西门子 PA仪表与PCS7系统结合在水泥厂工程中的应用.docx

《西门子 PA仪表与PCS7系统结合在水泥厂工程中的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《西门子 PA仪表与PCS7系统结合在水泥厂工程中的应用.docx（18页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、西门子PA仪表与PCS7系统结合在水泥厂工程中的应用西门子PA仪表与PCS7系统结合在水泥厂工程中的应用在行业中的背景和历年来自动化控制的开展规模，通过华新武穴水泥6000T/D熟料消费线建立情况，重点介绍PROFIBUA-PA仪表在西门子PCS7控制系统平台的详细应用，文章中充分表达了西门子的网络上风和PCS7组态的灵敏性。现场总线技术是一项有着广阔前景的技术，它是将来自动化技术开展主流，基于现场总线的先进控制系统以其明显的技术上风和价格上风，在分布式控制系统市场中将逐步替换PLC产品和DCS系统。运用该技术研究和开发的现场总线经过控制系统和PROFIBUS-PA智能仪表，必将大大推动水泥消

2、费经过自动化控制技术的实用开展。关键词：SIEMENSPCS7控制控制系统、PROFIBUS-PA智能仪表、PDM组态和诊断1.工程简介1.1工程所在地，工程所在公司企业见解，公司企业的行业扼要背景华新水泥股份有限公司是一个有着百年历史、享誉国内外的国家大型水泥骨干企业，前身为1946年9月28日创立于湖北黄石的华新水泥股份有限公司大冶水泥厂。当年向美国爱立斯公司洽商订购了两条3.5145M大型水泥湿法旋窑和配套设备，建立成了当时“远东第一，后来一直享誉中外的华新水泥厂，即今天的华新水泥股份有限公司。1994年12月31日，公司新建的2000t/d水泥熟料消费线一次点火成功投产，由此公司实现了

3、湿法工艺向先进的干法工艺的历史性转变。进入“十五以来，华新进入了飞速开展期，到目前为止，华新水泥股份有限公司建立新型干法窑共条，粉磨站共8个。华新水泥股份有限公司武穴分公司地处“鄂东门户武穴市，是中国著名水泥企业集团华新水泥股份有限公司，旗下最大的分子公司，规划年产水泥1000万吨，一期工程为一条日产6000吨的新型干法水泥消费线，具备年产优质熟料200万吨，优质水泥250万吨的才能。一期工程于2004年4月29日开工兴建，2005年4月26日点火投产，现运行正常。1.2工程的扼要工艺新型干法水泥消费已成为现代水泥工业开展的主流和最先进的工艺。整条消费线分为三个阶段：1生料制备2熟料煅烧3水泥

4、的制成以上三个阶段可以简称为“两磨一烧。1.3华新武穴工程工艺流程华新武穴熟料消费线在水泥消费经过中,大致经过了原料开采、原料破碎、生料配料、生料粉磨、熟料煅烧、水泥粉磨、水泥包装及输送等经过。IMG=武穴水泥磨工艺消费线监控图/uploadpic/tech/2007/12/20071224124902337113.jpg/IMG图1-2：武穴水泥磨工艺消费线监控图2.为什么选择智能仪表取代II型仪表2.1国内现场仪表的开展经过控制仪表是水泥消费自动化中不可缺少的一局部,而在50年代,经过仪表基于315psi气动标准信号,60年代后开展了420mADC信号标准，80年代后420mADC标准信号

5、和智能仪表并存。然而，II型仪表存在参数不易调整,现场人员不易控制；还有互换性差等缺点，随着计算机技术、控制技术、网络通讯技术的不断开展，企业网络的构造形式发生了较大变化,现场总线技术的智能仪表等产品应运而生。22西门子PA仪表的特点2.2.1温度变送器SITRANST3KPA将来自热电阻和热电偶的信号转换成数字信号。测量值通过微处理器，转化为PROFIBUSPA上的温度输出和其它状态参数。传感器、量程、故障信息都可以编程设定，因此，SITRANST3KPA可以提供您各种各样可能的诊断和模拟的功能。高度的平安性工作电流小于11mA。出于平安考虑，在故障事件中，总线电流减少到小于14mA。快速，

6、无故障参数化SITRANST3KPA构造紧凑，可安装在带盖的B型接线盒中。此外，在参数设定方面，它还可以利用方便的SIMATICPDM软件进展编程。SITRANST3KPA带有的保护功能：电流限值：在出现故障时，防止总线过载，维护其它正确运行节点的数据流通；极性颠倒保护：使总线线路按要求连接；EMC滤波：在有电磁干扰时防止误动作；2.2.2压力变送器SITRANSPDSIIIPA系列压力变送器适用于非腐蚀性和腐蚀性气体、蒸汽和液体的压力测量。标准量程宽，从0.1至40MPa该变送器即可使用三个输入键在现场进展参数设定，并可在数字表头上观察测量结果、出错信息和操纵形式。又可通过一个SIMATIC

7、PDM工具软件在线测试状态值和诊断值。SITRANSPDSIII系列变送器特点：超强的诊断功能超限监测。当压力值超限，或者错误信号产生时，其发生的频繁度、时间、幅度、都将作为异常事件被记录。及时把握消费经过中发生的异常情况。可以通过软件输入一个值，修正正常范围内的漂移情况。内置维护计数器，可以记录变送器调校次数。根据连续性理论，此功能可用于保证变送器的最大使用精度。变送器内的仿真功能，可基于已定义的数值检查变送器电子局部和整个回路，以获得以下重要信息：变送器电子局部是否正常工作。多少压力时产生超限响应?调节回路是否正常？所有显示功能是否起作用。及时检测变送器显示电子单元或者测量元件的出错信号，

8、及时更换，无需重新调校。2.2.3雷达物位计STRANSLR400是一款24GHz连续波调频工作方式的微波雷达物位计，最大量程可达45米，改良型的量程晋级至50米；喇叭口可以根据客户的实际需要加长，可以完全知足水泥厂中各种不同高度的仓的要求。可以通过红外手持编程器直接对仪表进展编程，也可以使用SIMATICPDM软件进展远程编程。除此之外，它还有以下特点：1高频、耐高温特性，使其很好地用于诸如生料、熟料、成品水泥、粉煤灰等介质的测量应用中，测量结果可靠、稳定、准确。2先进的回波处理算法声智能技术，可以将真假回波信号区分开来，进而保证测量的可靠性。3采用PTFE长喇叭防尘封头设计，外加吹扫装置，

9、既克制粉尘吸附，又消除干扰信号的影响。巩固的铝制外壳设计，可以知足各种恶劣的工况。23华新现场仪表的选择对于华新而言，怎样选择可靠高效的自动化控制系统、电控设备及仪表设备是进步产品的竞争力的本钱控制策略的重要内容。在水泥厂中，利用温度、压力、物位等仪器对不同的炉膛、管道、物料仓的准确测量，是进步整个消费线的产品质量、消费效率和平安环保起着至关重要的作用。2.3.1工程当中使用的西门子自动化产品的型号、数目、类型、何种控制对象变压器保护、电容器保护等。2.3.2智能设备照片IMG=西门子变频器440/uploadpic/tech/2007/12/20071224124914952134.jpg/

10、IMG西门子变频器440IMG=西门子PA压力&温度仪表/uploadpic/tech/2007/12/2007122412492266599Y.jpg/IMG西门子PA压力&温度仪表IMG=DP执行器SIPOS5/uploadpic/tech/2007/12/2007122412492927279H.jpg/IMGDP执行器SIPOS5IMG=用现场接线盒取代TAP头/uploadpic/tech/2007/12/2007122412493740699K.jpg/IMG用现场接线盒取代TAP头IMG=LR400雷达料位计/uploadpic/tech/2007/12/200712241249

11、4616463Q.jpg/IMGLR400雷达料位计3武穴工程经过控制系统组成3.1系统共设3个控制室：石灰石破碎控制室1个，中央控制室1个，包装控制室1个。3.2全厂经过控制系统需控制的点：DI2624点、DO1280点、AI200点、AO8点、PT100320点、共4432点、DP256个、PA105个。IMG=1武穴经过控制系统配置图/uploadpic/tech/2007/12/2007122412495333838T.jpg/IMG图3;1武穴经过控制系统配置图根据华新武穴6000t/d新型干法水泥熟料消费线工程的工厂治理、消费经过及功能要求，经过控制系统体系构造可分为3层，即3.3

12、工厂级企业治理层、车间级监控层和现场级现场控制层。现场控制层：1SIMATICET200M远程I/O站通过ProfibusDP通讯标准与S7416-2进展通讯；2现场低压智能保护、中压智能保护、交直流传动、调速变频装置以及电动执行机构通过ProfibusDP通讯标准与S7416-2PLC进展通讯；3现场智能仪表包括总线式压力变送器和总线式温度变送器通过Profibus-PA通讯标准与DP/PA-LINK及COUPLER连接与S7416-2PLC进展通讯；3.3.2现场控制层组成：6个现场控制站、5个远程I/O站。3.4控制系统软件3.4.1武穴工程选用的是西门子的PCS7作为操纵平台；3.4.

13、2用户软件有华新技术中心技术人员自己开发的应用软件；4ProfiBus-PA仪表在PCS7中应用41ProfiBus-PA仪表在PCS7中硬件配置西门子网络以PROFIBUS协议为主流，网络组态简单快捷，直观易于操纵。ProfiBus-PA仪表组态步骤：以压力变送器为例，其它仪表类似4.1.1翻开PCS7中的硬件配置，将现场仪表图标拖入，西门子的GSD文件自动集成在后台；4.1.2现场仪表硬地址例如：必须与硬件配置中的地址匹配；4.1.3编辑下载后，控制器开场通讯;4.1.4逻辑分配的地址例如：存放的数据是有效的；4.1.5双击现场仪表图标，翻开SIMATICPDM,即可对现场仪表进展参数配置

14、；IMG=ProfiBus-PA仪表在PCS7中硬件配置/uploadpic/tech/2007/12/2007122412500534601Y.jpg/IMG图4-1ProfiBus-PA仪表在PCS7中硬件配置42ProfiBus-PA仪表在PCS7的CFC中的应用4.2.1在CFCchart图中拖进一个“PA_AI块；4.2.2“PA_AI模块具有自动转换功能，将逻辑I/O单元内容转换成测量值和状态值，例如5164.2.3PA_AI共5BYTES,高4是测量值，经过状态；4.2.4通过状态值的评估在线诊断现场设备；4.2.5将CFCchart块编辑、然后下载到CPU控制器，现场设备的数据

15、为有效数据IMG=ProfiBus-PA仪表在PCS7的CFC中的应用图/uploadpic/tech/2007/12/2007122412501425620O.jpg/IMG图4-2ProfiBus-PA仪表在PCS7的CFC中的应用图43ProfiBus-PA仪表在PCS7的操纵画面中的应用IMG=461KH1T1窑头罩温度曲线/uploadpic/tech/2007/12/20071224125023675998.jpg/IMG图4-3461KH1T1窑头罩温度曲线IMG=461KH1P1窑头罩压力曲线/uploadpic/tech/2007/12/2007122412503791642

16、3.jpg/IMG图4-4461KH1P1窑头罩压力曲线2006.11.03，14:2315:23一个小时的温度、压力曲线记录5SIMATICPDM5.1SIMATICPDM是一个经过设备治理工具，适用于所有的现场设备，如温度变送器、压力变送器、物位计、电动执行机构等智能仪表；5.2翻开PDM工具展示供货商所有的设备参数描绘；5.3提供统一的人机界面易于操纵；5.4SIMATICPDM有集成版或者单机版；5.5一台现场设备的所有参数可以通过通讯传输上来；5.6SIMATICPDM特殊功能设置现场设备地址显示连续记录参数设置比拟IMG=SIMATICPDM可视平台/uploadpic/tech/

17、2007/12/2007122412504659469F.jpg/IMG图5-1SIMATICPDM可视平台6PROFIBUS-PA仪表使用的经历IMG=压力表顶的保护盖/uploadpic/tech/2007/12/2007122412505512634H.jpg/IMG图6-1压力表顶的保护盖IMG=三个现场按钮/uploadpic/tech/2007/12/20071224125104846177.jpg/IMG图6-2三个现场按钮6.1压力仪表调校对于西门子压力仪表参数设置方法很多，并且所设定的参数有20多个，怎样简单迅速的对仪表进展设定，是仪表工程师关注的问题。通过现场探索，总结出一

18、套简单的操纵步骤：6.1.1直接翻开现场安装好的压力表顶的保护盖，通过三个现场按钮进展参数调整；6.1.2SITRANSPDSIIIPA系列压力变送器依按照以下根本参数设定IMG=根本参数设定/uploadpic/tech/2007/12/20071224125149714604.jpg/IMG6.1.3零点误差的调整：将变送器放空或者抽真空，然后通过零点调整使实际位差显示为0Pa，进而到达校正因安装位置等原因导致的零点误差。6.2压力仪表安装需要留意的问题6.2.1测量气体时，变送器安装在高于取压点的位置，保证冷疑液流回主管线而不至于产生假指示；6.2.2测量液体时，变送器安装在低于取压点的

19、位置，确保主管线的含杂的气体被放掉；6.2.3安装便于操纵，尽量靠近取样点；6.2.4建议向下垂直安装；6.2.5防止变送器曝晒，防止强振动，防止高温；6.3温度仪表调试和安装需要留意的问题由于西门子温度仪表体积小巧，安装方便，我们直接用PDM在室内进展参数设定，调试。安装便于操纵，尽量靠近取样点，同时，防止变送器曝晒，防止强振动，防止高温。7PROFIBUS-PA仪表配置需要考虑的四个问题7.1PROFIBUS-PA配置方式PROFIBUS-PA配置方式两种：一种是通过Coupler直接接PA-仪表，但这种方式通讯速率较低，使得PROFIBUS-DP总线回路速率只有45.45KBit/S；另

20、一种采用Link+Coupler的方式配置系统，合适于系统规模较大，每个站的仪表超过20台以上，而ProfiBusDP所挂接的设备要求具有较高的通讯速率，故而，通过PCS7组态网络时利用Link作为DP从站占据一个DP地址，所有温度变送器、压力变送器等智能仪表作为Like的附属独立于ProfiBusDP单独进展编址。7.2通过电流消耗决定一条PA总线连接的仪表数目Coupler型号6ES7157-0AC81-0XA0为非防爆型，最大输出电流为400mA，输出电压19VDCIMG=回路总电流/uploadpic/tech/2007/12/2007122412511524109P.jpg/IMGI

21、seg：回路总电流Ibn：总线设备根本电流消耗Ifde：总线故障电流Is：耦合器供电电流M：总线设备数目N：起始数举例：1SIRANSTFPA型温度变送器，消耗根本电流Ibn=11mA，最大故障电流IfdeIMG=PA电缆长度/uploadpic/tech/2007/12/2007122412512922390G.jpg/IMG确保最后一台仪表的工作电压大于9VUbn：最后设备电压Us：耦合器的电压Is：耦合器的电流R：单位长度导线阻抗Lges：总长度Iseg：回路总电流例如：选用Coupler型号6ES7157-0AC81-0XA0为非防爆型，最大输出电流为400mA，输出电压19VDC，那

22、么16V-9V/40044/km=0.4km7.4在实际工作中根据实际情况进展配置，充分考虑每个从站的响应时间、通讯周期、通讯速率等要求。所以我们在武穴工程PA仪表网络配置中，充分考虑以上因素，优化了网络配置，使得消费处于良好的运行状态。8PROFIBUS-PA给用户带来的好处8.1在硬件上节省电缆、节省I/O模板、减少盘柜量，节约电源隔离器；8.2在软件上设计集中、设计故障源减少，节省调试时间；8.3在消费平安上减少停机时间、寻找故障直观，迅速、具有预维护和诊断功能；8.4用现场总线与非现场总线本钱差异IMG=用现场总线与非现场总线本钱差异/uploadpic/tech/2007/12/2007122412514015216R.jpg/IMG9.完毕语随着计算机技术，控制技术，网络技术的开展，网络构造的变化，现场总线技术有着广阔的开展前景。运用该技术研究和开发的现场总线经过控制系统及智能仪表,必将大大推动水泥消费经过中自动化控制技术的实用化。通过我公司多年来西门子温度、压力、料位计等仪表的应用情况来看，其稳定性好。可靠性高，故障诊断方便等优点，为我公司的仪表推荐应用产品。0