煤化工行业---金属镁精炼项目自控系统解析
摘要：本文章介绍了西门子S7—300的PLC利用以太网于上位机通讯，对现场各个执行机构进行远程控制。PLC采用一个主机架与3个扩展机架，上位机分为工程师站与操作站各一台。以及使用浙大中自SunyTech8.0为开发平台的监控软件。
关键词：PLC，金属镁，西门子，系统编程，上位机
1、 引言：
引言：随着这几年国家对西北地区开发力度的不断加大以及西北地区丰富的煤矿资源，致使这几年西北地区在大力发展煤化工行业，而金属镁就是煤化工行业中收益较大的项目。因此金属镁项目这几年在西北地区是较为火热的一个项目。由于以前金属镁行业的控制都是手动控制，而精炼车间是金属镁最为危险、最难把握的，所以金属镁精炼车间的自控可能不太为人所知，现将本人自己设计、编程、调试的陕西京府煤化工集团的一个金属镁精炼项目做案例对此系统自控方面做以下解析。
2、 系统介绍：
2、1系统构成：
为了提高控制系统的稳定性与可靠性，本系统上位机采用一台工程师站、一台操作工站两台工业计算机，相互独立、各为服务器。下位机为西门子S7—300PLC，CPU为314，采用3个扩展机架配置。
上位机为操作工及工程师与系统的人机互换界面，使相关人员可以通过人机界面了解现场执行机构、相关数据、故障报警及进行报表归档查询，提高了生产中的工作效率、数据的真实性、车间的控制简化及相关故障查询。控制核心为西门子S7—300PLC，CPU为314，其特点是体积小、编程简单、维护简单、功能强大、可靠性高等。完成PLC程序后，系统则按照PLC内部的程序自动完成生产过程及自动处理故障。
由于现场控制及需要监控的变量过多，一个机架无法满足控制要求，所以系统扩展了3个机架。系统主要分为炉温控制、燃气流量控制、炉压控制、排烟温度控制。现场所有仪表4—20MA信号均以硬接线的方式将信号送至PLC，然后经过处理后通过工业以太网将数据传输至上位机。上位机上的所有启停控制亦采用以太网通讯传输至PLC，然后反应到现场所有执行机构。
本系统上位机监控软件采用浙大中自SunyTech8.0，此软件具有组态方便、功能强大、稳定性高的特点。软件通过Simatic_NET与S7—300PLC进行以太网通讯。
工作人员在现场通过上位机对现场所有设备进行监控及控制，当一台上位机出现死机或故障均不会影响系统的正常工作，因为两台上位机是互为冗余的，均是控制系统的服务器。这样也大大提高了控制系统的稳定性及可靠性。
2、2控制原理：
1）、炉温控制：系统将现场的炉温数据传输到PLC后，PLC通过与所设定的温度进行比较，做PID运算后输出一个4—20MA信号对现场燃气流量调节阀进行调节，从而来控制温度。
2）、燃气流量调节：系统的燃气流量主要取决于炉温的变化。
3）、炉压控制：系统讲现场的炉压数据传输到PLC后，PLC通过与所设定的压力进行比较，做PID运算后输出一个4—20MA信号对现场排烟调节阀进行调节，从而来控制炉压。
4）、排烟温度控制：系统的排烟温度是通过排烟调节阀进行控制。
5）、风机控制：系统排烟风机的启动均为上位机手动启动，当遇到相关故障时则自动停风机。
6）、换向阀控制：每个金属镁精炼炉有4组换向阀，换向阀的换向时间可以通过上位机进行设定，当遇到相关故障时会自动恢复到初始状态。
7）、燃气快切阀控制：燃气快切阀的开启均为上位机上手动开启，当遇到相关故障时则自动关闭燃气快切阀。
2、3软件设计：
2、3、1上位机软件设计：
前面已经讲过上位机软件为浙大中自SunyTech8.0，它集控制技术、数据库技术、网络技术、人机界面技术、图形技术于一身，包含动态显示、报警、控件、趋势、网络通讯等组件，用户只需编写少量的代码即可生成高质量的控制系统。本控制系统分为多幅画面：一号炉控制画面、二号炉控制画面、三号炉控制画面、四号炉控制画面、五号炉控制画面、六号炉控制画面、七号炉控制画面、报表查寻画面、报警查询画面及趋势查询画面。
2、3、2PLC软件设计：
使用STEP7软件对西门子300PLC进行编程，值得注意的是：由于系统换向阀的执行机构较多，而且换向瞬间各个执行机构的动作都是有先后顺序的，所以编程的时候有点复杂。但出于对安全方面的考虑，换向的顺序绝对不能出任何错误，不然很容易出安全事故。其他的方面就是由于调节阀数量较多，而且都要做PID串级调节，所以程序里的PID调节功能块用到很多。程序对故障处理时也较为麻烦，但设备出现故障（主要是风机跟换向阀故障）时，必须将所有换向阀回复至初始状态，然后必须关闭燃气快切阀。
3、 结束语：
该系统实现了实时监控、故障报警、历史数据的存储和查询、报表的显示和
打印等多项功能，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。通过以上设计可使，大大降低了工人的劳动强度，提高了管理水平。该项设计为金属镁精炼项目的全自动化设计提供了极好的物质参考。