西門子S7-300在焦爐交換機控制系統改造中的應用

孫廣奇

（四川機電職業技術學院，四川 攀枝花 617000）

西門子S7-300在焦爐交換機控制系統改造中的應用

孫廣奇

（四川機電職業技術學院，四川 攀枝花 617000）

介紹了焦爐交換機控制流程，分析了原控制系統中存在的問題，針對問題提出了以S7-300代替原PLC的改造方案，實踐證明，改造后效果顯著。

S7-300；焦爐交換機；控制流程

現代煉焦爐控制系統的核心是煤氣交換機，它按照周期和規律改變焦爐加熱系統氣體流向，保證焦爐循環加熱，焦爐的加熱決定著焦炭的產量和質量。因此，必須保證焦爐交換機控制系統的正常運行，從而保證煉鐵高爐給料及時、充分及后續化工產品的回收和產出。

某廠煉焦煤氣原交換機控制系統核心是20世紀90年代中期生產的某國產PLC，隨著PLC產品市場的變化，該PLC因缺乏競爭力而停產，備品備件更換困難，另外由于交換機控制工藝的不斷改進，該型號PLC的功能也顯現出不足。根據上述情況，提出了以西門子S7-300替代原PLC的控制系統改造方案。

1 控制工藝

1.1焦爐交換機控制流程

在焦爐煤氣、廢氣交換控制工作中，交換機處于核心位置，通過控制兩臺油缸，帶動煤氣坨和廢氣坨，由兩套液壓系統給焦氣油缸和廢氣油缸提供油壓動力，正常情況下，一套運行一套備用，系統每間隔20 min交換一次，交換分手動和自動兩種控制方式，根據外部限位開關采集的控制點不同又分為單號和雙號交換，交換步驟如下。

煤氣正向交換步驟：交換時間到發出交換預示信號30 s→預示30 s到啟動油泵→煤氣單數上升到前半程后停止→廢氣雙數前半程下降啟動→廢氣中間停頓1 s→廢氣雙數后半程下降→啟動到限位后停止→煤氣單數上升后半程啟動→到限位后停止油泵。

煤氣反向交換步驟：交換時間到發出交換預示信號30 s→預示30 s到啟動油泵→煤氣雙數上升到前半程后停止→廢氣單數前半程下降啟動→廢氣中間停頓1 s→廢氣單數后半程下降→啟動到限位后停止→煤氣雙數上升后半程啟動→到限位后停止油泵。

1.2原系統存在的問題

原系統主要存在以下問題：（1）原PLC主機及配件產品使用的是某國產20世紀90年代中期產品，該產品已停產，備品備件購買困難；（2）外部檢測元件為觸點式限位開關，在易燃易爆區域使用存在安全隱患；（3）PLC功能不足，無法在微機上進行狀態監控，故障檢測工作困難；（4）設備部件嚴重老化，故障修復工作困難。

2 改造后的PLC控制方案

2.1PLC系統配置

根據控制系統主要功能，采用西門子S7-300型PLC，系統基本配置如下：（1）主機：CPU314C-2PTP；（2）輸入模塊SM321DI8×DC24V，3塊；（3）輸出模塊SM322DO8×DC24V/0.5A，2塊。

2.2系統功能

根據交換機控制的輸入點數18點，輸出點數14點及控制系統自身要求，選用CPU314C-2PTP作為核心，其控制功能為：（1）實現各種信號的自動控翩，如油缸行程、運行狀況等；（2）實現交換機的三種控制方式：全自動、手動、特殊手動；（3）實現交換機的故障保護，如煤氣低壓自動關門，交換時間過長報警等；（4）交換開始信號由PLC程序定時器自動生成；（5）各種運行狀態的信號指示。

2.3PLC系統I/O分配（表1）

2.4PLC輸入輸出方式

由于西門子PLC的輸入輸出模塊內部具有光電隔離措施，同時傳感器和執行元件由模塊供電，因此交換機的各種輸入輸出信號均采取直接引入的方式實現控制。

2.5交換機系統控制流程圖

以正向控制流程為例，給出正向控制流程圖，如圖1所示。

圖1　交換機正向控制流程圖

3　改造效果

煉焦焦爐交換機控制系統系統經過PLC改造以后，取得了較好的效果，具體如下：（1）經過改造后，控制線路簡單，方便進行故障查找及設備維護；（2）交換機原來的控制系統中沒有實現超時保護，而目前的PLC控制系統中加入了超時保護電路，使系統更安全，故障查找更方便、清晰；（3）焦爐交換機改為西門子S7-300控制后，備品備件易于準備，故障點減少，焦爐加熱的穩定性得到保證，焦炭質量明顯提高。

[1] 西門子公司.S7-300和S7-400梯形邏輯(LAD)編程[M].西門子公司，2004,1.s

[2] 廖常初.S7-300/400PLC應用技術[M].機械工業出版社，2005,1.

表1 PLC系統I/O分配

TP273

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