西门子6ES7231-0HC22-0XA8使用选型
一、概述
邯郸钢铁集团有限责任公司位于河北省南部重工业城市---邯郸市，1958年建厂，属国家特大型钢铁联合企业，具有年产铁钢材500万吨的生产能力。1999年8月，五大技改工程之一的2000m3高炉动工建设，2000年6月高炉顺利出铁。该高炉为引进德国克虏伯钢铁公司的设备和技术，年产生铁150万吨，利用系数2.5，焦比480kg，喷煤量150kg/t，各项经济技术指标位居国内同类型高炉第三名。
二、机型
2000m3高炉包括高炉及热风炉本体、水处理、煤粉喷吹、环保除尘等岗位，从性价比综合指标考虑，采用了大量性能优良的施耐德电气产品。高炉热风炉本体基础自动化控制系统PLC选用了TSXQUANTUM系列产品，风机变频器选用了Altivar产品，低压电器选用施耐德软起动器、梅兰日兰开关、断路器、接近开关、光电开关等产品。
三、工艺描述
炼铁是在高炉内进行还原反应过程，炉料、矿石、燃料和熔剂从无钟炉顶装入炉内，从鼓风机来的冷风经热风炉后，形成热风从高炉风口鼓入，随着焦碳燃烧，产生热煤气由下向上运动，而炉料则由上而下运动，互相接触，进行热交换，逐步还原，后到炉子下部，还原成生铁，形成炉渣。积聚在炉缸的铁水和炉渣分别由铁口和出渣口放出。
高炉自动化的目的主要是保证高炉操作的4个主要问题：即正确的配料并以一定的顺序及时装入炉内；控制炉料均匀下降；调节料柱中炉料分布及保持与煤气流良好的接触；保持合适的热状态。
现代高炉自动化主要是指仪表检测及控制系统、电气控制系统和过程及管理用计算机。仪表控制系统和电气控制系统通常由DCS或PLC完成。由于高炉在钢铁厂处于咽喉位置，需及时和稳定地供给炼钢工序合格的铁水，故其稳定性是很重要的。近年来，高炉向大型化方向发展，稍有不正常，损失就很大，其稳定性就显得愈加重要。高炉自动化的控制性能是决定高炉稳定顺行的一个至关重要的因素。
四、系统控制内容及功能要求
高炉生产要求计算机控制系统能够保证生产过程的连续性和实时监控性，要求数据量多，所有设备的自动化程度要高。计算机系统要求数据采集周期短，刷新速率快，特别对通讯网络而言，数据传输速率、网络稳定性和正确性尤为重要。
1、高炉部分
·炉顶、炉喉、炉身、炉腰、炉缸、炉底、炉基的温度、压力、差压、流量、料位、重量的检测。要求数据采集jingque度≤0.2%，采集速率≤0.8S。
·炉顶压力控制：这是高炉生产中重要的、必须投入自动运行的控制。正常情况下，高炉顶压为250±3KPa。2000m3高炉顶压调节采用了比肖夫环缝洗涤塔专利技术，串联方式的上下两级喉口一个投入自动，一个投入手动。
·炉身静压校正：在高炉不同高度测量炉身静压力，可以较早得知炉况变化，较准确判断局部管道和悬料位置，以便及时采取措施。2000m3高炉在四个水平面上装设4个取压口以测量炉身静压力。
·炉体冷却壁热负荷检测：高炉一代炉役的长短取决于冷却壁的侵蚀情况。冷却壁热负荷检测属于重点监控和维护内容，分析该处实时曲线和历史趋势可以帮助高炉工长正确判断炉况，采取相应措施延长高炉炉龄。
·煤气分析：分析高炉煤气中H2、N2、CO、CO2含量，可以了解炉内反应，风口或冷却系统漏水等情况。
·水冷系统控制：通过膨胀罐、接受罐、水泵、气密箱、密闭循环水系统、炉顶打水的连锁与阀门控制保护炉顶设备。
·氮风系统控制：通过送风阀、送氮阀、风机连锁控制保护齿轮箱、阀箱等炉顶设备。
2热风炉部分
·炉体温度、压力、差压、流量参数检测
·热风温度控制：通过自动调节混风切断阀开度将适当配比的冷风掺入热风管道中，控制送往高炉热风围管的热风温度在1200±20℃内。
·废气温度与煤气支管流量的串级控制：废气温度与煤气支管流量组成串级调节回路，废气温度调节器的输出作为煤气支管流量调节器的外给定值。
图1 废气温度与煤气支管流量串级控制原理图
·煤气支管流量与冷风支管流量的比值控制：煤气支管流量与助燃风支管流量组成配比调节回路，以煤气支管流量作为比值器的输入，比值器的输出作为助燃风支管流量调节器的外给定值。
图2 煤气支管流量与冷风支管流量比值控制原理图
·开始燃烧时，废气温度调节器、煤气支管流量调节器及助燃风支管流量调节器均切换到手动状态，使废气温度调节器的输出为零，使煤气支管流量及助燃风支管流量调节阀处于小开度状态。当延时几秒后或废气温度达到350℃时，调节器自动切换到自动调节状态。当炉子退出燃烧时，煤气及助燃风支管流量调节阀均切换到手动状态，且两阀全关闭。
以下是高炉、热风炉主要生产工艺监控画面。
一、概述
汽车转向泵是一种中汽车用的零部件，它为汽车动力转向系统提供一种高性能的动力源，与发动机转速相配合可以产生zhuoyue的转速流量特性从而使得驾驶舒适。由采埃孚转向泵金城有限公司投资的转向泵自动装配线项目位于南京新港经济技术开发区，主要生产轿车和轻型商务车用的转向泵。这种汽车部件由多个零件组成，需要借助不同的设备，按照一定的工序将它们组装起来。在整个过程中，需要对装配时的压力、位移和时间等参数进行实时监控，以满足严格的工艺要求，保证装配质量。汽车转向泵自动装配线是完成上述工序的一组设备，它共有12个工位,以实现不同的装配功能，其生产流程如图1所示。
图1 汽车转向泵自动装配线生产流程图
系统的控制对象包括气液增力缸式压机﹑夹具﹑压力/位移监控仪﹑密封测试仪﹑综合功能测试仪和智能螺栓拧紧系统等，由于各个工位间相互独立且有一定距离，各采用一台西门子PLC作为控制器，一台SIMODRIVER611A伺服驱动器及1FT5伺服电机用于旋铆工位的分度盘旋转台控制，另有两台MicroMaster系列MMV37变频器用于生产线的物料传输系统。表1列出了该装配线使用的西门子S7-PLC型号及其在各个工位的分布。
表1 装配线使用的主要PLC产品
图2 生产厂房和装配线中的一个工位图。
二、系统要求
现以工位WS1.1为例，介绍设备的工作过程。该工位将滚针轴承压入端盖，当按下启动按钮后，设备先检测轴承放置的方向，如果正确，夹具自动锁紧，启动压装过程，否则系统报警，压机不工作，OP3操作面板显示错误信息。压装开始后，系统启动CoMoII-S智能测量仪表，对压力和位移进行监测，若整个过程的压力/位移曲线满足工艺要求（位于一定的范围内），则装配合格，绿色指示灯亮，压机退回，夹具松开，零件可转入下道工序，否则红色指示灯亮，结果不合格，系统复位后，零件经确认后转入废品站。
为了能实时检测压力和位移，得出两者间的实时关系曲线，并据此对过程做出评判，系统采用了Kistler的CoMoII-S智能测量仪表，它内置电荷和电压放大器，可以实时采集压力和位移两路模拟输入信号，自动选择量程和不同的坐标及佳刻度，得出测量曲线，具有阀值、公差带、方框和终位等多种分析功能，并可根据需要选择不同的组合对各种过程进行分析和监测，与PLC接口方便。压力的检测采用Kistler的压电式传感器，经电荷放大器由CoMoII-S采集到压力实时值，位移用Novotech的高精度位移传感器测量，并由CoMoII-S采集到实时值，与压力一起作为被监控的变量。压机由气压驱动的气液增力缸实现，其升降由电磁阀控制。
三、控制系统的硬件组成及软件设计
根据该工位的输入/输出信号的点数要求，选用CPU214PLC作为控制核心，并扩展了一块EM223数字量模块，共有22位数字量输入点，18位数字量输出点。为了显示系统状态和输入控制参数，选用了一台OP3操作面板，经PPI通讯接口与CPU214连接。控制系统的硬件组成如图3所示。
图3 工位WS1.1 控制系统组成图
表2 工位WS1.1的I/O地址分配表
控制软件用STEP7Micro/Win编写，OP3由ProTool组态软件进行配置。控制程序分自动和手动两部分，在手动部分，通过OP3可以操纵所有运动机构的动作，包括压机、夹具的动作，CoMoII-S的参数选择及启动，便于系统调试。在自动部分，所有动作按要求的次序完成，程序中定义了一些内部标志寄存器位，用于PLC和OP3间交换信息，也使用了顺序寄存器指令，使各程序步间互锁，提高了系统的可靠性。自动部分的软件流程如图4所示。
图4 控制系统软件流程图
四、结束语
汽车转向泵自动装配线采用西门子S7系列PLC控制，不仅简化了系统，提高了设备的可靠性，也大大提高了成品率和产品质量，通过操作面板修改系统参数就可以实现多种不同产品的装配，现场设备的工作状态和产品信息都在操作面板上显示出来，方便了用户的操作和维护。该装配线自2001年投入运行以来，工作稳定可靠，加工出的产品经设备的严格测试，质量和性能完全符合要求，受到了用户的好评。