西门子CPU224CN中央处理器模组

认1#、2#口为环网口），所有设备挂到西门子交换机上，具体结构电控系统中由于炉底辊变频器有155台，故选用了八个西门子6GK5224-0BA00-2AA3交换机（24口），同时还配置了一块通信模块，整个PN设计成两个环网，一个是CPU的PN口和其中4个24口交换机相连成环网，另一个是炉底辊的运行速度很低，为确保炉压、炉温及炉内的保护气体稳定，在钢板进出炉时采用高速装卸料。要准确控制炉内钢板的位置、数量、何时装料和卸料等情况，就必须对钢板实行全过程的跟踪控制。通过在炉前、炉内、炉后等多个部位设置光电管、编码器等检测控制元件，实现逻辑运算、误差同步跟踪控制，钢板进入炉内后根据工艺制定的加热制度由加热模型与燃烧控制完成对钢板的加热，钢板出炉后进入快速风冷区，冷却完成进入喷印辊道，喷印完成进入堆垛区，堆垛完成后打包吊走。三、控制系统组成（见表1和图2）一级控制系统主要由仪控和电控两套系统组成，电控系统主要实现上料、对中、测长，进出料，150台炉底辊、空气、排烟电动机的控制及全线的物流跟踪；仪控系统则完成温度、压力、流量的检测调节及喷嘴式加热炉的燃烧控制。二级系统负责生产计划管理、原料管理、钢板上料、热处理实绩管理、喷印管理、出口打包管理、堆垛信息传送以及报表生成。通过对钢板位置的跟踪，实现物流与信息流

3热处理炉自动控制系统主要由基础自动化级（L1）与过程自动化级（L2）组成，基础自动化系统采用SIEMENS公司高性能PLC S7-400系统［3］，电气控制、仪表控制CPU型号为6ES74143EM060AB0，带PROFINET网接口，配置的远程I/O分别布置在电气室、操作室和就地的现场操作箱内，远程I/O站PROFI

接口模块型号为6ES71534BA000XB0。主机架内配置现场总线PROFINET［4］和以太网的模块（6GK74431EX200XE0），通过PROFINET和以太网使CPU单元之间、CPU单元与远程的I/O之间、单元与传动控制之间实现动态数据交换，保证整个系统具有良好的控制性能。所有炉底辊电动机配套的变频器均采用西门子高性能G120系列变频器。操作和监控HMI系统采用基于Windows操作系统的SIEMENS公司的WinCC，实现实时状态监控、参数设置、故障报警、历史数据曲线查询等功能。

基础自动化系统通信网络主要由以太网和现场总线PROFINET组成。HMI和PLC之间、基础自动化系统和L2计算机系统之间，采用以太网通信。为更加保障L1网络的稳定性，对现场总线PROFINET进行环网的设计，网络交换机采用SIEMENS公司具有网管功能的SCALANCE X2系列交换机。L1、L2网络要求采用二级网络，区域数据支持，极大提高了起重机的安全性能。起重机安全监控管理系统见图4。三、工业以太网通信网络

鉴于大吨位、大跨度门吊的结构形式及两台门吊并车联动运行要求，采用基于工业以太网的新一代自动化总线标准——PRIFINET通信网络此项目4台600t门吊的交付使用引起当地政府和新闻媒体的极大关注，是西北地区吊载能力*大、跨度*长、控制系统配置*高的起重机，被誉为“西北第一吊”。600t门吊投入使用以来，性能良好、运行稳定、操作便捷，深受使用单位的好评。五、应用体会

煤液化反应器的单筒拼装和整体发运工序，均要求起重机具有极高的

位精度和同步精度。以往此类门吊的电控系统通常采用SIMATIC S7-400H PLC，配以PROFIBUS-DP总线网络，但PROFIBUS-DP网络通信速率为1.5Mbit/s时，标称通信距离仅为200m。通信速率和通信距离两者无法兼顾，造成门吊控制精度不高，定位不**，且偶尔会出现通信故障，造成设备停机，严重影响了工厂生产效率。

此项目首次采用西门子SIMATIC S7-1500控制器，配以先进的、通信速率高达100Mbit/s的PROFINET实时通信网络，实现了起重机±5mm的高精度定位和，具有通信速率快，抗干扰性强等优势。

1.单台门吊PLC控制网络系统

每台门吊PLC控制网络系统以SIMATIC S7-1500作为主站，将4个ET 200MP分布式I/O设备、变频器、编码器、HMI、工控机等集成到PROFINET中。每台门吊的风阀。其中，小新风阀为连续量调节型风阀（MDA），全新风吊运长度较长或重量超出起重机额定起重能力的产品时，需要一名驾驶员同时控制两台起重机并车协同联动作业。本项目两台600t门吊采用两根线径为62.5/125μm多模玻璃光纤互连至彼此刚腿的以太网交换机上，实现两车PLC之间的冗余通信。光纤通信既解决了远距离传输的信号衰减问题，又避免了电磁干扰情况。

并车时，驾驶员可在主车上（或从车上）操作主令控制器同时控制两台60

阀为开关量风阀（MDD）。小新风空调工况下，根据公共区实测CO2浓度实时调节小新风阀以实现新风需求控制。全新风空调及通风工况下，两个新风阀均全开。

通风工况时，打开旁路上的电动风阀。

出入口通道、银行-自动取款机及售票机后部空间设置风机盘管。所有风机盘管均由人工操作其自带的温控器设定运行参数及控制开、关。银行-自动取款机及售票机的盘管空调季每日24h运行，出入口通道的风机盘管（组）在配电箱中设置时间继电器，非运营时段统一关停。

（2）小系统模式门式起重机（以下简称门吊）主要用于石化容器的生产拼装以及整个产品的吊装发运。此项目石化容器重量高达1000t、长度达50多m，因此，在产品发运时，需两台600t门吊并机联合抬吊作业。

西门子S7-1500 PLC系统与变频调速系统配以PROFINET工业以太网通信技术，恰好可以满足对起重设备的运行稳定、对位精准、易于维护的使用要求。二、控制网络系统

1.控制网络系统构成

每台门式起重机控制网络系统主要由上位机（工控机）、SIMATIC S7-1500