場運行中PLC工作狀態(tài)良好，故障率低，維護方便，保證了生產(chǎn)的順利進行，預(yù)計該工程將為企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。 參考文獻： 　　[1] 王衛(wèi)兵、高峻山等編. 可編程序控制器原理及應(yīng)用. 北京：機械電子出版社，1997 　　[2] 崔亞軍編. 可編程序控制器原理及程序設(shè)計. 北京：電子工業(yè)出版社，1993 　　[3] SIEMENS SIMATIC NET手冊