西门子模块6ES7223-1PH22-0XA8使用说明
1 引言
钢丝绳牵引胶带输送机作为一种运输设备，于七十年代在我国矿山投人使用。它具有运输距离长、运输量大、操作简单、维修方便等特点，可用于水平或倾斜运输。
钢丝绳牵引胶带输送机作为煤矿的主井提升设备，担负着运输煤炭及运送人员任务，其可靠性直接关系到全矿的安全生产和人员生命财产的安全。该运输设备采用感应调压器调压，经硅整流器整流后供给直流电动机，操作系统为继电器操作。继电器操作系统使用的继电器较多，用于实现逻辑功能的接点及其连接线更多。原设备运行时间已很长，经常发生元件或接点烧坏现象，特别是在运送人员期间，钢丝绳牵引胶带输送机巷道内沿线保护的执行继电器的接点烧损粘连，一旦发生危险，不能及时停机，这是不允许的。为满足安全生产及高产高效矿井的需要，设备改造是十分必要的。
2可编程序控制器的特点
日立公司生产的EM系列可编程序控制器规模小，扩展能力强。存储器采用EEPROM芯片，数据可进行电写人及擦除，不需要电池保留程序。可编程序控制器使用梯形图来编写程序，该程序与继电器操作系统图相似，比较直观，容易理解和掌握。使用的编程器指令少，操作简单，使用方便。可编程序控制器的内部输人输出接点，是数字逻辑运算接点而不是实物继电器的接点。它动作可靠，运行稳定，不需要维护。由于逻辑功能是由可编程序控制器完成的，取消了繁杂的外部连接线路。每条线路的状态在可编程序控制器上都有相应的指示，以便于了解运行情况或诊断故障。
3 系统组成
可编程序控制器由机架、电源模块、CPU模块、输人输出模块组成，装配在操作台内部。系统框图如图1所示。钢丝绳牵引胶带输送机有自动、手动、运人运煤及检修运行方式。在自动运行方式下，只要系统在工常工作状态下，把转换开关转到自动状态，输
送机就会自动加速直至等速运行，当运输任务完成后停机。手动状态时，由司机控翩终的等速运行速度，因为有输出电压的限幅功能，不能超过额定运行速度。检修运行状态是用于检查牵引钢丝绳及负荷皮带的劳损情况。
系统在运行中，如果井口接载皮带机因故障停机、井口、井底人过位保护或胶带机巷的沿线保护动作，则系统自动停机井发出报警信号。可编程序控制器采用光电隔离的输入模块及继电器隔离的输出模块。使输入输出与微处理机隔离，抗干扰能力强，系统具有极高的稳定性和可靠性。
4 程序流程图
可编程序控制器的程序流程图如图2所示。在钢丝绳牵引胶带输送机起动之前，可编程序控制器软件先检测各个运行是否满足要求，如不满足则发出警告待处理完满足条件后才发出运行指令。系统在运行过程中时刻检测各输入端口的运行状态，有变化立即作出反应，发生故障则报警直到中断运行。
系统软件设计时把复位优先的锁存指令用于安全保护回路，以满足在役有处理完故障之前闭锁起动回路的要求，从而提高了系统的安全可靠性。
5 结束语
自系统改造后运行至今，运行稳定、性能可靠。降低了设备运行的故障发生率，减少了设备维修时间，提高了生产效率。
1 引言
我国高炉喷煤技术的应用始于二十世纪六十年代。高炉喷吹煤粉是从高炉风口向炉内直接喷吹磨细了的无烟煤粉或烟煤粉或二者的混合煤粉，以替代焦炭起提供热量和还原剂的作用，从而降低焦化，降低生铁成本；喷煤可调剂炉工艺热制度及改善高炉炉缸的工作台状态。
2 喷煤工艺
在珠海项目中，在工艺技术人员的配合下，作者将大型高炉工艺进行优化、简化，降低投资成本；高炉喷吹煤粉工艺系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、干燥气体制备和供气动力系统组成，工艺流程如图1所示，如果是直接喷吹工艺，则无煤矿粉输送部分。
图1 高炉喷煤系统工艺流程图
3 系统设计
3.1 系统设计原则
（1）系统硬件设备（包括系统软件）和控制应用软件满足高炉喷煤的各种工艺控制要求，并保证与世界控制系统发展趋势相一致，能够更新升级换代，以保证近十余年连续稳定运行；
（2）实现新一代电仪一体化，数据通讯网络及人机操作接口一体化；
（3）操作监视集中化，主工艺线（制粉、喷吹）上的设备均采用HMI（CRT操作站）操作，使电仪系统人机界面统一化、共享化；
（4）控制应用软件具有可靠性、稳定性及可操作性，并便于维护和扩展；
（5）选用的产品操作简易，人机界面汉化，用户友好，系统软件通用，设备成熟可靠，有业绩和应用实例。
3.2 系统硬件及设备设计
3.2.1 控制系统硬件及设备设计概要
随着自动化技术的不断发展和计算机技术的飞速进步，的自动化控制概念也发生了巨大的变化。在传统的自动化解决方案中，自动化控制实际上是由各种独立的、分离的技术和不同厂家的产品来搭配起来的，比如一个大型工厂经常是由过程控制系统、可编程控制器、上位监控计算机、SCADA系统和人机界面产品共同进行控制。为了把所有这些产品组合在一起，需要采用各种类型和不同厂商的接口软件和硬件来连接、配置和调试。
全集成自动化思想就是用一种系统完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案，可以大大简化系统的结构，减少了大量接口部件，应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间，连续控制和逻辑控制之间，集中与分散之间的界限。全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，这主要包括：（1）统一的数据管理；（2）统一的通信；（3）统一的组态和编程软件；（4）便于链接的通用网络。
基于这种环境，各种各样不同的技术可以在一个用户接口下，集成在一个有全局数据库的总体平台中，这样系统之间的接口费用大大降低，备品备件的品种和数量也大大减少。技术人员可以在一个平台下对所有应用进行组态、编程和监控，可以大大提高监控水平，减少非计划停车时间。也是由于应用一个组态平台，培训和工程变得简单，费用也大大降低。
根据系统需求，西门子S7-300系列PLC系统能满足工程的工艺要求。设备结构形式符合世界自动化控制系统的发展，可实现电仪一体化操作。网络采用以太网总线结构。数据通讯网络系统的开放、系统人机接口电仪一体化、资源共享、系统软件稳定可靠，并有利于系统的维护和扩展。人机界面汉化，操作实用简便。西门子的全集成自动化思想集中体现在可实现PLC和DCS的解决方案。本系统硬件与网络选用西门子全集成自动化产品。
3.2.2 网络系统方案
本工程的基础自动化控制系统在工艺上分成3个控制子系统：煤粉制备系统2套和煤粉喷吹系统1套。3个系统之间的通讯用西门子的数据网络通讯技术（工业以太网）实现。系统的各类电源采用在UPS电源基础上的集中供配制，实用并便于维护管理。系统网络层分两级：（1）标准以太网服务器控制方式，方便地实现远程操作和网络扩展；（2）现场总线实现现场与系统的统一。
3.2.3 PLC（I/O）接口信号
PLC的输入采用光隔离模块，输出采用继电器模块。用PLC驱动信号的直流电源驱动仪用（I/O）信号和RTD信号，将PLC与仪表直接相连，完成仪表信号直接进PLC。其中：模拟量（I/0）信号为4-20mA、RTD直接用PLC的温度检测进机。
3.2.4 煤粉制备系统硬件及设备设计
煤粉制备系统配有两套机组，分为A系列和B系列,为3座高炉煤粉喷吹制备煤粉。煤粉制备系统主要工艺过程如下：原煤仓煤块经过其出口插板阀进入电子称重式给煤机，根据设定的制粉量，向磨煤机供煤。原煤被磨辊碾磨的被吸入磨煤机的干燥气干燥。升温炉送出的干燥气出口温度220～300℃，把较细的煤粉带入位于磨煤机上部的分离器。分离器把不合格的煤纷返回到磨盘上碾磨，细度合格的煤粉随干燥气经输送管进入布袋收尘器被收集，再经锁气器进入煤粉仓。
煤粉制备系统主要工艺装置和设备如下：原煤仓：A系列、B系列各一个；给煤机：A系列、B系列各一台，每台配有电子称、给料皮带速度变频器和闸板阀；磨煤机：A系列、B系列各配有一台型中速辊式磨煤机；热风炉烟气引风机：A系列、B系列各一台；烟气升温炉：A系列、B系列各配有一台烟气升温炉；增压风机：A系列、B系列各一台；袋式收粉器：A系列、B系列各一套；主排风机：A系列、B系列各一台；煤粉仓。
上述设备和各控制点由二台PLC采集与控制。
3.2.5 煤粉喷吹系统硬件及设备设计
煤粉喷吹系统主要工艺过程如下：在一个塔式结构的喷煤车间内装有三套喷吹系统，分别向3座高炉喷吹煤粉。喷吹系统包括了一个煤粉仓和每个喷吹系统的两个喷吹罐。煤粉制备车间制成的煤粉经布袋收粉器后，经锁气器进入煤粉仓。从煤粉仓(PCSB)送出的煤粉交替地加入各个喷吹罐，通过喷吹罐主管和分配器用气力将煤粉送进高炉风口。
喷吹罐自动进行加料和充压等，轮流连续不断地向高炉喷吹煤粉。喷吹罐的轮换程序是从喷吹罐1H1到喷吹罐1H2，再返回到1H1。当一个喷吹罐到达低位重量值时，控制系统将自动启动另一个喷吹罐。被启动的喷吹罐必须在正在喷吹的罐到达小重量设定值之前已经装好煤粉，充好压，处在等待喷吹状态。小重量设定值信号也在线设定在下一个罐上，以便能达到平稳地转换。
每个喷吹罐底部到流化锥体能帮助煤流稳定地沿着主管到分给各风口的分配器。
煤粉喷吹系统主要工艺装置和设备如下：喷吹罐装煤阀门控制；喷吹罐放散阀控制；充压控制；流化调节控制；二次风调节控制；管道防堵集中控制。
上述控制点由三台PLC采集与控制。
3.3 系统与应用软件设计
（1）硬件及操作系统要求
SIEMENS PLC相关设备(如上配置，CPU全部采用SIEMENS 315-2DP);
工控机（研华P4/256M DDR/40G/19″纯屏显示器）
操作系统bbbbbbS 2000
（2）开发工具
SIEMENS STEP 7 V5.2;WINCC 5.1;SIMATIC NET V6.1
（3）应用软件
按工程中工艺要求编制相应的控制软件，主要实现以下功能：
●制粉电气控制系统：设备连锁控制；给煤磨煤控制；升温炉燃烧控制；升温炉送风控制热烟气引风控制；收粉控制；磨煤机入口负压控制；磨煤机出口温度控制；工艺参数测量监视；操作数据设定；数据整理及传送；设备状态监视。
●喷吹电气控制系统：喷吹罐自动加料控制；喷吹罐自动换罐控制；喷吹罐自动放散控制；喷吹罐加压控制；氮气温度和压力控制；工艺参数测量测量监视；设备安全连锁控制；数据整理及传送；设备状态监控；生产报表。
4 结束语
珠海粤裕丰项目中采用西门子CPU315-2DP的五台PLC及西门子交换机、网卡等采用Profibus协议进行网络通信，使用光纤传输技术，提高抗电磁干扰能力和满足高速、远距离传输数据；截止目前为止该项目系统稳定性、工作效率、可靠性及可操作性等方面,取得了良好的经济效果。
1 引言
由于实验室原有的控制系统使用的是十年前的人机界面和PLC，故其硬件均已老化，性能下降，在运行的过程中经常出现死机、黑屏、重启动，甚至某些画面参数不能修改;由于无相应的PLC编程器、编程软件和人机界面软件，可维修性也差。为了解决这些问题，我们采用西门子S7-200PLC和北京亚控公司的组态王6.05工控组态软件的控制方案对小丸包衣制粒机的控制系统作了改进。
2 小丸包衣制粒机系统组成
小丸包衣制粒机系统组成如图1所示。小丸包衣制粒机是专门用于实验室或车间小批量生产的。药粉或类似的物料能在流化床中进行干燥、制粒以及包衣等过程。流化床物料容器底部装有筛网，药粉或小丸颗粒等类似的物料被盛放在筛网上。流动的空气经过滤处理后经容器底部的筛网向上流过，当流速达到一定速度时，颗粒(药粉)就会被空气托起，床内粒子就开始流化起来，形成流化床。流化床内的颗粒(药粉)在容器中剧烈搅动，并延伸到容器的扩展区，细微的粉末或轻微的颗粒则被粘附在袋式过滤器上。为了防止袋式过滤器的堵塞，控制滤袋升降的气缸会有一个间歇的抖动操控。空气经过袋式过滤器、控制风量大小的风门和风道被风机引出室外的大气中。在这个过程中，流化床容器内的微粒能完全充分的与空气流接触，并且搅动剧烈，能够很好的完成充分干燥，良好制粒，精致包衣等制药过程。
图1 小丸包衣制粒机系统组成
3 系统主要控制要求
小丸包衣制粒机操作的基本控制要求包括五个方面。
(1) 产品温度控制
通过控制进风温度来控制产品温度。进风温度控制精度为±3℃，产品温度控制精度为±2℃。
(2) 进风风量的控制
控制精度为±40m3/h。
(3) 雾化压力的控制
即喷液装置喷射压力的控制，控制精度为±0.1bar。
(4) 密封压力的控制
产品容器必须与扩展仓密封，形成一个密闭的流化床反应器。采用油压装置进行密封，密封压力在35-70bar之间。
(5) 滤袋的抖动控制
抖动有单滤袋抖动和双滤袋抖动，有手动抖袋和自动抖袋。
4 控制方案的选择
4.1 两种不同方案的比较
小丸包衣制粒机的改进有两种方案可供选择，见表1:
在满足控制要求的前提下，控制系统硬件设备的选择应该追求佳的性能价格比。由于该机器的使用频率不高，平均每月一次，环境良好，采用PC+PLC的控制方案。当机器不用时，PC机可作它用。利用公用PC机即可作人机界面。
4.2 PLC硬件配置
根据前面对控制系统的要求，选用西门子S7-200系列PLC。S7-200系列PLC体积小，重量轻、安装方便、功能齐全、配置灵活、运行可靠、编程简单，具有可观的经济性和更强的适应性，完全可以满足上述控制要求。
4.3 人机界面组态软件
组态软件选择北京亚控公司的组态王6.05。这是一款具有易用性、开放性和集成能力的通用组态软件。组态王使用简单，适合各种简单和复杂的任务。只需要进行填表式操作，即可生成适合于用户的“监控和数据采集系统”，可有效用于控制自动化过程,组态王6.05版是在bbbbbbs2000的平台上运行的，选用组态王是较为完善和方便的选择。整个控制系统的构成如图2所示:
图2 控制系统的构成
5系统硬件设计
控制系统选用西门子S7-200系列PLC，选用了中央处理单元模块CPU224、数字量扩展模块EM223、模拟量输入模块EM231、模拟量输出模EM232、模拟量输入输出模块EM235。其中的中央处理单元模块CPU224外部接线图如图3所示、输入输出地址分配如表2所示。
图3 PLC外部接线图
图4 主程序框图
6 系统软件设计
6.1 PLC程序设计
主程序框图如图4所示，其中子程序0为初始化程序，子程序1为检查扩展模块是否正常，子程序2为模拟量采样子程序，子程序3为对各执行设备输出的采样，子程序4为对各被控量和执行设备异常的报警子程序。由于篇幅所限，各子程序框图在此从略。
6.2 人机界面组态
组态软件选择北京亚控公司的基于bbbbbbS2000平台的工业控制组态软件“组态王”6.05版。只需要进行正常通信设置和填表式操作即可完成人机界面组态。运行组态画面程序和PLC用户程序，根据小丸机操作的顺序功能，点击组态画面上的各个按钮，通过模块上各输出位对应的发光二极管，观察各输出信号的变化是否满足设计的要求。组态画面设计了设备控制、过程控制、过程参数等画面。其中设备控制画面如图5所示。
图5 设备控制画面
7 结束语
由于S7-200系列PLC具有体积小、系统集成度高(电源、主机、机架、开关量输入输出等功能集成一体)、配置灵活、接线简单、安装方便、抗干扰性强等特点，与同性能的产品相比，很好的满足了此次系统改造经济上技术上的要求。新系统人机界面友好(全中文界面)，操作简单快捷，运行可靠稳定，受到广大用户的好评。