西門子S7400PLC在冶金材料輸送車上的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張振明

（邯鋼集團(tuán)邯寶公司焦化廠，河北 邯鄲 056000）

在冶金廠的日常生產(chǎn)中，冶金爐的金屬材料運(yùn)輸車擔(dān)負(fù)著材料裝卸的任務(wù)，是金屬材料進(jìn)入熱爐的最后一道工序，一旦運(yùn)輸車出現(xiàn)裝空爐事故，不但延誤生產(chǎn)、減少冶金生產(chǎn)產(chǎn)量、影響冶金質(zhì)量，從而造成冶金熱爐溫度的不均衡。冶煉過程中出現(xiàn)不同程度損壞，嚴(yán)重時(shí)造成停產(chǎn)修爐，給生產(chǎn)帶來很大不便。為了杜絕金屬材料運(yùn)輸車裝空爐事故的發(fā)生，迫切需要一種防止運(yùn)輸車出現(xiàn)裝空爐事故的報(bào)警裝置，以保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

1 金屬材料運(yùn)輸車出現(xiàn)的問題

材料運(yùn)輸車以下兩種情況下易出現(xiàn)裝空爐事故：①裝車料斗在進(jìn)行金屬材料受料時(shí)，沒有將料斗裝滿，導(dǎo)致在料斗內(nèi)材料質(zhì)量不足，出現(xiàn)螺旋空轉(zhuǎn)，引發(fā)裝空爐事故。②裝車料斗內(nèi)有雜物，在裝料車螺旋口形成堆積，造成螺旋口內(nèi)部無料。

因裝料車操作工人在裝配過程中無法直觀的觀察下口是否下料，以上兩種情況，人員操作后螺旋給材料計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，實(shí)際并無料粉裝爐，僅給料螺旋空轉(zhuǎn)，造成一種正在下料的假象，從而引起冶金熱爐裝空爐事故。

2 設(shè)計(jì)思路

通過分析、和現(xiàn)場實(shí)際實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由給料電機(jī)帶負(fù)載同空載電流不相同，是不是可以通過這一特點(diǎn)設(shè)計(jì)通過對(duì)電流不同進(jìn)行報(bào)警來提示裝料情況。

冶金廠裝料車使用的是西門子S7400系列PLC，通過對(duì)程序的研究，我們可以通過程序設(shè)計(jì)，利用PLC對(duì)給料電機(jī)的電流監(jiān)控，數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行判斷，再通過PLC輸出報(bào)警，外部加裝蜂鳴器進(jìn)行提示，就能很好的解決上述問題，同時(shí)在人機(jī)界面上設(shè)計(jì)畫面閃爍提示，雙重報(bào)警提示操作人員裝料運(yùn)輸情況，人員發(fā)現(xiàn)后現(xiàn)場確認(rèn)，避免裝空爐事故的發(fā)生。

3 設(shè)計(jì)詳述

3.1 調(diào)用變頻器電流

通過PLC與變頻器的通訊獲取給料電機(jī)運(yùn)行電流，以1#給料變頻器為例，源程序如圖1所示。

3.2 設(shè)定報(bào)警程序

通過在生產(chǎn)實(shí)踐中得出裝料車給料電流為：

（1）高速下料時(shí)，螺旋給料電機(jī)的電流在25A～30A之間。（2）低速下料時(shí)，螺旋給料電機(jī)的電流在20A～25A之間。（3）空載試車，螺旋給料電機(jī)的電流在18A～20A之間。

因此選當(dāng)給料變頻器工作電流低于20A時(shí)，進(jìn)行報(bào)警，1#給料變頻編寫程序如圖3，圖4。M56.0是1#給料高速狀態(tài)判斷、M501.1是1#裝料口裝料開始狀態(tài)判斷、DB11.DBW264是變頻器檢測到電機(jī)實(shí)際電流、M524.0是裝料異常。當(dāng)1#給料高速給定，1#給料變頻器啟動(dòng)，若此時(shí)的變頻器的電流小于20A則M524.0導(dǎo)通，則Q25.1（緊急和連鎖蜂鳴器）輸出24V電壓。

3.3 報(bào)警器外部線路設(shè)計(jì)

PLC輸出點(diǎn)Q25.1（緊急和連鎖蜂鳴器）通過外部線路連接到司機(jī)操作臺(tái)上的蜂鳴器，如圖5蜂鳴器工作外部電路。-16HL1是司機(jī)室操作臺(tái)上的蜂鳴器，-MD30上40號(hào)端子對(duì)應(yīng)輸出Q25.1。當(dāng)Q25.1為高電平時(shí)，蜂鳴器報(bào)警。

圖2 鳴蜂外部工作電路

3.4 WinCC畫面報(bào)警

WinCC操作畫面通過畫面組態(tài)同PLC程序中的M524.0（1#裝料口異常）相連接，當(dāng)1#裝料口異常M524.0導(dǎo)通時(shí)，人機(jī)操作畫面中的裝料畫面將彈出“確認(rèn)1#是否下料”并進(jìn)行黃紅間斷閃爍，在視覺上對(duì)工作人員起到了提示報(bào)警的作用。如圖3WinCC畫面報(bào)警（2#、3#、4#給料畫面同理）。

圖3 Wicc畫面報(bào)警

3.5 系統(tǒng)調(diào)試

以上防裝空爐設(shè)計(jì)在備用裝料車安裝完成后，進(jìn)行試車，將1#裝料斗內(nèi)的金屬材料排凈，模擬裝料過程，裝料車開始對(duì)位裝料，給料電機(jī)高速啟動(dòng)后，給料變頻器檢測實(shí)際給料電流并經(jīng)DP通訊線路傳輸至PLC系統(tǒng)，并賦值給DB11.DBW264，經(jīng)過CPU判斷程序運(yùn)算，當(dāng)DB11.DBW264小于空載電流20A時(shí)，輸出裝料異常M524.0，M524.O接通，PLC輸出點(diǎn)Q25.1接通，經(jīng)外部線路接通蜂鳴器-16HL1，蜂鳴器-16HL1鳴響，同時(shí)工控機(jī)畫面上用提示文本以紅黃兩種顏色閃爍，提示操作人員1#給料異常，確認(rèn)1#裝料口是否下料。裝料結(jié)束后，工作人員操作走行主令走車，走行條件無釋放，按下故障確認(rèn)按鈕后，走行正常。對(duì)2，3，4#給料口試車均可以實(shí)現(xiàn)視聽報(bào)警及走行連鎖。調(diào)試正常后，以上防裝空爐系統(tǒng)投入正常運(yùn)行。

4 結(jié)論

進(jìn)行完此防裝空爐系統(tǒng)的改造后，運(yùn)行一直穩(wěn)定，有效的防止裝空爐事故，證明了此項(xiàng)目自主設(shè)計(jì)的成功性。

邯寶冶金廠熱爐防裝空爐系統(tǒng)全部利用常用的自動(dòng)化部件（西門子S7-400，西門子變頻器，WinCC人機(jī)界面）等就可實(shí)現(xiàn)裝料車防裝空爐系統(tǒng)的自主設(shè)計(jì)，在冶金裝料系統(tǒng)是一種非常值得推廣的技術(shù)。它創(chuàng)新性的利用裝料負(fù)載與空載電流的不同，設(shè)計(jì)出完整的一套視聽報(bào)警系統(tǒng)，能很快的發(fā)現(xiàn)解決出現(xiàn)的突發(fā)問題，能有效的防止裝空爐事故的發(fā)生，有效實(shí)用的保證裝聊車系統(tǒng)的平穩(wěn)，安全運(yùn)行。