题目:西门子S7200及MP277在宜兴燎原化工煤粉锅炉上应用

      前言
　　宜兴燎原化工厂是中国最大的硫氰酸盐专业制造商和出口商，产品主要出口到美国、日本、欧洲。宜兴天地节能技术有限公司为燎原化工提供了4台5T的蒸汽煤粉锅炉，为生产提供必须的蒸汽及热能；我们作为电气合作伙伴参与宜兴天地此次的自动化改造。
　　1 煤粉锅炉的组成及功能
　　煤粉锅炉结构总体分为：给料系统、锅炉本体、水系统、排灰系统、控制系统五部分。
　　1）给料系统是为锅炉提供经处理合格的煤粉的储存及输送的设备，通常由储粉仓、煤粉罐（有称重计量功能）、螺旋给料机、送风机（用于喷吹煤粉）、输粉管路组成。
　　2）锅炉本体通常分为3部分：燃烧室部分、汽锅部分及安全附件。燃烧室就是锅炉中的炉膛部分，燃料在这里燃烧将化学能转化为热能，宜兴燎原的煤粉锅炉属于负压燃烧锅炉。汽锅就是锅炉中的水汽系统，煤粉燃烧产生的高温烟气，锅炉里的低温水通过水冷炉壁等受热面接受热量，水在这里被加热，并不断循环，沸腾汽化后生成蒸汽。安全附件主要包括安全阀、蒸汽压力表、水位计等，是蒸汽锅炉安全生产的保证；安全阀用来泄放过高压力的蒸汽，保证蒸汽不超过锅炉设计的额定压力；压力表用于检测监控蒸汽压力；水位计用于检测锅炉中水量，煤粉锅炉中通常用差压变送器来检测水位。这些参数由PLC采集后在人机界面上显示，供操作员掌握锅炉运行状态。
　　3）水系统主要用作锅炉补水，就是为锅炉供水及水循环的设备，主要设备包含水泵、省煤器、管路、水位检测装置组成；其中省煤器用于对所补水预热，以免冷水进入锅炉影响蒸汽的生产，确保锅炉正常运行后能源源不断地提供足够温度与压力的蒸汽，满足生产需要。
　　4）排灰系统就是燃料燃烧后的炉渣及烟气的排放系统，主要由清灰器、渣板、除尘设备、迎风机、烟囱等组成。
　　5）控制系统用于控制锅炉运行及一系列数据检测监控的电气自动化控制设备，主要包含PLC、HMI、变频器、流量积算仪、智能巡检仪等。
　　2 电气控制部分
　　在宜兴燎原化工的锅炉控制系统中，采用西门子S7200系列PLC，CPU选择S7-214XP为控制单元，人机界面选用MP277，组态软件为FLEXIBLE 2007，MP277与PLC之间采用MPI通讯模式。锅炉信号的采集选用2台16路HYD5000系列的巡检仪，PLC通过MODBUS通讯来读取多路巡检仪所采集的数据；给料机与一次风机由变频器拖动，变频器频率受S7200的PID控制，闭环控制给料量及一次风量。
　　1）wincc flexible是西门子推出的免费人机界面组态软件，用于组态用户界面以图形化的方式对现场进行监控；同时wincc flexible也可以和WINCC一样用于计算机组态及运行，可以实现数据归档，还可以通过选件实现opc通信、远程诊断等功能。
　　2）在工艺过程日趋复杂、对设备功能的要求更加全面的环境中，控制过程状态的可视性，对操作员来说至关重要，触摸屏就提供了这种透明。MP277是西门子的一款高性能、多功能10.4" TFT、彩色（64k色）触摸屏。它使用创新的WINDOWS CE5.0操作系统，采用了最新的接口技术（PROFINET、2*USB以及MMC/SD插槽）；MP277基于Windows CE，集操作员面板的坚固耐用性与PC环境的灵活性于一身。
　　3）PLC是控制过程的实际单元，S7200是西门子一款小型PLC，应用领域广泛，覆盖所有与自动检测及控制相关的领域。运行速度快，性能稳定，电磁兼容性强，可以根据控制任务的需求进行扩展，同时灵活、强大的通讯能力增强了S7200 PLC的控制设备信息化需求，良好的性能使其无论在独立运行中，还是连成网络皆能实现复杂控制；在集散自动化系统中充分发挥其强大作用，性价比高。S7200的编程软件为STEP 7 MicroWin，是一款免费软件，软件使用简单明了，使得工程开发费用最小化，降低了使用成本。
　　4）现场模拟信号采集是2台16路HYD5000系列智能巡检仪，它采用单片机技术，有自动冷端补偿、自动稳零及非线性处理技术，确保全量程的测量精确性。可以多点自动巡回检测或手动定检，具备万能输入功能，能与传感器、变送器配合使用；巡检通道切换时间及通道可任意设定，信号隔离、抗干扰能力强，具有多种通讯功能。在这里选用MODBUS RTU通讯供PLC采集信号。
　　巡检仪MODBUS RTU通讯中通道数据寄存器地址：
　　3 软件介绍
　　1）采用S7200的PID实现闭环控制，控制一次风量及煤粉给料量，STL语句如下，VW1266为工程控制反馈量，VD1408为设定值，VW1308为PID控制输出，PID的手自动切换为M5.0，PID手动控制量为VD1320。
　　LD SM0.0
　　CALL PID0_INIT：SBR1， VW1266， VD1408，PID手自动：M5.0， VD1320， VW1308
　　2）在PLC模拟信号输入采集及输出控制中，可以利用STEP7 MicroWin数据格式处理模块，将模拟信号的REAL与INT之间相互转换，方便编程。如下是2段数据格式转换STL语句：
　　（a）REAL-INT，浮点数在VD1204，数据量程为0.0～4500.0，转换后的INT数据存在VW1266，对应的数据范围为6400到32000；

    LD SM0.0
　　CALL Scale_R_I：SBR6，VD1204，4500.0，0.0，+3200
　　0， +6400， VW1266
　　（b）INT-REAL，整数在VW1306，对应范围6400到32000，转换的浮点数放在VD1320，量程为0.0到1.0，使能为M5.0下降沿。
　　LDN PID手自动：M5.0
　　CALL Scale_I_to_R：SBR8， VW1306， +32000， +6400， 1.0， 0.0， VD1320
　　3）S7200PLC与多路巡检仪的MODBUS通讯，需要对通讯初始化并分配存储区，设定统一的波特率，及对应的从站地址，并指定读写的数据量。下面为一段完整的S7200MODBUS通讯指令，MBUS-CTRL为通讯参数初始化控制指令，MBUS_MSG为数据采集指令。
　　（a）如下波特率为9600，无奇偶校验；超时1000（1秒），错误代码在VB4100，成功完成标志为M12.0。
　　LD SM0.0
　　= L60.0
　　LD SM0.0
　　= L63.7
　　LD L60.0
　　CALL MBUS_CTRL：SBR3， L63.7， 9600， 0， +1000， M12.0， VB4100
　　（b）初始话完成后即开始准备数据交换，如下M12.0=1，则置位M12.1
　　LD M12.0
　　EU
　　S M12.1， 1
　　4）M12.1=1开始MODBUS通讯，从站（巡检仪）地址为01，PLC读从站中起始地址为40001的数据块，连续读16组数字，读到的数据存放在PLC首地址为VB1000块中，错误代码在VB4100，M12.2为PLC读完成标志。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）