PDF《基于西门子 S7-400 热泵供汽 DCS 应用实例》

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16 150 烘缸温度 1-瓦楞纸 2-新闻纸 3-1 号书写纸 4-2 号书写纸 图2各种纸张烘缸温度曲线 2.2 系统硬件设计 2.2.1 系统组成 图3为DCS 系统控制图,本系统中,各控制分部于上位机(操作员站)通过 WinCC 监控 软件的 OPC 接口进行数据传送.OPC 接口是 OPC 服务器实现的一套标准的 COM 接口,其基于 OPC 规范.OPC 规范基于微软的 COM 技术,规范了过程控制和生产自动化软件与用 OPC 服务器 实现的硬件驱动程序之间的接口,并且提供基于工业自动化应用的统一数据传输平台.只要 工业自动化软件符合 OPC 规范,它不需要做任何修改就能一致地访问所有 OPC 服务器实现的 硬件驱动程序. CP5611 TP22 TP22 CP5611 AS414-2 AS414-2 制浆车间操作员站/兼工程师站 流送操作员站 涂料,QCS配浆操作员站 干部操作员站 预留 ET200M Remote I/O ET200M Remote I/O 制浆车间 ET200M Remote I/O ET200M Remote I/O 造纸车间/流送 造纸车间/干部 S7-400 CP5611 CP5611 CP5611 S7-400 PROFIBUS.DP 总线 PROFIBUS.DP 总线 工业以态网 图3DCS 系统控制图 2.2.2 CPU 模块 本次设计应用西门子 S7-400 可编程序控制器构成热泵供汽 DCS 子系统.S7 系列 PLC 是在S5 系列基础上研制出来的.它由微型 S7-

200、中小型 S7-

300、中大型 S7-400 组成.其中 结构紧凑、价格低廉的 S7-200 使用小型的自动化控制系统;

紧凑型、模块化的 S7-300 是用 于极其快速的过程处理或对数字处理能力有特别要求的中小型自动化控制系统.功能极强的 S7-400 适于大、中型自动控制系统.设计中使用的CPU 为CPU414-2 , 型号6ES7414-2XG03-0AB0. 2.2.3 信号输入输出模块 本次控制 I/0 点分别为:部分流送:AI=20,AO=9,DI=80,DO=40;

干部:AI=22,AO=19, DI=10,DO=5;

DI 是将外部过程的数字量信号转换成可编程控制器 CPU 模块所需要信号,并传送给系统 总线上.DI 模块选择直流

32 点输入模块 6ES7 321-1BL00-0AA0,其额定负载电压为 24VDC. 输入电压

1 范围 13~30V,

0 范围-3~5V.共计

4 块. DO 是将 CPU 模块处理的内部数字量信号转换成外部过程所需的信号,并驱动外部过程的 执行机p显示灯等负载.DO 选择

32 点晶体管输出模块 6ES7 322-1BL00-0AA0,输出点数为

32 点,额定电压 24VDC.最大输出电流:

1 信号 0.5A,

0 信号 0.5mA,最小输出电流:

1 信号 5mA.共计

2 块. AI 是将外部生产过程缓慢变化的模拟量信号转化为可编程序控制器内部的数字信号.设 计选择 SM331,8*12 位.共计

7 块. AO 是将 PLC 内部的数字结果转换成外部生产过程的模拟量信号.设计选择 SM332 ,4*12 位模块 6ES7.共计

6 块. 2.2.4 控制功能及策略: 本系统能实现以下几种控制功能 1)低选与分层调节的组合功能 本系统每组烘缸具有低选与分层调节的组合功能,其主 要目的是解决纸机烘干部出现断纸时,系统会自动的去调节每组烘缸的排水能力,会自动的 降低每组烘缸进汽压力,保证每个烘缸组在断纸时排水性能仍处于最佳状态. 2)高选功能 本系统第一组烘缸具有高选功能,第一组烘缸共有三个控制回路,第一个 控制回路控制 1#烘缸的进汽压力,第二个控制回路控制 2#烘缸的进汽压力,第三个控制回路 控制 3#p4#烘缸的进汽压力,第一烘缸组首先利用其它四个热泵系统所吹泄出的少量蒸汽, 当任何一个烘缸进汽压力不够时,通过高选功能自动打开补充新鲜蒸汽阀门进行补充,其目 的主要是充分利用其它四个烘缸组尾汽和闪蒸蒸汽. 3) 串级控制功能 PIC-101 与纸张水分信号进行串级控制, 即纸张水分信号作为 PIC-101 控制回路的外给定,PIC-101 在外给定工作状态时 PIC-101 的压力大小由纸张水分来控制. 4) 比值控制功能 PIC-102, PIC-103, 与PIC-101 实现了比值控制, 即在 PIC-102, PIC-103 在外给定工作状态时,PIC-102,PIC-103 只要设定好比例系数即可实现比值控制.在比值控 制状态下,只要改变 PIC-101 压力设定值,其它所有烘缸组的压力设定值就按比例系数自动 得到改变.如果系统在串级控制状态下所有烘缸组的压力就会随着纸张水分大小自动进行调 节,无需人工干预,因此,纸机烘干部可以实现完全自动化. 5)断纸连锁功能 当烘干部断纸时,每5分钟 PIC-101 压力设定值下降 50Kpa,直至 PIC-101 压力值降至 50Kpa 为止,纸机处于稳定状态.当断纸结束纸张全部经过烘干部时 PIC-101 的设定值自动恢复断纸前的压力设定值,并由纸张的水分大小来自动改变 PIC-101 的压力设定值,因此纸机很快就进入稳定状态. 2.3 系统软件设计 本次程序设计依据现场控制要求,使用结构化编程,程序结构层次清晰,部分程序通用 化、标准化,易于修改、简化程序的调试.如图