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西门子S7-200在特钢公司高压水除鳞系统中的应用


高压水除鳞是热轧系统一个重要的工艺流程 ， 特钢公司高压水除鳞系统采用西门子S7-200来完成除鳞的工艺控制 ， 并与TD200文本编辑器实现人机界面 ， 利用变频器频率变化 ， 保证热轧过程中除鳞水压力 ， 满足了轧制不同规格品种钢坯除鳞工艺要求 。
西门子S7-200在特钢公司高压水除鳞系统中的应用
本文插图
随着产业链的延伸 ， 公司的圆钢主导产品扩展到Φ50～160mm,钢坯断面由150×150mm2扩需到210×280mm2,如何保证钢坯从加热炉出炉后能更好实现除鳞效果 ， 公司决定对原水除鳞系统进行技改 ， 电控设备主要有编程用计算机、西门子S7-200、施耐德变频器、人机界面TD200 等 。
系统工作方式分为手动和自动除鳞 ， 同时具有各种联锁和保护设置 ， 从而使该系统一直处于可控运作状态 ， 通过近三年来的现场应用 ， 达到了相应的工艺要求 ， 即除鳞前后钢坯温降＜20℃ ， 除鳞水压力在0.1～40.0MPa可调 ， 除鳞效果＞99 % 。
1 除鳞工艺流程
由于现场采用“一主一辅一备”两泵工作一泵备用工作制 ， 因此在设备运行前首先要选择除鳞泵 ， 同时需满足变频器启动条件（水箱的工作水位、液压站油压、润滑站油压、循环阀开启、变频器无故障） ， 才可以启动变频器 。
变频器启动后 ， 高压除鳞泵运行 ， 系统处于低频节能工作状态 ， 高位水箱里的水通过高压除鳞泵经循环阀返回水箱 ， 做低压循环 ， 当热金属检测仪检测到钢坯信号时 ， 循环阀自动关闭 ， 变频器高频运作 ， 高压水从除鳞装置喷出 ， 清除钢坯表面的氧化层 。 钢坯完全除鳞后 ， 循环阀自动打开 ， 系统又处于低频节能工作状态 ， 除鳞结束 。
2 工控结构和硬件配置
本系统的动力部分由3台160kW异步电机驱动 ， 实现“一主一辅一备”两泵工作一泵备用工作制 ， 变频器采用施耐德Altivar 71系列 ， 用以实现变频器频率变化 。
工控结构如图1：西门子S7-200 ， 它具有执行指令快、性能稳定、简便灵巧等特点;而TD200文本编辑器是所有S7-200系列操作员界面问题的最佳解决方法 ， 在S7-200系列的CPU中保留了一个专一区域用于与TD200交换数据 ， TD200直接通过这些数据访问CPU的相关功能 。 在本系统中 ， TD200主要用于进出口水压力显示与报警、变频器调频设定等相关功能 。
西门子S7-200在特钢公司高压水除鳞系统中的应用
本文插图
图1 工控结构
2.1 S7-200硬件配置
1) CPU模块
选择CPU224 。 它自带14路数字量输入、10路数字量输出 ， 分别反映1#～3#泵变频器启动、运行、故障的相关状态及1#～3#泵变频器启动、运行执行情况 ， 同时该模块最大可扩展256个数字量和16个模拟量通道 。
2) 信号模块
信号模块是连接PLC和外部设备的接口模块 ， 通过对输入或输出信号进行相应的转换 ， 以便信号的处理和执行 。 本系统选用的数字量输入模块为EM221 ， 型号为6ES7 221-1BH22-0XB8 ， 它完成三台泵起停的电气柜面板输入及除鳞信号获得 。
数字量输出模块为EM222 ， 型号为6ES7 222-1HF22-0XA8 ， 用来检测进口、出口水压力及除鳞状态 。 模拟量输出模块为EM231 ， 型号为6ES7 231-0HC22-0XA8 ， 用以反馈三台泵变频器的实际运行频率 。 模拟量输入模块为EM232 ， 型号为6ES7 232-0BH22-0XA8 ， 完成除鳞泵变频器所需频率 。
3 程序结构
PLC程序是整个控制系统的关键 ， 本项目利用西门子STEP7-Micro/WIN32编程软件 ， 采用模块式编程方法 ， 分别为主程序、出口水压力、进口水压力、变频器自动调频、变频器手动调频等模块 ， 这大大提高了程序的可移植性和通用性 。 通过TD200只需改变工艺参数 ， 就可自动完成控制﹑比较﹑运算﹑报警等功能 ， 满足现场工艺要求 。


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