西门子模块6ES7216-2AD23-0XB8规格说明
1 引言
凌钢1#高炉热风炉系统由3座内燃改造式热风炉组成，其煤气系统、助燃风系统、冷风、热风混风系统的切断阀采用电动和液压传动阀门，设计送风温度为1100℃，采用分离式热管余热回收数量。
热风炉控制系统是高炉自动化系统工程中基础自动化子系统，它采用美国A-B公司的PLC-5可编程控制器，Ethernet高速数据工业局域网和OS监控系统。热风炉自动控制系统由仪控和电控两部分组成。仪控主要完成工艺生产过程参数控制和调节阀的自动调节及控制。电控主要完成换炉自动控制。
2 自动化系统组成
PLC-5系列可编程序控制器是美国A-B公司在20世纪80年代后期开始推出的产品，是一种既可进行顺序控制和程序控制，又可进行闭环过程控制的的半型可编程控制器。它不仅具有一个功能强且完善的指令系统，易于扩展、具有模板插件型结构。适用于各种被控对象与生产过程。
多平台开发软件，在高层编程软件支持下，可方便对其梯形图编程，顺序功能流程图编程，实现模块化编程，工作站采用多用“20”彩色图形工件站，通过Ethernet的工业局域网，实现对生产自动化过程监控和管理，见图1。
图1 系统框图
3 主要控测项目和控制
热风炉主要是为高炉提供稳定高温的热风，主要检测项目有拱顶温度、废气温度、换热器助燃风出/入口温度、换热器废气入/出口温度、煤气和助燃风压力、liuliang、冷却水压力、liuliang等。控测信号进入PLC后进行线性化计算，气体liuliang温度与压力补正，并在上位工作站OS上显示所有数据。
(1) 热风炉送风自动控制
热风炉是蓄热式的，它交替工作，有“燃烧”、“送风”和“闷炉”(过渡状态)三种状态。状态的变换是根据工艺、设备和安全的要求。热风炉控制系统为两烧送的送风制度，送风温度由送风炉出口的不同风温混合而成。当送风温度低于设定值，调节冷风调节阀开度。当送风温度高于设定值时，还必须渗入一定的冷风。
4 换炉控制系统
热风炉换炉可以有“全自动”(定时换炉，三个热风炉顺序转换)、“单炉自动”(只该热风炉自动转换状态，但要操作台主按相应按钮起动)、“遥控手动”(操作台上单个阀控制，此时仍保持阀间联锁)、“机旁手动”(只控修时使用，各阀除联锁)等四种操作方式。
(1) 全自动操作方式
在3座热风炉工作时，可选择两烧一关变风量，操作人员在OS工作站上设定换炉时间，周期地进修全自动操作。例如，由“燃烧”转为“送风”的顺序为:关闭煤气、空气切断阀和燃烧阀→延时若干秒后关闭烟道阀(至此各阀关闭而转入“阀炉状态”)→开启冷风旁通阀(进入灌入冷风)→延时若干秒后开启热风阀→打开冷风阀→关闭冷风旁通阀;而“送风”转入“燃烧”的顺序为:关冷风阀→关热风阀→开废气阀(放去炉内延留废气)→延时若干秒均压后开烟道阀→关废气阀→开煤气切断阀、燃烧阀(煤气调节阀微开若干秒，点火后全开)→开空气燃烧阀。各阀顺序动作，具有一定联锁，特别须防止有关燃烧各阀未关时开启送风有关各阀或其动作;
(2) 单炉自动操作
操作人员在OS工作站上调出各热风炉单炉自动操作通;根据热风炉初始工作状态选择日的工作状态。例如:焖炉→燃烧、燃烧→焖炉，焖炉→送风，送风→焖炉、送风→隔离、燃烧→隔离等多种转换状态，各阀门按规定的程序动作;
(3) 遥控手动
操作人员在OS上位工作站通过功能键选择联锁手动操作方式，根据热风炉初始工作状态选择要转换目的工作状态。在热风炉值班室OS上位工作站上对各阀门进行单个开、关遥控操作。为确保人身和设备安全，所有阀门的开、关都是在满足必要联锁条件下执行;
(4) 机旁手动
使用现场控制箱上的按钮，可单独操作所有阀门设备，各阀门间的联锁关系全部解除，只是在发生故障和阀试检修时使用。
上述操作均在热风炉值班室OS上位工作站上，操作十分方便，画面清晰。上位机监视操作画面，方便于值班人员检查、操作热风炉生产工况、事故报警、诊断等。
监视画面根据工艺生产工况，包括有:热风炉工艺流程总貌;热风炉单体工作状态画面;热风炉换炉顺控画面;热风炉工艺参数:温度、压力、liuliang等数据显示画面;工艺参数趋势记录画面;事故报警记录画面等。
5 结束语
目前，本PLC系统已成功应用于凌钢1号380m3高炉的热风炉控制中，经调试使用，系统运行良好，满足了用户的要求。
1 引言
烧结生产是钢铁生产中的重要环节，它包括原料，配料，混料，烧结和成品系统等几方面。原来的系统采用简单的单回路仪表控制，无法实现对生产过程的有效控制。这里我们采用PLC对其进行控制，能够取得较好的控制效果。
2 原料控制系统
(1) 熔剂系统
熔剂系统负责向配料系统提供消石灰、白云石、石灰石等原料。系统依有无上料要求来判断料线是否运行。由于三种物料共用一条主料线，设计了许多保护与判断功能，用来防止混料;
(2) 铁料系统
铁料系统负责向配料系统提供铁料。小车自动找到要上料的物料槽之后，向料线发启动信号，铁料仓库给料圆盘则与当前要上料的品种号进行比较，结果相同的圆盘启动给料，停车。当需要更换上料品种时，当前工作圆盘离线，料线保持运行，使原物料卸光，小车行至目标槽，新的物料开始给料。若换槽而不换品种，则小车可带料行走，料线不发生变化;
(3) 燃料系统
燃料系统负责向配料系统提供煤粉，由三段组成，每一段料线流程的动作均依各段料线终点处卸料小车的位置和各受料料槽料位的变化情况而自动决定小车的行进目标与料线的启停。
原料系统的三个系统具有料线联锁、卸料小车自动／手动卸料、自动寻找物料对应关系和物料品种切换关系，自动找槽定位等功能。
3 自动配料系统
3.1 系统的工艺要求
配料系统的主要任务是按烧结机对物料的需求量，计算、分配、控制原料矿槽的下料量，以保证物料平衡和化学成分符合要求。工艺上对控制系统的要求是:
(1) 实现各配料秤和集料皮带机的顺序起停、单机起停和起停;
(2) 实现各配料秤的重量配比控制;
(3) 配比计算功能
根据总量和各台秤的配比，计算每台秤的liuliang设定值;
(4) liuliang计算功能
根据检测到的重量信号和皮带速度信号，计算一段时间内物料的平均liuliang，以此平均liuliang作为反馈量进行PID调节;
(5) 报警功能
对经常出现的故障如堵料、皮带打滑、电机过流过载等进行声光报警，出现堵料情况时，要求自动起动矿槽上的振动器电机，恢复下料后自动停振;
(6) 热备功能
要求两个系统的两台上位机具有热备功能，即每一台上位机可对两个系统的下位机(PLC)进行监控;
(7) 报表打印功能
人工干预和定时打印各种时报、班报、月报等报表;
(8) 停电保护功能
停电后供电时，系统进行初始化复位，保证各台设备均处于停机状态，以防人身事故和设备事故的发生。
3.2 控制系统的组成
控制系统示意图如图1所示。控制设备选用德国SIEMENS公司的PLC系列可编程序控制器。每一配料系统都配有一台上位机和一台下位机。通过数据通讯网络，彼此相连。下位机的CPU模板采用PLCSIMATIC S7可编程控制器，上位机采用台湾研华公司的工业控制机IPC。
图1 控制系统结构图
系统配置的软件有S7-400编程软件和SIMATIC WinCC全面开放的新一代人机界面监控软件。STEP7-400用于PLC的编程、调试和生成各种程序文档，SIMATIC WinCC用于实现人机接口功能。
图2 调速系统原理图
物料重量通过荷重传感器检测，并转变为与之成正比的直流毫伏信号，再通过直流毫伏变送器变换为直流4～20mA信号，送到A/D模板。皮带秤电机转速由直流测速发电机测量，测速发电机输出的直流电压经电阻分压网络降压，得到与转速成正比的直流0～5V信号，送到A/D模板。假设某一时刻，皮带秤有效称量段上的物料重量为W，皮带的线速度为V，有效称量段长度为L，则该时刻物料的瞬时liuliang为
F=1/L×W×V (1)
根据式(1)，可以计算每一采样时刻的瞬时liuliang，并计算一段时间内的平均liuliang。将其与操作员通过键盘输入的liuliang给定值比较，进行PID调节运算得到控制量，后通过D/A模板输出4～20mA的直流信号，控制变频器改变输出频率，从而改变电机转速，达到改变物料liuliang的目的。
3.4 系统软件设计
SIEMENS公司的STEP7系列指令系统功能非常强，不仅有丰富的用于断续控制的指令，有很多运算和控制指令，如PID控制指令，数据类型近十种，包括整型、实型等等，这给编程带来很大的方便。
控制软件采用梯型图语言编制。编程时，遵循软件工程规范，根据结构化、模块化原则，把功能相对独立的部分编制为一个子程序，尽量减少子程序之间的联系，主程序依据不同条件调用各个子程序，完成相应的功能．软件部分包括:
(1) 主程序;
(2) 顺序控制;
(3) liuliang计算;
(4) 配比计算;
(5) PID调节;
(6) 故障处理。
上电复位时，CPU自动调用故障例行子程序，完成上电保护功能。
在上述各个子程序中，liuliang计算中的数字滤波子程序非常重要。假如直接以瞬时liuliang作为反馈量进行PID调节，那么由于物料流波动很大，经常造成瞬时liuliang大幅度变化，使调节过程不易平稳。我们利用数字滤波子程序计算平均liuliang并以此作为反馈值。
4 烧结系统
烧结机子系统将混合料经点火炉点火燃烧，机上冷却成烧结矿并破碎，使其成为合格的高炉原料。它是系统的核心，除了满足工艺的常规流程控制外，主要还有下列模拟量控制:
(1) 铺底料圆辊调速
控制铺底料料层厚度，采用比率调节;
(2) 混合料圆辊调速
控制烧结机料层厚度，采用比率调节;
(3) 铺底料给料机调速
预估铺底料矿槽料位的变化，调节铺底料料liuliang;
(4) 冷却终点控制
通过调节烧结机机速，使冷却终点温度控制在一个人为的设定值范围内;
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(5) 炉温调节
串级加比值调节，温度调节器的输出作为煤／空回路的串级输入，温度环采用PID调节，煤／空回路采用PI调节并按一定的工况所设定的比值自动跟踪;
(6) 物料平衡
使混合料槽物料的进入量与烧结机的需求量保持基本平衡，采用模型来计算未来可能需要的总配料量。
5 燃烧自动调节系统及其性能指标
烧结燃烧系统是烧结工艺中影响产品产量和质量直接和关键的环节，为了稳定生产并保证烧结质量，燃烧自动调节系统由三个分系统组成。
(1) 系统:煤气总管稳压自动调节系统
可根据外部煤气管网工况将总管压力稳定在4000Pa或4500Pa(根据设定)，因其检测点距离调节阀较近，滞后小，系统灵敏，阶跃响应迅速;
(2) 点火器温度自动控制系统
通过调节煤气阀门开度，可控制点火器温度，恒定在1200℃的设定值上。
(3) 空气／煤气比例随动自动跟踪控制系统
通过调节空气调节阀阀门开度，使进入点火器的空气liuliang自动按设定的空／煤比系数跟踪煤气liuliang。
6 成品处理系统
成品处理子系统负责把烧结矿按粒度分类，一部分成品送高炉，一部分返回烧结机作铺底料，不合格品返回配料系统参与混合料配比。
除流程联锁控制外，本系统还有筛分(双层振动筛)流向选择控制，烧结矿送高
炉流向控制。系统根据高炉的操作条件，一旦确认是要料，烧结矿便能按控制的流向到达目的地。无论何时高炉输料皮带发生故障，系统在几秒钟内便能响应，停止相应的流程并保证其它流向正常工作。
7 卸灰系统
卸灰子系统负责将烧结结矿中的不合格品以及除尘系统收集的粉尘送往配料系统参加配料，以改善混合料的造球性能。本系统除了控制输料皮带和卸灰设备按一定的“松散”关系联锁外，还控制烧结机下人烟道两侧的双层卸灰阀按一定的部位和时间卸灰。
控制卸灰阀的时间是一条“环形”脉冲带，它把均匀分布在左右烟道两侧的卸灰阀按高低序号向中间逼近的方法，定时启动卸灰，这保证了烟道卸灰的均匀性和具有一定的负压。
8 铺底料系统
铺底料子系统用来向烧结机提供均衡的铺底料，用以改善混合料在烧结过程中的透气性并对台车炉篦起一定的保护作用。
该系统具有较大的独立性。通过与烧结机通讯，给料设备供给的铺底料使铺底料矿槽保持一定的料位。
9 结束语
本系统在武钢烧结厂自投产运行以来，所设计的功能均已投入使用。无论在精度、稳定性及其它一些控制系统质量指标方面，均能达到满意的效果。特别是配料总量自动跟踪、混合料加水控制和小容量矿槽物料平衡控制对保证工况正常，tigao产品产量、质量发挥了良好的作用，又由于编程主要采用了梯形图语言，使得用户容易掌握，受到了用户热忱的欢迎。
在降低工人的劳动强度，改善生产环境等方面也取得一定的成效。值得大力推广
本文以交通信号灯控制系统为例，介绍FX-0N系列的PLC与上位计算机工控组态软件组态王之间的通讯过程，经过实际运行，基于PLC的交通信号灯控制系统在组态王中得到实现。
引言
可变程序控制器（PLC）是从早期的继电器逻辑控制系统发展而来的。自60年代问世以来，PLC得到了突飞猛进的发展，尤其在数据处理、网络通信及与DCS等集散系统融合方面有了很大的进展，可变程序控制器已经成为工业自动化强有力的工具，得到了广泛的普及和推广应用。
本文以交通信号灯控制系统为例，着重讲述可变程序控制器（PLC）与上位计算机工控组态软件组态王之间的通信。
1、FX-0N-60MR PLC及其编程软件MELSEC-F FX Applications
日本三菱公司的FX0N系列是近年来推出的高性能微型可编程序控制器，外观结构小巧美观、功能强大，系统配置灵活，用户除了可以选用多种基本单元外，还可以选择适当的扩展单元和扩展模块，根据控制要求灵活方便地进行系统配置，组成不同I/O点数和不同功能的控制系统，各种不同的配置都可以得到很好的性能价格比。
FX0N系列有较强的通讯功能，可与内置RS-232C通讯接口的设备通讯。三菱公司FX系列的编程软件MELSEC-F FX Applications是适用于PC机的一种编程软件，可用梯形图、指令表两种编程语言编制程序，程序编制完成之后，利用PLC与计算机专用的F2-232C AB型RS232C电缆传送程序至PLC。
2、组态王V6.0
组态王是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理系统，可与可编程控制器（PLC）、智能模块、板卡智能仪表、远程数据采集装置（RTV）等多种外部设备进行通讯。而其软件系统与用户终使用的现场设备无关，对于不同的硬件设施，用户只需要按照安装向导的提示完成I/O设备的配置工作，为组态王配置相应的通讯设备的硬件驱动程序，并由硬件设备驱动程序完成组态王与I/O设备的通讯。在系统运行的过程中，组态王通过内嵌的设备管理程序完成与I/O设备的实时数据交换。
3、交通信号灯控制系统
交通信号灯控制系统即十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制。控制要求如下：按下启动按钮，交通信号灯开始工作，东西方向绿灯亮56S，南北方向红灯亮60S，东西方向绿灯亮56S后，闪烁2S，过渡到东西方向黄灯，黄灯亮2S；之后东西方向红灯亮60S，南北方向绿灯亮56S后闪烁2S后，随之黄灯亮2S后灭．．．．．．
I/O分配如下：
输入 输出
启动 X0 东西绿灯 Y1 南北红灯 Y5
停止 X1 东西黄灯 Y2 南北绿灯 Y6
东西红灯 Y3 南北黄灯 Y7
部分控制程序见图1。
4、PLC与上位计算机组态王软件的通讯
PLC与上位计算机的通讯可以利用语言编程来实现，用户必须熟悉互连的PLC及PLC网络采用的通讯协议，严格的按照通讯协议规定为计算机编写通讯程序，其对用户要求较高，而采用工控组态软件实现PLC与上位计算机之间的通讯，则相对简单因为工控组态软件中一般都提供了相关设备的通讯驱动程序，例如西门子公司的S7系列PLC与工控组态软件WinCC之间可进行连接实现PLC与上位计算机之间的通讯。
下面介绍组态王6.0与FX-0N-60MR PLC 之间通讯的实现步骤。FX-0N-60MR PLC采用RS232或
[NextPage] RS422进行通讯，占用计算机的一个串行口。在不添加扩展卡的情况下可以使用编程口和计算机进行通讯。
、设备连接
利用PLC与计算机专用的F2-232CAB型RS232C电缆，将PLC通过编程口与上位计算机串口（COM口）连接，进行串行通讯。串行通讯方式使用＂组态王计算机＂的串口，I/O设备通过RS-232串行通讯电缆连接到＂组态王计算机＂的串口。
第二、设备配置
在组态王工程浏览器的工程目录显示区，点击＂设备＂大纲项下PLC与上位计算机所连串口（COM口），进行参数设置。
FX系列PLC编程口的通讯COM口参数设置：
在组态王浏览器目录内容显示区内双击所设COM口对应的＂新建＂图标，会弹出＂设备配置向导＂对话框。在此对话框中完成与组态王通讯的设备的设置。
利用设备配置向导就可以完成串行通讯方式的I/O设备安装，安装过程简单、方便。在配置过程中，用户需选择I/O设备的生产厂家、设备型号、连接方式，为设备指定一个逻辑设备名，设定设备地址（FX系列PLC在使用编程口进行通讯时，不需要设备地址）
第三、构造数据库
数据库是＂组态王＂软件的核心部分，在工程管理器中，选择＂数据库\数据词典＂，双击＂新建图标＂，弹出＂变量属性＂对话框。定义FX-0N-60MR PLC相应寄存器：
斜体字dddo、dddd、ddd等表示格式中可变部分，d表示十进制数，o表示八进制数，变化范围列于取值范围中。组态王按照寄存器名称来读取下位机相应的数据。组态王中定义的寄存器与下位机所有的寄存器相对应。如定义非法寄存器，将不被承认。如定义的寄存器在所用的下位机具体型号中不存在，将读不出数据。
第四、设计图形界面并建立动画连接
在组态王“画面”上创建十字路口红、黄、绿交通信号灯的控制示意图，见图2，建立启动和停止按钮，并将各个控制信号灯及启动和停止按钮与所建立相应变量关联，进行动画连接。
第五、系统运行
启动组态王运行系统TOUCHVIEW，运行交通信号灯的控制。将PLC开关指向“RUN”状态，按下启动按钮，观察交通信号灯系统的控制结果。实验结果表明，系统运行正常，动画效果良好。
5、结束语
PLC及PLC的多机联用与计算机的联网通信应用越来越多，它综合了计算机和PLC的长处，计算机作为上位机提供良好的人机界面，进行全系统的监控和管理，PLC作为下位机执行可靠有效的分散控制，利用工控组态软件实现PLC与上位计算机通信的方法简单易行，它降低了对用户的要求，大大缩短了设计周期，系统继承性较好，尤其对于大规模复杂控制系统来说，这当优点更为突出