西門(mén)子S7-300在焦?fàn)t交換機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

孫廣奇

（四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

西門(mén)子S7-300在焦?fàn)t交換機(jī)控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

孫廣奇

（四川機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 攀枝花 617000）

介紹了焦?fàn)t交換機(jī)控制流程，分析了原控制系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，針對(duì)問(wèn)題提出了以S7-300代替原PLC的改造方案，實(shí)踐證明，改造后效果顯著。

S7-300；焦?fàn)t交換機(jī)；控制流程

現(xiàn)代煉焦?fàn)t控制系統(tǒng)的核心是煤氣交換機(jī)，它按照周期和規(guī)律改變焦?fàn)t加熱系統(tǒng)氣體流向，保證焦?fàn)t循環(huán)加熱，焦?fàn)t的加熱決定著焦炭的產(chǎn)量和質(zhì)量。因此，必須保證焦?fàn)t交換機(jī)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而保證煉鐵高爐給料及時(shí)、充分及后續(xù)化工產(chǎn)品的回收和產(chǎn)出。

某廠(chǎng)煉焦煤氣原交換機(jī)控制系統(tǒng)核心是20世紀(jì)90年代中期生產(chǎn)的某國(guó)產(chǎn)PLC，隨著PLC產(chǎn)品市場(chǎng)的變化，該P(yáng)LC因缺乏競(jìng)爭(zhēng)力而停產(chǎn)，備品備件更換困難，另外由于交換機(jī)控制工藝的不斷改進(jìn)，該型號(hào)PLC的功能也顯現(xiàn)出不足。根據(jù)上述情況，提出了以西門(mén)子S7-300替代原PLC的控制系統(tǒng)改造方案。

1 控制工藝

1.1焦?fàn)t交換機(jī)控制流程

在焦?fàn)t煤氣、廢氣交換控制工作中，交換機(jī)處于核心位置，通過(guò)控制兩臺(tái)油缸，帶動(dòng)煤氣坨和廢氣坨，由兩套液壓系統(tǒng)給焦氣油缸和廢氣油缸提供油壓動(dòng)力，正常情況下，一套運(yùn)行一套備用，系統(tǒng)每間隔20 min交換一次，交換分手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，根據(jù)外部限位開(kāi)關(guān)采集的控制點(diǎn)不同又分為單號(hào)和雙號(hào)交換，交換步驟如下。

煤氣正向交換步驟：交換時(shí)間到發(fā)出交換預(yù)示信號(hào)30 s→預(yù)示30 s到啟動(dòng)油泵→煤氣單數(shù)上升到前半程后停止→廢氣雙數(shù)前半程下降啟動(dòng)→廢氣中間停頓1 s→廢氣雙數(shù)后半程下降→啟動(dòng)到限位后停止→煤氣單數(shù)上升后半程啟動(dòng)→到限位后停止油泵。

煤氣反向交換步驟：交換時(shí)間到發(fā)出交換預(yù)示信號(hào)30 s→預(yù)示30 s到啟動(dòng)油泵→煤氣雙數(shù)上升到前半程后停止→廢氣單數(shù)前半程下降啟動(dòng)→廢氣中間停頓1 s→廢氣單數(shù)后半程下降→啟動(dòng)到限位后停止→煤氣雙數(shù)上升后半程啟動(dòng)→到限位后停止油泵。

1.2原系統(tǒng)存在的問(wèn)題

原系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題：（1）原PLC主機(jī)及配件產(chǎn)品使用的是某國(guó)產(chǎn)20世紀(jì)90年代中期產(chǎn)品，該產(chǎn)品已停產(chǎn)，備品備件購(gòu)買(mǎi)困難；（2）外部檢測(cè)元件為觸點(diǎn)式限位開(kāi)關(guān)，在易燃易爆區(qū)域使用存在安全隱患；（3）PLC功能不足，無(wú)法在微機(jī)上進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)控，故障檢測(cè)工作困難；（4）設(shè)備部件嚴(yán)重老化，故障修復(fù)工作困難。

2 改造后的PLC控制方案

2.1PLC系統(tǒng)配置

根據(jù)控制系統(tǒng)主要功能，采用西門(mén)子S7-300型PLC，系統(tǒng)基本配置如下：（1）主機(jī)：CPU314C-2PTP；（2）輸入模塊SM321DI8×DC24V，3塊；（3）輸出模塊SM322DO8×DC24V/0.5A，2塊。

2.2系統(tǒng)功能

根據(jù)交換機(jī)控制的輸入點(diǎn)數(shù)18點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)14點(diǎn)及控制系統(tǒng)自身要求，選用CPU314C-2PTP作為核心，其控制功能為：（1）實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)的自動(dòng)控翩，如油缸行程、運(yùn)行狀況等；（2）實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的三種控制方式：全自動(dòng)、手動(dòng)、特殊手動(dòng)；（3）實(shí)現(xiàn)交換機(jī)的故障保護(hù)，如煤氣低壓自動(dòng)關(guān)門(mén)，交換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)報(bào)警等；（4）交換開(kāi)始信號(hào)由PLC程序定時(shí)器自動(dòng)生成；（5）各種運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)指示。

2.3PLC系統(tǒng)I/O分配（表1）

2.4PLC輸入輸出方式

由于西門(mén)子PLC的輸入輸出模塊內(nèi)部具有光電隔離措施，同時(shí)傳感器和執(zhí)行元件由模塊供電，因此交換機(jī)的各種輸入輸出信號(hào)均采取直接引入的方式實(shí)現(xiàn)控制。

2.5交換機(jī)系統(tǒng)控制流程圖

以正向控制流程為例，給出正向控制流程圖，如圖1所示。

圖1　交換機(jī)正向控制流程圖

3　改造效果

煉焦焦?fàn)t交換機(jī)控制系統(tǒng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)PLC改造以后，取得了較好的效果，具體如下：（1）經(jīng)過(guò)改造后，控制線(xiàn)路簡(jiǎn)單，方便進(jìn)行故障查找及設(shè)備維護(hù)；（2）交換機(jī)原來(lái)的控制系統(tǒng)中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)超時(shí)保護(hù)，而目前的PLC控制系統(tǒng)中加入了超時(shí)保護(hù)電路，使系統(tǒng)更安全，故障查找更方便、清晰；（3）焦?fàn)t交換機(jī)改為西門(mén)子S7-300控制后，備品備件易于準(zhǔn)備，故障點(diǎn)減少，焦?fàn)t加熱的穩(wěn)定性得到保證，焦炭質(zhì)量明顯提高。

[1] 西門(mén)子公司.S7-300和S7-400梯形邏輯(LAD)編程[M].西門(mén)子公司，2004,1.s

[2] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005,1.

表1 PLC系統(tǒng)I/O分配

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