S7300+IFIX的燒結(jié)脫硫除氟凈化工程

1、 s7-300+ifix在燒結(jié)脫硫凈化工程中應(yīng)用高 慶 勝（內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司煉鐵廠，內(nèi)蒙古包頭 014010）摘要：本文介紹了西門子s7-300的和ifix軟件在包鋼煉鐵廠燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫凈化工程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要說明了ifix軟件和西門子s7-300 網(wǎng)絡(luò)通信配置和多個(gè)西門子s7-300的之間不同方式的通信。本系統(tǒng)較好地實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝的各種控制要求，達(dá)到了工程項(xiàng)目的預(yù)期目的。關(guān)鍵字：plc s7-300 ifix profibus 以太網(wǎng) 控制application of s7-300 and ifix for the project of agglomerations desu

2、lfurizing and purification gao qing-sheng（iron - makiong plant of steel union co.ltd. of baotou steel (group) corp.baotou 014010,nei monggol,china）abstract:the text introduce the usage scope of s7-300 and ifix for the project of agglomerations desulfurizing and purification in iron-making plant of b

3、aotou steel(group)corp ,it major introduce the network configure of s7-300 and ifix,and plcs communications by the different mode .the system achieves request of produce to control and the project of expect objective.keywords: plc, s7-300,ifix, profibus, ethernet, control1系統(tǒng)概況包鋼煉鐵廠一燒車間燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫凈化工程，是包

4、鋼煉鐵廠重點(diǎn)的節(jié)能減排工程，工程目標(biāo)是處理兩臺(tái)210m2燒結(jié)機(jī)生產(chǎn)過程中的煙氣污染（包括硫化物、氟化物、粉塵等），治理環(huán)境污染問題。整個(gè)工程共有四套裝置處理四臺(tái)抽煙機(jī)出來的有害排放物，下面我們以其中的一套為例簡要說明，其余三套裝置與此相同，每一套有四個(gè)單元，分別是新粉投加單元、反應(yīng)塔單元、循環(huán)單元、電除塵器單元、除塵輸灰單元，各個(gè)單元設(shè)備通過管道連接。工藝流程是在新粉倉的生石灰經(jīng)過輸送器輸送，經(jīng)過加濕機(jī)加水，與從主抽風(fēng)機(jī)管道出來的含有有害排放物的煙氣在投加器初步反應(yīng)和混合，混合物隨著氣流到了反應(yīng)塔，含有有害排放物的煙氣在反映塔里與氫氧化鈣懸濁液充分反應(yīng)，霧化裝置為它們充分反應(yīng)創(chuàng)造適宜的反應(yīng)環(huán)境

5、，反應(yīng)完的混合物從反映塔出來經(jīng)過電除塵器處理，合格煙氣通過煙囪排放，從電除塵器處理的灰粉一部分通過切換閥輸送到循環(huán)倉或外排倉，如果切換到循環(huán)倉，則通過管道氣力輸送裝置輸送到投加器繼續(xù)和主抽出來的有害煙氣混合，如果切換到外排倉，則直接將其輸送到外排倉，另外從反映塔底出來的灰粉直接輸送到外排倉。其總工藝流程圖如圖1所示。新粉倉加濕機(jī)輸送器反應(yīng)塔循環(huán)倉煙囪外排倉霧化裝置投加器電除塵器合格煙氣除塵輸灰氣力輸灰主抽風(fēng)機(jī)煙氣圖1：工藝流程圖燒結(jié)機(jī)脫硫凈化工程自動(dòng)控制系統(tǒng)采用simens s7-300系列plc，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總集成和工藝流程控制，系統(tǒng)主體有四個(gè)plc構(gòu)成，兩個(gè)中控plc和兩個(gè)遠(yuǎn)程plc，1#、

6、2#主抽對(duì)應(yīng)由本地plc1和遠(yuǎn)程plc1控制，3#、4#主抽對(duì)應(yīng)由本地plc2和遠(yuǎn)程plc2控制，本地與遠(yuǎn)程的通信由以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，控制系統(tǒng)中的其余部分通過profibus總線與之通信，plc與編程器和上位機(jī)系統(tǒng)間通過以太網(wǎng)完成通信，上位機(jī)系統(tǒng)采用dell商用計(jì)算機(jī)作為硬件，其操作系統(tǒng)為windows xp系統(tǒng)，上位機(jī)軟件采用 ge proficy hmi scada-ifix v4.0軟件,下位機(jī)采用step 7軟件，具體控制系統(tǒng)構(gòu)成及其各部分的通信連接如圖2所示：profibus網(wǎng)profibus網(wǎng)除塵輸送系統(tǒng)2除塵輸送系統(tǒng)1霧化設(shè)備3霧化設(shè)備1霧化設(shè)備4霧化設(shè)備2電除塵3電除塵4電除塵1電除

7、塵電流電除塵2操作員站燒結(jié)主控室干燥系統(tǒng)電除塵電壓中控plc2中控plc1以太網(wǎng)以太網(wǎng)光纖交換機(jī)中控室以太網(wǎng)光纖以太網(wǎng)光纖遠(yuǎn)程plc2遠(yuǎn)程plc1加濕機(jī)43,4循環(huán)氣力輸送部分加濕機(jī)33#反應(yīng)塔底氣力輸送部分4#反應(yīng)塔底氣力輸送部分1,2循環(huán)氣力輸送部分加濕機(jī)1加濕機(jī)21#反應(yīng)塔底氣力輸送部分2#反應(yīng)塔底氣力輸送部分遠(yuǎn)程站profibus網(wǎng)網(wǎng)profibus網(wǎng)網(wǎng)圖2：控制系統(tǒng)構(gòu)成1.1各個(gè)單元包括的設(shè)備：（1）新粉單元包括倉頂除塵器、新粉倉、破拱椎、螺旋輸送機(jī)、增濕機(jī)、旋轉(zhuǎn)給料閥、投加器。（2）反應(yīng)塔單元包括霧化裝置、反應(yīng)塔、旋轉(zhuǎn)給料閥、氣輸罐。（3）循環(huán)單元包括除塵器、破拱椎、循環(huán)倉、旋轉(zhuǎn)給

8、料器、氣送站、羅茨風(fēng)機(jī)。（4）電除塵器單元包括凈化電除塵器，振動(dòng)器。（5）除塵輸灰單元包括八個(gè)倉泵、循環(huán)廢料切換閥。1.2 各個(gè)部分控制單元設(shè)備（1）主系統(tǒng)：中控plc1、中控plc2、遠(yuǎn)程plc1、遠(yuǎn)程plc2均為s7-300，型號(hào)為cpu315-2 dp。（2）其余部分：加濕機(jī)1、加濕機(jī)2、加濕機(jī)3、加濕機(jī)4均為s7-300，型號(hào)為cpu 313c-2 dp，霧化1、霧化2、霧化3、霧化4均為 c7 cpu，型號(hào)為635 touch（觸屏），除塵輸灰1、除塵輸灰2均為s7-300，型號(hào)為cpu 314c-2 dp，剩余的均為s7-200，型號(hào)為cpu 216。（3）控制方式：根據(jù)工藝要求，

9、設(shè)備的操作方式有，現(xiàn)場啟動(dòng)，集中自動(dòng)（全自動(dòng)），集中手動(dòng)（半自動(dòng)），如果現(xiàn)場的選擇開關(guān)選到集中控制方式，在操作畫面上顯示現(xiàn)場設(shè)備的操作按鈕，如選擇全自動(dòng)，系統(tǒng)按照系統(tǒng)設(shè)定的工藝參數(shù)自動(dòng)啟停，不需要人為干預(yù)，如選擇半自動(dòng)則需要對(duì)每個(gè)設(shè)備單啟單停。2 控制系統(tǒng)配置我廠現(xiàn)在應(yīng)用的西門子s7-300和s7-400系統(tǒng)很多，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控（scada）多用step 7+wincc的方式完成，對(duì)于使用s7 -300+ifix的方式這是首次采用，所以詳細(xì)的說明一下系統(tǒng)的搭建。先簡單介紹一下上位機(jī)軟件ifix，ifix執(zhí)行基本功能以使特定的應(yīng)用程序執(zhí)行所賦予的特定任務(wù)。它兩個(gè)基本的功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管

10、理。數(shù)據(jù)采集是從現(xiàn)場獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用形式的基本功能。ifix也可以向現(xiàn)場寫數(shù)據(jù)，這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。ifix不需要用特別的硬件獲得數(shù)據(jù)。它可以通過一個(gè)叫i/o驅(qū)動(dòng)器的軟件接口同已存在的i/o設(shè)備直接通訊。在大多數(shù)情況中，ifix可以使用現(xiàn)場已裝配的i/o硬件來工作。即使在現(xiàn)場設(shè)同一網(wǎng)絡(luò)上使用不同廠家生產(chǎn)的i/o設(shè)備，i/o驅(qū)動(dòng)器都可以與它們一起正常的工作。2.1上位機(jī)軟件的配置上位機(jī)采用3套ifix4.0軟件，為一燒車間統(tǒng)一管理方便在燒結(jié)主控室放置一臺(tái)操作站，共同控制4套控制系統(tǒng)，3套系統(tǒng)功能相同，可同時(shí)進(jìn)行監(jiān)控，也可互為備用。通訊采用以太網(wǎng)通訊方式，通訊協(xié)議采用s

11、l4（siemens layer 4），通訊協(xié)議下建4個(gè)設(shè)備(device)：localplc1 、localplc2、remoteplc1、remoteplc2。軟件的配置主要是指上下位機(jī)的握手，下面詳細(xì)說明ifix與s7-300的通信設(shè)置：2.1.1安裝內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序安裝步驟如下： （1）開始設(shè)置撥號(hào)和網(wǎng)絡(luò)連接。（2）選擇本地連接，右鍵屬性。（3）點(diǎn)擊“安裝”，在彈出的窗口選擇“協(xié)議”，點(diǎn)擊“添加”。 （4）選擇“從磁盤安裝”，選擇sl4packetdriver/ windowsxp/ packet.inf添加。（5）重啟電腦，內(nèi)核驅(qū)動(dòng)程序sl4 - siemens layer

12、4 v7.21f安裝完成。2.1.2 powertool配置powertool配置如下：（1）打開“scu”，點(diǎn)擊“scada組態(tài)”，添加sl4驅(qū)動(dòng)。（2）點(diǎn)擊“配置”，出現(xiàn)powertool配置窗口。 （3）默認(rèn)選項(xiàng)，點(diǎn)擊下方“connect”。（4）點(diǎn)擊下方“add channel”圖片按鈕，勾上“enable”。（5）點(diǎn)擊下方“add device”圖片按鈕，添加四個(gè)device，名字分別是：remoteplc1，remoteplc2，localplc1，localplc2，四個(gè)都勾上“enable”。（6）在每個(gè)的device 下，hardware項(xiàng)選擇“siemens serias7

13、”，在ethernet中填入plc以太網(wǎng)卡的mac地址，即cp 343-1的mac地址，依次添加四個(gè)plc的以太網(wǎng)卡的mac地址，在remote read項(xiàng)中填入“02.03”，在local read項(xiàng)中填入“01.00”。（7）保存到local目錄，然后配置默認(rèn)啟動(dòng)路徑，保存。（8）點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，查看統(tǒng)計(jì)信息，通信配置完成。2.1.3配置host文件在windows的c:windowssystem32driversetc路徑下，用記事本打開host文件，編寫如下腳本：本地plc1的ip地址 localplc1本地plc2的ip地址 localplc2遠(yuǎn)程plc1的ip地址 remoteplc

14、1遠(yuǎn)程plc2的ip地址 remoteplc2寫完，保存。ifix 中hosts 文件的作用，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)配置，快速解析ip地址與hostname(主機(jī)名)的關(guān)系，加快網(wǎng)絡(luò)通信速度，順利連接系統(tǒng)。2.2 下位機(jī)軟件的配置step-7的配置把軟件安裝好，正確的把主系統(tǒng)的四個(gè)plc系統(tǒng)的硬件分別組態(tài)，在profibus總線上按規(guī)劃好的profibus地址，把各個(gè)子站連接在profibus總線上，設(shè)置set pg/pc interface，把tcp/ip(auto)指向本機(jī)網(wǎng)卡即可，編譯并且下裝，即可實(shí)現(xiàn)控制程序的編寫和設(shè)計(jì)、在線監(jiān)控等功能。3 控制主系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)配置系統(tǒng)中各個(gè)cpu之間的通信，應(yīng)用了

15、兩種方式，分別為ethernet（以太網(wǎng)）方式和profibus方式，ethernet(以太網(wǎng)）各站共享一條廣播式的傳輸總線，每個(gè)站都是平等的，采用競爭發(fā)送方式發(fā)送信息到傳輸線上，任何一個(gè)站都可以隨時(shí)廣播報(bào)文，并為其他各站接收。profibus總線方式即為主從式通信方式，主從式通信方式是一種plc常用的通信方式，但是并不屬于任何通信標(biāo)準(zhǔn)。主從通信網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)主站，其他的站都是從站。在主從通信中，主站是主動(dòng)的，對(duì)總線有控制權(quán)，主站首先向某個(gè)從站發(fā)送請(qǐng)求幀（輪詢報(bào)文），該從站接收到后才能向主站返回響應(yīng)幀。通常主站按事先配置好的輪詢表的排列順序?qū)恼具M(jìn)行周期性的查詢，并分配總線的使用權(quán)。下面分別介

16、紹：3.1 ethernet 方式在step下，使用step-7的工具netpro，netpro是網(wǎng)絡(luò)配置工具，在localplc1(中控plc1)的cpu的屬性下，partner（伙伴）下選擇remoteplc1(遠(yuǎn)程plc1)的cpu， type（通信方式）選擇通信協(xié)議iso-on-tcp connection， active connection partner 選擇yes，這樣兩個(gè)plc的cpu就建立了一對(duì)通信關(guān)系。localplc2(中控plc2) 與remoteplc2(遠(yuǎn)程plc2)之間的通信建立方法與上面的相同，它們也是一對(duì)通信關(guān)系。3.2 profibus總線方式這種通信方式

17、在整個(gè)系統(tǒng)的通信量相當(dāng)多，我們以localplc1(中控plc1)為例說明即可，在step-7下，在localplc1(中控plc1)的hardwere下把通過profibus總線的設(shè)備組態(tài)完畢后，在dp下operation mode下選擇 dp master（主站），即把它作為主站，當(dāng)s7-300作為從站時(shí)，在其dp下 operation mode下選擇 dp slave(從站)，configuration下配置具體需要通信傳送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位，按系統(tǒng)規(guī)劃地址配置，主站的輸出時(shí)從站的輸入，從站的輸出時(shí)主站的輸入。當(dāng)s7-200作為從站時(shí)，在parameter assignment下i

18、/0 offset in the v-memory寫入需要通信的字節(jié)數(shù)，即為通信開辟了一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，借助這個(gè)緩沖區(qū)就可以通信了，對(duì)應(yīng)在s7-200中對(duì)v-memory進(jìn)行配置，與s7-300從站類似。4 控制程序結(jié)構(gòu)整個(gè)工程主系統(tǒng)由4個(gè)西門子plc系統(tǒng)組成，中空室2個(gè)（simatic 300_local1、2），遠(yuǎn)程站2個(gè)（simatic 300_remote1、2）。我們以其中的一套裝置為例說明，localplc1和remoteplc1說明：4.1本地plc1( localplc1)的程序結(jié)構(gòu)：a設(shè)備啟動(dòng)（1）1#和2#霧化設(shè)備啟動(dòng)邏輯（2）1#和2#除塵輸灰單元啟動(dòng)邏輯。b設(shè)備現(xiàn)場故障和

19、總故障（1）設(shè)備總故障。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的控制系統(tǒng)的狀態(tài)，設(shè)備的現(xiàn)場故障有：熱繼故障、電源故障、啟動(dòng)超時(shí)故障，將設(shè)備故障點(diǎn)合在一起即為總故障，程序判斷是否設(shè)備有總故障。（2）判斷設(shè)備現(xiàn)場故障：熱繼、電源、啟動(dòng)超時(shí)等。（3）判斷閥門故障：超時(shí)未開到位和超時(shí)未關(guān)到位。c現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)處理根據(jù)現(xiàn)場的測(cè)量儀表測(cè)定的模擬量信號(hào)，經(jīng)過量程轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成正確的結(jié)果在畫面中顯示。d報(bào)警程序1模擬量報(bào)警程序根據(jù)上位機(jī)設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警判定，判斷是否報(bào)警，以利于操作工方便操作。2其他報(bào)警e系統(tǒng)通信（1）以太網(wǎng)通訊程序。首先，分配兩個(gè)64字節(jié)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，一個(gè)用來存放要發(fā)送的數(shù)據(jù)，另一個(gè)存放要接受的數(shù)據(jù)，然后，在組織塊ob35

20、中傳送和接受數(shù)據(jù)的程序，調(diào)用系統(tǒng)的功能塊fc5 （ag_send）發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用功能塊fc6（ag_recv）接受數(shù)據(jù)。（2）profibus通訊數(shù)據(jù)處理各個(gè)控制站之間采用主從方式，主站的輸入為從站的輸出，輸出為從站的輸入，通過地址對(duì)應(yīng)表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信，程序把所有通信點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳遞到地址對(duì)應(yīng)表的地址。f整數(shù)轉(zhuǎn)換為時(shí)間格式的數(shù)據(jù)由于需要從操作畫面中，設(shè)定設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間，所以需要將在s7-300中的時(shí)間格式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為ifix中的整數(shù)格式，在s7-300中，時(shí)間以s5time數(shù)據(jù)類型存在，它占用一個(gè)字（word）的內(nèi)存空間，它的最大值為999秒，其每一位具體意義為： （從右到左）0-11位為0-9

21、99之間的以bcd碼的數(shù)，12-13位為時(shí)間時(shí)間基數(shù)，14-15為保留位，其二進(jìn)制對(duì)應(yīng)的時(shí)間基數(shù)關(guān)系（表1）如下：時(shí)間基數(shù)（time base）二進(jìn)制代碼10 ms（毫秒)00100 ms（毫秒）011 s（秒）10表110 s（秒）11程序以秒為單位，算法為將輸入的整數(shù)與整數(shù)999比較，如果大于999，則除以10，把結(jié)果轉(zhuǎn)換為bcd碼數(shù)，然后再與十六進(jìn)制數(shù)3000h進(jìn)行與運(yùn)算，結(jié)果輸出，如果小于999，直接把輸入整數(shù)轉(zhuǎn)換為bcd碼數(shù)，然后再與十六進(jìn)制數(shù)2000h進(jìn)行與運(yùn)算，結(jié)果輸出。g設(shè)定數(shù)據(jù)初始化系統(tǒng)參數(shù)初始化設(shè)定，包括報(bào)警設(shè)定，時(shí)間設(shè)定，調(diào)速設(shè)定，工藝安全設(shè)定等，設(shè)定好工藝的運(yùn)行參數(shù)和報(bào)警后，數(shù)據(jù)將被保存在plc中，當(dāng)修改s7-300項(xiàng)目時(shí)，項(xiàng)目下裝后，這些參數(shù)和報(bào)警不會(huì)初始化，省去重復(fù)設(shè)定，此段程序在ob100中被調(diào)用。4.2 遠(yuǎn)程plc1(remoteplc1)程序說明：a設(shè)備啟動(dòng) （1）整個(gè)新粉投加系統(tǒng)和循環(huán)投加總啟動(dòng)程序。（2）1#新粉投加系統(tǒng)和反應(yīng)塔及霧化單元啟動(dòng)邏輯。（3）2#新粉投加系統(tǒng)和反應(yīng)塔及霧化單元啟動(dòng)邏輯。（4）1#循環(huán)投加單元啟動(dòng)邏輯。（5）2#循環(huán)投加單元啟動(dòng)邏輯。b設(shè)備現(xiàn)場故障和總故障判斷設(shè)備總故