西门子模块6ES321-1FF01-0AA0
1 概述
随着网络技术的发展,现场总线技术不断在信钢450m3、600m3 高炉自动控制系统中使用,它使用一类传输介质将分散的现场设备连接到中央控制或管理系统。
我公司600m3 高炉自动控制系统中,由槽下上料系统、高炉本体、热风、布袋四个站点组成,炉顶配有意大利产型旋转编码器。该套系统电器设计分部区域广、阀门多、煤气区域易燃易爆的特点不容忽视,在此采用数字量、模拟量、即输入输出点进入站点模块,通过一根总线传入主控室PLC,以此来控制各阀门及电机动作,该套系统采用德国西门子400PLC系统和PROF IBUS - DP工业现场总线技术,实现了高炉自动化控制。
2 PROFIBUS - DP总线通信原理及系统组成
PROF IBUS由三个部分组成即PROF IBUS -DP (分布式外围设备) 、PROF IBUS - PA (过程自动化) 、PROFIBUS - FMS (现场总线报文规范) 。
600m3 高炉采用PROF IBUS - DP是一种高速低成本通信,用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。使用PROF IBUS - DP可取代24VDC或4 ～20mA信号传输。它定义了层为物理层,第二层为数据链路层提供总线存取控制和保证数据的可靠性。其用户接口规定了用户及系统以及不同设备可调用的应用功能,这为系统兼容提供了便利,便于调试和维护。
在600m3 高炉控制系统中, PROF IBUS - DP采用的是单独供电的总线设备,每站点有自己的稳压电源,如果网络节点电源不稳,通信若隐若现甚至彻底消失时,系统会启动旁路功能以避免对其他接点的影响。炉顶槽下、热风、布袋及高炉本体以站点形式挂在总线上,信号通过总线传送到主控室的PLC,每台总线设备必须有一个唯一的网络地址和物理设备位号,当有站点出现故障时,通过主控室PLC可以诊断出具体站点,实现对各站点的检测。
3 600m3 高炉系统软件硬件的组成
系统硬件:
( 1 ) 集成了DP 接口的西门子400PLC(CPU414 - 2DP) 。
(2)两台西门子OSM交换机用于各站点之间的数据通信。
(3)插有工业以太网卡的(CP1613 通讯卡)的计算机。
(4) ET200M的主站模块。
(5) 数字量模拟量输入输出模块(D I/DO,AI/AO) 。
(6)工作站6台研华工控机。
系统软件配置:
(1) 在这套系统中, 控制基本上由集中的PLC完成。在PLC软件控制中要对外部的总线结构进行硬件组态,让系统识别总线结构,各站点有自己的逻辑地址,分别挂在哪条总线上,采用的总线协议方式及速率、产品类型等进行具体组态设置。PLC程序在上位机的编程工具STEP7V5. 3中组态后进行编译,编译通过后下载到CPU414 -2DP,并存储其中, CPU414可自动运行该程序,根据程序内容读取总线上的所有I/O 模块的状态字,控制硬件设备。
(2 ) 上位机监控软件为西门子公司的Wincc610,它基于W indows的对象链接和嵌入,部件对象模型和分布式部件对象模型技术,并创建一开放式接口,具有良好的图形界面和人机交互性,系统在成熟的bbbbbbs2000下运行。
利用总线在监控画面中实现功能如下:
(1)控制操作
在控制室能对被控设备进行在线实时控制,如启停阀门设备,调节上料种类,设定物料重量等。并能够在现场限位开关或雷达料位计等发生故障时,模拟到位信号,使上料正常进行,在线设
定PLC的某些参数。上位机是总线上的一个站点,与PLC进行实时通信。
(2)显示功能
在画面中通过编程实现模拟显示整个高炉系统各阀门实际动作状况,以及现场的仪表温度、压力、重量、状态参数等。各阀门位置指示用不同颜色指示开到位、关到位、正在开或关等。
(3)数据管理
依据不同的运行参数的变化和重要程度,建立生产历史数据库,存储生产原始数据,供统计分析使用。如料批记忆可记录每批料实际的料种、料重、上料时间等。可从中得出一些有用的经验参数,改进工艺,使生产效益越来越好。
(4)报警功能
可根据不同的需要发出不同等级的报警,通过画面闪烁报警,并用文字提示,对快速确认故障,排除故障起到很好的作用。利用总线模块诊断功能,可直观的看到现场站点故障报警状态。
4 总线诊断方式
在高炉自动化系统中,即使一个站点一旦出现故障也将严重影响上料,造成减风、休风,因此快速诊断故障尤为重要。利用0B块把CPU中的硬件信息读出来,如OB86为机架故障组织块,当扩展机架、DP主站系统、分布式I/O中从站故障时, CPU的操作系统调用OB86。在OB86组织块中编写程序,把CPU中的故障代码读出放入数据库中,根据数据库中的代码意义,可诊断出总线上站点故障。
5 结束语
在高炉自动化系统中,生产条件特别复杂,设备区域分布多,造成电气自动控制系统故障率高,
维护量大的缺点。而该网在本项目的运用中避免了大量点对点的电缆敷设,降低了线路敷设的难度和施工的复杂性,其实时性远远高于其它局域网,因而特别适用于工业现场。
| 1、接线不规范导致模拟量测量值不稳定 |
| 现象EM231 4AI×12BIT或EM235模块测量值不稳定原因模块输入负端未接入M端，导致模块未能有效抑制共模电压解决方法把模块的输入负端接入M端。2、问：EM231 RTD和EM231 TC是否要设置模拟量通道滤波？答：不需要设置。热电阻和热电偶模块占用的模拟量通道不需设置模拟量通道滤波，而应禁止滤波功能。3、问：EM231 TC是否需要补偿导线？答：EM231 TC可设置冷端补偿，但仍然需要补偿导线进行热电偶的自由端补偿。4、问：EM231 RTD和EM231 TC的SF灯为何总闪烁？答：如果选择了断线检测，则可能是断线。EM231 RTD的没有使用的通道接100欧姆电阻，而对于EM231 TC则需短接未使用的通道。5、问：什么是正向标定、负向标定？答：正向标定值是3276.7度（华氏或摄氏），负向标定值是-3276.8度。如果检测到断线、输入超出范围时，相应通道的数值被自动设置为上述标定值。6、问：开机的时候测温是正常的，但是运行一段时间后，发现测量温度比实际温度偏高。这是怎么回事？答：检查热电偶模块是否安装在环境温度不均匀的地方。如接触器等发热器件的上方。接触器工作时发热，热气上升造成热电偶模块的上下温度不均匀，由于EM231热电偶模块的冷端温度补偿采用本地温度补偿，这样会造成EM231热电偶模块的冷端温度补偿不正确，从而使得测量不准确。7、问：热电偶模块测量温度与本地温度计测量温度相差较大的原因何在？答：按如下次序进行排查：检查热电偶与现场温度计的安装位置是否一致。检查热电偶传感器接线是否有短路。检查热电偶是否已经坏了。如果以上情况都正常，把热电偶模块的该通道短接，看看温度是否与室温相差太大；相差较大说明模块可能已经损坏，请联系我们更换热电偶模块 |
iCAN实验室为基于CAN-bus的现场总线实验室。iCAN实验室由基于iCAN协议的分布式教学实验平台组成，iCAN协议为基于CAN-bus的应用层协议，具有简单可靠的特点。 | |
iCAN实验室硬件平台 | |
| iCAN教学实验平台 (运动控制功能)iCAN教学实验平台 (数据采集功能)iCAN教学实验平台 (温度处理功能) | |
iCAN实验室软件平台 | |
| CAN-bus教学课件；iCAN协议规范；ZLG VCI通用接口；ZLG CANalyst分析软件；ZOPC_Server ；iCAN API协议库；ZLGCANTest工具软件iCAN test工具软件； | |
iCAN实验室能够完成的课题项目主要如下所列 | |
| CAN-bus 现场总线原理与应用 ；CAN-bus高层协议设计；iCAN协议规范与应用组态环境与开发（工业测控平台） ；特定功能的CAN-bus应用模型测试平台（控制模型仿真）；传感器与智能仪表技术； | |
| 现场总线DeviceNet实验室 | |
DeviceNet实验室为基于DeviceNet协议规范的CAN-bus现场总线实验室。DeviceNet实验室由基于DeviceNet的分布式教学实验平台组成。 | |
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DeviceNet实验室硬件平台 | |
| DeviceNet教学实验平台 | |
DeviceNet实验室软件平台 | |
| CAN-bus教学课件；DeviceNet协议规范原理与应用；ZLG VCI通用接口；ZOPC_Server ；DeviceNet API协议库；ZLGCANTest工具软件DeviceNet test工具软件； | |
DeviceNet实验室能够完成的课题项目主要如下所列 | |
| CAN-bus 现场总线原理与应用 ；CAN-bus高层协议设计；DeviceNet协议规范原理与应用；DeviceNet网络组态环境与开发（工业测控平台） ；DeviceNet应用模型测试平台（控制模型仿真）；传感器与智能仪表技术 | |
| CANStarter-III 现场总线教学开发平台 | |
CANStarter-III现场总线教学开发平台向学习用户展示了一个具体而微的现场总线系统。分别从主站控制器，从站资源节点，协议的构建，模块通信，整体系统构建，系统应用，扩展应用等几个关键方面深入浅出地阐述了现场总线的机理及应用。 | |
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图3.1 CANstarter-III现场总线教学开发平台系统结构 | |
CANStarter-III现场总线教学开发平台包括 | |
| 基于ARM7/ARM9的现场总结CAN-bus网络主控节点开发基于80C51的现场总线iCAN数据采集控制节点基于PC的现场总线iCAN监控节点现场总线iCAN协议的教学与应用 | |
| ZLG现场总线电梯模型 | |
ZLG现场总线电梯模型采用高效，实时，安全的CAN-bus作为系统控制总线，是针对大中专学校实验室，科研院所推出的现场总线教学应用系统之一。 | |
 | 控制方式系统结构特点继电器逻辑控制系统易出故障维护不方便运行寿命短占用空间大线路复杂基本已不采用PLC集中控制系统由一个主控器完成整个系统的控制主控制器负荷重，灵活性和实时性不高配线需要大量电缆安装，维护成本高CAN总线分布式微机控制系统整个系统由主控制器和分布控制器共同完成灵活性和实时性高便于控制和维护配线简单系统抗干扰能力强 |
电梯模型各部分组成 | |
| 电梯主控制箱楼层召唤器电梯轿箱控制器梯门检测与防夹电机传动控制现场总线教材与监控软件 | |
ZLG电梯模型不但在机械结构上可以模拟真实电梯功能，激发学生兴趣，更在软件方面给学生完整的剖析了整个电梯系统的灵魂——控制协议，还在应用上给学生留下了广阔的应用想象空间，任由学生创造发挥，培养新一代机电一体化综合人才。 | |