计算机PLC控制系统

计算机PLC控制系统基本信息

PLC计算机控制简介：

（1）.系统构成

台车式燃气热处理炉的电气自控系统采用基于西门子公司S7-300系列PLC的HS-DCS型计算器集散式控制系统。上位机采用研华IPC610-PⅣ工业控制机，配上西门子WiCC6.0组态软件, 作为上位监控组态软件，使整个监控系统接口友好，实现动态显示系统流程图，工艺曲线设定、实时监控以及查询打印历史数据记录。

下位采用西门子公司S7-300系列PLC，SIMATIC S7-300是一种通用型PLC，是专为满足中型过程装置的模拟和数字控制要求而设计的模块化控制器，特别适合工业炉窑、环保设备、加热装置等类似的程控，可灵活实现多种控制。

下位PLC的控制算法组态是用基于S7-300的可编程逻辑控制器组态和编程软件包STEP7 在独立的PC 机上离线组态完成的，然后作为一个完整的档用计算器的串行口下载到控制器中，实现温度控制、压力控制捡测以及故障捡测报警等功能。

运行于上位机的基于Windows XP操作系统的西门子WiCC6.0监控组态软件与S7-300，两者的功能可以达到无缝结合，提高了控制系统的稳定性和可靠性。

HS-DCS型计算器集散式控制系统由一套研华IPC610-PⅣ工业控制机、19寸三星液晶进口显示器、通讯板、光刻录、声霸卡、音响系统、I/O板及UPS等外围设备组成。系统存储量大（频率2.8G、内存2G、硬盘160G）、速度快、抗干扰性强、可靠性高，对恶劣环境适应性强。

自控系统采用HS-DCS集散控制系统及德国霍科德IES258控制器，阀件采用德国霍科德公司执行组件、电子式电动执行机构等先进组件。以上组合性能先进，可靠性高。

整套计控系统由于采用了高可靠性部件，加上成熟的工业炉控制技术，使整台加热炉的工艺流程、热处理精度、自控操作水准都达到国内先进水准，确保了产品的热处理品质和系统的可靠性。

◆ 动态工艺流程图

本画面将全面动态地显示操作热处理炉的动态工艺流程。各个高速烧嘴的燃烧状态(点火、大小火、熄火)及鼠标式手自动控制。各压力系统、温控系统的动态监测、控制等。

◆ 生产表格图

本画面以生产表格的形式动态显示加热炉中各热电偶的实测温度、设定温度、偏差温度、报警限度、温控表输出比例及各烧嘴的状态；各压力系统的设定值、实测值及各控制阀的开关状况等。操作者可用鼠标直接在表格上修改设定值和报警限度等。

工艺曲线设定、记录及历史数据记录：

这二个画面将全面记录或设定工艺曲线。工艺曲线的设置十分简便，直观。实际运行工艺曲线的记录采用不同的颜色实时显示并保存。历史数据记录将连续记录过去运行过的各种历史数据、实测工艺曲线。

◆ 温度控制系统

热处理炉两侧墙配有18只控温热电偶，它和HS-DCS集散控制系统、高速自控烧嘴形成控制PID循环，将炉内分为18个温控区，自动控制炉内各区的温度，并保持全炉膛内温度均匀一致。

炉膛温度记录在HS-DCS控制系统的操作站上完成，历史曲线的的记录和显示可任意配置。

◆ 压力控制系统

热处理炉分别设有燃气压力自控系统、燃气欠压紧急切断并报警控制系统、燃烧空气压力自控系统、炉膛压力自控系统和报警系统。

燃气压力系统还有燃气欠压和风机故障时自动关闭气源并报警等功能，以确保安全生产，燃气管路上还设有流量数显表。

◆ 燃烧控制系统

燃烧控制系统核心为现场HSK-B型智能燃烧控制器，它由德国霍科德IES258控制器、意大利进口点火变压器、进口点火/火捡电极、进口电磁阀等元器件组成，加上专门开发的脉冲控制应用软件，应用成熟、使用可靠，故障率极低。

燃烧控制系统有"远程""本地"二种控制模式，在"远程"状态下，燃烧系统与HS-DCS控制系统构成死循环自控系统。烧嘴的开关、大小火调节由HS-DCS控制系统控制。一旦系统出现故障时，切入"本地"工作，由控制器内的霍科德IES258控制器实现就地控制。

燃烧控制系统设有自动火焰监控和断电关阀保护功能，一旦烧嘴熄火或燃烧不好，控制系统会立即切断煤气阀并报警。同时，所有阀门采用电关式，一旦停电就自动切断阀门，防止产生安全事故。

各烧嘴的开关、大小火、熄火状态、控制信号均通过西门子 PLC I/O模块硬线路传送给HS-DCS控制系统并实行监控。

◆ 故障捡测报警系统

热处理炉设有完备的故障捡测、报警、诊断和安全保护功能。各种故障显示采用故障报警模块，在控制柜上有灯光和音像报警，计算器上有语音报警。

◆ 现场控系统

电控系统包括动力控制系统、电线电缆、现场电气安装等部分。炉门炉车操作系统，完成炉门的升降、炉车的进出等，各动作之间相互联锁。

限位开关均采用霍尼韦尔元器件，并设有双保险。大型风机采用Y-△降压起动方式。并与控制器等联锁。

热电偶补偿导线和通讯线采用屏蔽线，以确保测量可靠。

◆ 上级网络系统

1、通讯网路结构：工业控制计算机采用CP343与PLC的以太网通讯模块组成以太网，同时通过10M/100M网卡实现与上位L2的数据交换；分区内用双绞线相连，分区间通过买方提供的光纡相连（光纡耦合器由用户提供）。

2、数据通讯：HMI与L2之间：对常规非实时数据交换采用电文方式，对实时数据采用OPC方式。HMI与PLC之间可以采用基于工业以太网的TCP/IP协议。

3、实现的功能：

Δ 能从L2接收物料、工艺参数、生产计划等数据，直接用于生产；

Δ 对本炉区物料进行跟踪，归档；

Δ 生产实绩上传；

Δ 对本区炉子工艺参数进行设置、修改；

Δ 对本区炉子热工参数进行实时监控、打印、归档；

Δ 对本区炉子的故障信息进行监控、收集、打印和确认；

Δ 对炉子的历史数据进行查询；

Δ 可以上传L2需要的各项数据；

⑵. 网络化控制系统主要特点

◆ 开放性:融合各种标准化的软、硬件接口，通过DP双绞线方便地接入工业以太网上和第三方集散控制系统、逻辑控制器联网等。

◆ 兼容性:符合现场总线标准的数字信号和传统的模拟信号在系统中并存。使企业现行的工业自动化方案和现场总线技术的实施变得简单易行。

◆ 集成性:HS-DCS系统 是一个开放的可扩展系统，它可以方便地进行扩展和集成，使用户可以根据自己的特殊需要添加第三方的自定义应用。

◆ 现场智能:增加先进的设备管理功能，对现场总线的智能变送器进行参数设置等项目实现自动管理，达到了设备管理和过程控制的结合。

◆ 图形界面:提供集成化图形界面西门子Wicc6.0组态工具，可以方便、快捷地生成图形界面，提供多种预定义图库对象。

◆ 实时仿真:系统具有离线的实时调试和仿真功能，缩短系统在现场的调试周期并降低了方案实施的风险。

◆ 远程服务:能够通过远程通信媒体实现远程监控、故障诊断、系统维护、操作指导、系统升级等。

◆ 故障诊断:具有系统以及变送器或传感器故障诊断功能，智能化程度高，轻松排除热电偶断线等故障。