西门子S7-400在本钢4号制氧机DCS系统改造中的应用-PLC技术网(www.plcjs.com)-可编程控制器技术门户


西门子S7-400在本钢4号制氧机DCS系统改造中的应用

 (点击题目可以在互联网中搜索该题目的相关内容)
日期:2007-10-13 20:35:34     来源:   作者: 点击:
点击【 大  中  小 】,可以选择字体的大小,以便你阅读.
 0、前言
本钢4号 10000NM3/H制氧机是国内首套采用DCS控制的大型空分装置,也是本钢现存唯一能够进行全提取的空分装置,主体设备从德国林德公司成套引进。 1988年6月投产。其工艺流程复杂,控制功能先进、连锁点较多,DCS控制系统为德国西门子公司早期生产的TELEPERM-M,另有5套S5- 115U可编程控制器用于空气压缩机等设备的启动和停机连锁。订货时间为1985年。1988年2月投入生产运行。其控制系统的核心为两套AS230自动化子系统和一套OS252操作系统。该系统在1998年10月因AS230的主机CPU控制单元过热引起的频繁死机及OS252操作系统通讯中断等故障等问题而进行升级改造。当时因资金、工期等原因只是将AS230的主机CPU(主CPU、主控制器、存储器、通讯接口等)更换为AS488/TM, OS252操作站更换为WIN_OS操作站,但I/O卡件仍为AS230原带的I/O卡,至今已运行近20年。现在随着时间的推移,I/O卡的故障率正逐年增加,TELEPERM-M系统早已淘汰,备件停产,且价格昂贵,造成备件购置困难。系统升级改造势在必行。

1 、系统概要
本钢4号10000NM3/H制氧机制氧工艺主要由空气压缩机、空气分离装置、氧气压缩机、氮气压缩机、氩净化、氪氙净化等六个部分组成。由AS488-1、AS488-2分别用于空气分离装置、净化系统和各个压缩机系统的模拟量显示测量和阀门的PID调节,5套S5-115U可编程控制器用于各压缩机、油泵、电加热器、水泵等设备的启动和停机连锁。S5-115U可编程控制器和AS488机柜间通过信号连接电缆线实现数据双向通讯。下图为系统改造前系统配置图:




2 、系统改造方案
在对整套空分装置控制系统改造过程中,通过综合分析,本着系统兼容性好的原则,决定采用功能强大的西门子公司的S7-400 PLC替换现有的控制系统。因为S7-400 大型PLC已经具备DCS的所有控制功能。利用集成在其CPU上的DP接口通过PROFIBUS总线和ET200M进行通讯,方便地实现控制功能。利用 S7-400 PLC系统开放性好的特点,支持TCP/IP协议通讯,用以太网接口将DCS与工厂信息网相连达到数据信息共享,实现生产管理信息网生产过程控制系统一体化使整套空分装置运行管理迈上新台阶。

2.1系统规模(AS488/TM和S5-115U)
经过检查和清理,将原来无用的负荷功能点和多余的通讯报警点及坏点、死点去掉之后,共有:
模拟量输入点(AI)410点,包括温度、压力、流量等信号,供系统构成指示或调节回路。
模拟量输出点(AO)96点,控制就地调节阀信号。
开关量输入点(DI)352点,包括电机运行反馈信号,阀位压力开关等信号。
开关量输出点(DO)119点,包括电磁阀控制,去电气等信号。
在认真核对原系统的图纸资料的基础上,清楚的了解系统中各控制点和检测点的性质和配置状况,准确的标注其端子的连接位置,绘制出详细的ET200M系统供电、CPU单元、I/O卡件通道地址分配图,再根据具体情况合理地配置ET200M从站。

2.2 AS488/TM部分:
原系统AS488/TM的底板和电源与新系统S7-400完全兼容可以不预置换,在硬件方面两套AS488/TM系统除保留底板和电源其余部分都需重新订购;增加S7400系统的主CPU,所用型号为6ES7414-2XG04-0AB0。增加以太网通讯卡CP443-1,所用型号为6GK7443- 1EX11-0XE0。实现人机界面WIN_CC与S7-400之间的通讯,把S7-400系统所采集到的数据送到上位机上。也通过此通讯卡可对S7- 400系统进行程序调试。AS488/TM由于现场接线没有改变,只是利用原有接线柜柜内端子将就地接线引入新的ET200M系统接线柜,原有各类I/O 卡接线方式和新S7-300的I/O卡件基本一样,难度不大,只需要将老系统端子板拆除即可,因此接线进行的比较顺利。所有进新系统的测量点显示经检测无问题。
新系统采用一台工程师站和三台操作员站及一台远程站型号为研华610工控机CPU主频为P42.8G HZ内存1G,80G硬盘,21英寸液晶显示器。工程师站配置带DVD刻录功能的光驱用于数据备份,工程师站内装SIMATIC S7 V5.3SP2和WINCC V6.0SP3用于数据编程、控制回路组态、参数整定和流程画面监控,必要时可兼作操作员站。操作员站和远程站内只安装WINCC V6.0SP3用于流程画面监控,这样保证了S7组态数据的绝对安全。为了满足安装要求,需要增加两个机柜和一个继电器柜用于安装S7-400新卡件,通过DP总线和新S7-400进行通讯,原来的DCS柜内利用以前的PS 405 20A电源,同时增加CPU414-2DP模件,所用型号为, 6ES7414-2XG04-0AB0。经过对AS488/TM系统升级过程的总结,需要一个220V不间断电源为继电器柜供电,这次改造要求所有用于阀门动作的4~20mA的模拟量输出点和开关量输出点都要安装有过流保护的保险丝,以保护模拟量卡件的不受现场的影响。新旧机柜间接线应为多芯电缆,而不能采用的单芯线。根据以往改造其它DCS系统的实践,AS488/TM系统温度,压力,流量等显示值和阀门调节部分不存在问题。下表为单独一个S7-400硬件配置表:

本新闻共2页,当前在第11 2  

上一篇: 莱钢1880高炉布袋除尘PLC控制系统
下一: PLC陶瓷工业窑炉控制网络的组建与实践