西门子模块6ES7231-0HF22-0XA0接线图形1 利用燃烧焦炉煤气（高炉煤气）的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种余热锅炉的热容量小，发电机组小，一般为20兆瓦以内。燃烧焦炉煤气（高炉煤气）发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。一般来说，大型电厂的主机控制系统是无法采用PLC来控制的，只有一些辅机系统才能够使用PLC。随着现场总线技术及微处理器性能的突飞猛进，PLC集散控制系统已经成功应用在中型及较复杂的控制领域中，例如，燃烧焦炉煤气（高炉煤气）发电厂就可以使用PLC控制系统，这样可以大大降低控制系统的成本。 本文将介绍安钢集团信钢公司2×6000kw 焦炉煤气发电PLC控制系统，此控制系统由北京天拓四方公司成功开发，并一次成功投入生产运行。2 控制系统总体方案介绍 该集散控制系统采用Siemens S7-400系列PLC，Siemens公司的S7-400系列PLC是90年代推出的S7系列中的大型机型，具有完善的功能和强大的通讯能力，特别是总线之一的Profibus，得到很多厂家的支持，非常有利于分布式控制系统的使用，Profibus-DP总线的通讯速率可达12Mbps。S7-414-4H双机热备系统和ET200分布式I/O组成的Profibus-DP总线网构成切换结构，实现故障时的无扰动自动切换，上位机采用STEP7组态软件进行系统组态。(1) 工作原理 焦炉煤气（高炉煤气）与鼓风机经空气预热器加热的助燃空气混合燃烧，燃烧产生的热量由余热锅炉回收。余热锅炉产生的高温高压水蒸汽推动汽机发电，(2) 环保发电厂主要设备 ① 余热锅炉二台，每台主要的技术参数如下:产生蒸汽量: 35t/h过热蒸汽压力: 3.82MPa过热蒸汽温度: 450℃炉膛温度: 980℃给水温度: 105℃ ② 汽轮机发电机组二套，主要的技术参数如下:主蒸汽压力: 3.43MPa主蒸汽温度: 435℃ ③ 发电机主要的技术参数如下:功率: 6000kW出线电压: 6.3kV频率: 50Hz额定转速: 3000r/min功率因数: 0.8励磁方式: 无刷励磁系统 ④ 配套电气供配电系统该PLC集散控制系统I/O点数有2000余点，其中模拟量300余个。全厂的PLC集散控制系统图如附图所示。附图 全厂PLC集散控制系统图3 上位机监控系统配置 系统共设6台操作员站，2台工程师站。其中2台操作员站用于炉侧设备的监控，2台操作员站用于机侧设备的监控，包括汽机系统、制给水系统、2台操作员站用于电气设备的监控。所有操作员站之间经受权后可互换操作。工程师工作站，进行系统软件开发组态，工程师站将能够作为任一操作员站完成相关控制监测功能。工程师站、操作员站及PLC之间采用OSM/ESM环形100兆工业以太网进行互连通讯。操作系统采用中文bbbbbbs xp 窗口操作系统。上位机采用STEP7组态软件进行系统组态。人机界面主要设计有以下内容:(1) 系统工艺流程显示:依据设备系统工艺流程图，按照功能组区域划分;(2) 调节系统、调节画面:回路手操站，调节参数与参数趋势的集中显示;(3) 重要参数趋势显示:有实时趋势与历史趋势两种显示;(4) 全局报警显示:系统按照功能区分为若干个报警组，各个报警组的报警窗口分布于相应功能显示窗口的上方，全局报警显示提供集中查看系统所有报警的能力，或按优先级、报警组过滤查看，并具有全局报警确认。4 PLC控制系统配置 整个PLC控制系统系统的核心由S7-400H构成，其中包含S7-400H的安装机架和PS407，10A电源。一对冗余CPU，采用CPU414-4H，每个CPU都含有2个扩展插槽，可用于插入同步模板。同步子模板用于两套CPU之间冗余切换，它们已放置在CPU内部并由光缆完成互连任务。每个CPU带一对以太网处理器CP443-1，是和作为服务器的以太网上位机通讯发电机组以及汽轮机系统均采用ET200M作为PROFIBUS上的从站和S7-400H系统相连，ET200M本身不具备本地处理采集信息的能力，它作为远程I/O交由S7-400H集中处理。ET200M远程I/O有实现方式，本系统采用具有增强可用性的单通道切换式配置模式。采用单通道切换式配置模式的单输入/输出模板，该模板可以由两个子系统中的任何一个进行寻址。每个ET200M分别有两块IM153-2通信模块，分别挂在DP总线上，组成冗余的DP总线。ET200M采用是Siemens 300系列分布式I/O模块，价格低廉。每个ET200M可扩展8个I/O模块，容量可高达128字输入/128字输出，大传输速率为12Mbps。 本控制系统由西门子400系列的CPU414-4H组成双机热备，进行数据冗余，300系列分布式I/O组成双冗余的DP总线，是性价比极高的集散控制系统，在今后的各种环保电厂主机控制及大型发电机组的辅机控制领域中具有极大的推广价值。 CPU414具有非凡的性能，它二进制指令的执行时间为0.08μs(CPU417H为0.12μs)，大的数字量IO或模拟量IO高达65536或4096点。本集散控制系统有8000余条逻辑控制语句，6个PID控制回路，其中三冲量调节回路2个，单冲量调节回路4个。系统实时性可靠性要求较高。 本集散控制系统中，PLC完成全厂逻辑顺序控制及所有PID回路控制。其中, 逻辑顺序控制分以下几个部分: (1) 吹扫:其目的是为了确保燃烧室风烟系统相关设备正常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作之一; (2) 风机启动; (3) 锅炉吹扫:其目的是为了确保锅炉整个风烟系统相关设备正常且信道畅通，是炉膛保护要求的重要操作之一; (4) 锅炉保护; (5) 燃料跳闸; (15) 正常发电模式; (16) 孤立运行模式; (17) 汽轮机故障模式; (18) 化学水处理控制; (19) 污水处理控制。5 主要PID控制回路 (1) 炉膛压力调节系统此系统为单冲量调节回路。按系统工艺，炉膛应保持一定的负压值(PT101)，故需对引风机(PV101)进行PI 调节。为防止引风机变频器运行过大或过小，造成锅炉熄火，调节系统中引入高、低限幅模块。 (2) 锅炉汽包水位调节系统 此系统为三冲量调节回路。通过采用给水liuliang(FT101)、蒸汽liuliang(FT103)和汽包水位(LT102)主信号一起对给水调节阀(LV102)进行PI调节，使汽包水位保持在设定范围内，以适应锅炉的蒸发量。 (3) 过热蒸汽温度调节系统 系统将减温器后蒸汽温度(TE116)作为前馈信号引入调节，与过热蒸汽温度(TE119)主信号一起对减温水调节阀(TV119)进行PI调节。6 该PLC集散控制系统经运行证明，各项技术指标均达到国际先进水平，主要表现如下:(1) 燃烧效率高: 焦炉煤气（高炉煤气）与空气混合均匀燃烧充分，燃尽率高;(2) 回热效率高:余热锅炉分布在主炉膛和烟道中，可充分吸收焦炉煤气（高炉煤气）燃烧热量，正常燃烧热效率80%以上，(3) 运行维护费用低:自动控制水平高，运行人员少;（4）该系统如果增加一个历史站，主要提供主要监控参数的历史趋势；SOE功能，即事故掉闸的开关量打印功能对事故时的分析有一定帮助。 在使用数控机床的过程中，有时会因为各种原因发生数据丢失，参数紊乱等各种故障。如果发生了这样的故障，而之前有没有对数据进行恰当的保存，那么就会给生产带来巨大的损失。 必须对数据的备份工作一定做好，以防以外的发生。对于不同的系统数据的备份和恢复的方法会有一些不同，都是将系统数据通过某种方式存储到系统以外的介质里。 针对目前主要使用的三种系统，了以下几种数据备份和恢复的方法。一 西门子系统的数据备份与恢复 （请参阅：SINUMERIK 810D 840D 简明调试手册 ）（一）西门子系统的数据备份 （请参阅：某数控机床SIEMENS810D系统参数备份）SINUMERIK 数据分为三种（1） NCK数据备份；（2） PLC数据；（3） MMC数据；其中MMC100.2仅包括前面两种。数据备份分为两种方法：数据备份辅助工具（1）传输软件（可用西门子系统提供pcin）（2）传输电缆；（3）PC 机；2、系列备份（1）、传输参数的设定（西门子系统V24）进行数据备份前，应先确认接口数据设定。根据两种不同的数据备份的方法，接口数据设定有两种：PC格式和纸带格式。西门子840D 810D V.24参数设定如表3－3所示表3-3西门子系统传输参数设置表设定项目设备波特率停止位奇偶数据位XONX OFF传输结束XON后开始确认覆盖CR LF为段结束遇EOF结束测DRS信号前后引导磁带格式PC格式二进制RTS CTS96001None811131aNNNNNNN纸带格式RTS CTS96001None811131aNNYYNNY 操作步骤：MMC100.2按下（Switch-over键）→“Service”→“V24或PG/PC”(垂直菜单)→“Settings”MMC103按下（Switch-over键）→“Service”→“V24或PG/PC”(垂直菜单)→“Interface”（2）、MMC100.2的数据备份对MMC 100.2做数据备份，一般是将数据传至外部计算机内。具体操作步骤如下：a、连接PC至MMC的接口X6;b、在MMC上操作：按照前述的步骤设置V24参数（参数要与接受数据的计算机相匹配）西门子传输参数设定图示c、在计算机上，启动传输软件（西门子系统通常使用PCIN）选择接受（DATAIN）,并指定数据所要保存的路径、文件名。确认，回车使计算机处于接受等待状态。传输软件的主菜单RS232接口的设置d、在MMC设定完传输参数以后，返回；在“data out”→将光标移至“start-up data” →按下“bbbbb”键（黄色，位于NC键盘上）。移动光标选择“NCK”或“PLC”；e、MMC上按“start”软件键；（垂直菜单上）f、在传输时，会有字节数变化以表示正在传输进行中，可用“stop”软键停止传输。(3)、MMC103的数据备份由于MMC103可带软驱、硬盘、NC卡；它的数据备份可更加灵活，可选择不同的存储目标，具体操作步骤如下：a、在主菜单中选择“service”操作区；b、按扩展键 在“series start－up”选择存档内容NC、PLC、MMC并定义存档文件名；c、从垂直菜单中，选择一个作为存储目标：V24 → 通过电缆传至外部计算机（PC）PG → 程编器；DISK → MMC所带的软驱中的软盘；Archive→ 硬盘；NC CARD→ NC卡选择其中第二项时，应按“INTERFACE”软键，设定接口V24参数；d、若选择备份数据到硬盘，则：“Archive”(垂直菜单) “Start”3、分区备份对于MMC100.2,与系列备份不同的是：步V24参数设定为纸带格式；第二步数据源不再是“Start-up data”而是“Data”;其余各部操作均相同，具体操作如下：(1)、连PC/PG到MMC;(2)、“Service”→“V24 PG/PC”（垂直菜单）→“Settings”（设定V24为菜单格式）；(3)、启动传输软件（西门子PCIN）→ 选择数据输入（Data）确定路径和文件名；(4）、MMC上“Data out”→移光标至“Data”→“bbbbb”键→ 选择某一种要备份的数据；(5）、MMC上“Start”（垂直菜单“对于MMC103，与系列备份不同的是第二步无需按扩展键，而直接按“data out”，具体步骤为：a、“Service”；b、“data out”；c、从垂直菜单选存储目标；（a）、 “Interface”设定接口参数为纸带格式；（b）、“start”（垂直菜单）；（c）、确定路径和文件名→“ok”（垂直菜单）。成功后在相应的路径下，会找到备份文件。（二） 数据的恢复恢复数据是指系统内的数据需要用存档的数据通过计算机或软驱等传入系统。它与数据备份是的操作。1、MMC100.2的操作步骤。在MMC上做：（1）、连接PG/PC到系统MMC100.2;（2）、“Service”；（3）、“Data In”;（4）、“V24 PG/PC”(垂直菜单)；（5）、“setting”设定V24参数，完成后返回；（6）、“start”（垂直菜单）；在PC上做：（1）、PC上启动传输软件（西门子一般选用PCIN）；（2）、在传输软件中，选中“输出”（PCIN中为“Data Out”）。选中原备份的文件并回车。2、MMC103的操作步骤（从硬盘上恢复数据）：（1）、“service”;（2）、按扩展键；（3）、“Services start-up”；（4）、“Read Start-up Archive”（垂直菜单）;（5）、找到原备份文件，并选中“OK”；（6）、“Start”（垂直菜单）；我们在做数据备份或数据恢复工作时，必须要遵循两个原则：1、远是准备接收数据的一方先准备好，处于接收状态；2、输入、输出端两端参数应该设定一致；升降横移、安全、复位 S7-200系列的PLC在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。由于其具有极高的性价比，在以下几方面都有优越的表现：极高的可靠性、程序易于掌握，实时特性功能、编程语言指令丰富，操作简便，有丰富的扩展功能。机械式的立体车库各种检测信号均为数字量，中小型的车库系统用西门子S7-200系列就完全可以满足电气控制系统方面的要求。现就我公司自主设计、制造的五车位升降横移立体车库为例来介绍一下S7-200的充分应用。 该图为一个组装单元的示意图，主要由机械部分、传动部分和电气控制三部分组成。机械部分采用标准型钢，按照设计图纸进行加工制作。传动部分采用钢丝绳传动，底层采用轴传动每个车板采用一个横移电机，上层三个车板采用一个电机进行tisheng动力。结合以前的电气配置，考虑到节约成本，大胆创新采用许多新技术。一、 系统控制要求： 1、 低层车板能够左右横移，车辆可以自由进出，上层载车板能够进行升降，实现自由存取车辆。 2、 控制系统分自动和手动（检修）部分，手动为出现故障和检修时使用，自动为正常运行时使用。不在手动位置系统进行复位，进入自动运行初始状态。 3、 在运动过程中始终有提醒警示标志。 4、 车库如出现故障，不能存取车有报警装置。 5、 有各种安全检测装置和保护装置，超长、超高、过卷和防下落装置等安全装置和过热保护等。 6、 采用按钮进行操作。二、 系统主要硬件和地址分配表三、 硬件系统框图 根据系统要求和所需要的硬件，系统数字量输入点总计22个点，输出点总计8个点。综合考虑到系统的性价比和系统的可扩展性，输入、输出点留出一定的富裕量，PLC选择SIEMENS的S7-200系列的CPU226继电器输出型。其它接触器等控制电器西门子T系列的产品。四、 程序软件设计 应用SIEMENS编程软件，根据系统控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。 在手动情况下，要先保证底层横移到位的条件下在进行上层的升降的动作。自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行。 程序当中充分应用各个过程的互锁来保证系统的安全。 自动动作情况如下：在满足自动条件的情况下取车的运行条件程序设计步骤(具体的功能表达见程序): 总之,整套控制系统应用了S7-200系列的PLC，控制功能运行稳定,并且简化了工程施工,节约了大量的中间继电器,从而控制了工程成本。该产品已经成为我公司的拳头系列产品，特别在两层升降横移车库中呈现出比较好的市场前景。
