西门子PLC升级后在焦化厂的炉渣破碎控制系统中的应用

 

　　改造原因：

　　原生产线是93年进口的意大利设备，已运行15年。其中机械部分状态良好，但控制设备已经进入故障高发期。系统安全瓶颈有两处：一是控制主机PLC部分，二是HMI人机界面部分。控制主机采用的是西门子S5-115U,控制机配有两个9槽机架，I/O配置共有数字输入132点，数字输出112点，热电偶64通道，标准信号模入16通道，模出8通道。此外还配有串口通讯卡CP524与HMI进行通讯。由于控制系统的主机是西门子八十年代末的S5系列产品，S5产品正逐步退出市场，模块备件供应周期很长，价格高、保障性差，某些部件甚至有价无市。为了满足稳定生产的需要，控制系统由S5升级到S7已经是迫在眉睫。

　　PLC = Programmable Logic Controller,可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的部分。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同。

　　原S5系统的构成：

　　控制主机采用的是西门子S5-95U,人机界面为DAA型ITT288-240S智能信息显示器。ITT信息显示器配带有操作按键和通讯口。可实现设备各种状态信息和报警的显示及确认，以及相关工作参数的设置和操作指令的下发。因设备超期服役，人机界面现已经失效。虽然人机界面失效不会导致全系统停机，但系统只能默认在某一模式下工作，且无法在必要时候获取系统的状态和报警信息。柜内器件，除了PLC配置不完整外，其余器件状态尚可。系统所用压力，转速，温度及液位传感器的状态不明。由于人机界面失效，状态无法显示，而且设备一直在运行，无法检测，故系统所有传感器状态不明。器件勉强能维持工作，较差。

　　改造方案：

　　为恢复控制设备的可维护性、兼容性和可扩展能力，消除设备这些方面的不稳定对正常生产的影响和隐患，需要对现有控制系统进行改造升级。

　　经业主同意，对原有控制柜进行整体升级替换。一方面是全新更换性能有保证，同时为保证施工质量和进度，整体替换也是的选择；另一方面是原有柜体和低压器件已经没有保留的价值，在原柜体内改造，施工工期没有保障；其三整体替换费用没有增加。设备更新以控制柜端子为界，柜外保留不变，柜内全部更新。新设备的功能不变，工艺原理和操作习惯立足原有规范，并根据积累的经验进行更新设计升级。

　　PLC:根据设备的工艺性能要求，PLC采用西门子经济型产品S7-200.取消双PLC的运行模式。采用单PLC模式，辅以备件，保证系统在意外之时能快速恢复工作。

　　HMI:人机界面采用带按键的触摸屏。除保留系统原有功能，提供更完备的信息提示和反馈，更方便的操作。界面全部中文化。

　　HMI是Human Machine Interface 的缩写，"人机接口",也叫人机界面。人机界面（又称用户界面或使用者界面）是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介， 它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在 着人机界面。人机界面产品由硬件和软件两部分组成，硬件部分包括处理器、显示单元、输入单元、通讯接口、数据存储单元等，其中处理器的性能决定了HMI 产品的性能高低，是HMI的单元。

　　原系统没有独立于PLC的纯手动功能。从而系统失去了在PLC失效状态下，由操作人员进行独立处置的灵活性。因此，在新的控制系统中，增设一套纯手动功能，手动逻辑与PLC无关。在手动模式下，只有液压主泵的启停和液压机构的换向操作可以由操作人员根据需要强制进行，没有其他安全连锁条件。其他部分比如提升机构，液压油温等不提供手动功能。

　　增设一旁路信号。用途是在特殊情况下，操作人员可以根据需要，在保证安全的情况下，人为地给其他系统一个允许开机的连锁信号。也就是在全系统的开机连锁逻辑中将炉渣破碎机的状态旁路掉。临时满足维持全系统的正常运行。

　　效果反馈：

　　控制系统S5升级改造工程于2007完工至今，设备状态及性能稳定正常，各项功能指标均达到用户的工艺要求。系统的扩充，性能的提升，设备的升级，服务的升级。

　　改造，终身受益！

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