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 S7-400 是 SIMATIC 控制器家族中功能**為強(qiáng)大的 PLC。它可以成功實(shí)現(xiàn)全集成自動化 (TIA) 解決方案。S7-400 是一個用于制造業(yè)和過程工業(yè)系統(tǒng)解決方案的自動化平臺，其主要特點(diǎn)是具有模塊化的結(jié)構(gòu)并擁有性能儲備。通過功能強(qiáng)大的 S7-400 背板總線和可直接連接到 CPU 的通信接口，可實(shí)現(xiàn)許多大量通信線路的高性能操作。例如，這樣可以擁有一條用于 HMI 和編程任務(wù)的通信線路、一條用于高性能等距運(yùn)動控制組件的通信線路和一條“正常”I/O 現(xiàn)場總線。另外，還可以實(shí)現(xiàn)額外需要的與 MES/ERP 系統(tǒng)或 Internet 的連接。結(jié)合使用 SIMATIC 工程組態(tài)工具，可極為高效地對 S7-400 進(jìn)行組態(tài)和編程，尤其對于采用高性能工程組件的廣泛自動化任務(wù)。為此，可以使用高級語言（如 SCL）以及用于順序控制、狀態(tài)圖和工藝圖的圖形化組態(tài)工具。 CP341模塊是西門子S7—3001400系列PLC中的串行通訊模塊。該模塊具有1個串行通訊口(RS232C或 TTY或RS485／422)，RS422／485的通訊**距離位1200m。支持以下協(xié)議ASCII，ModbusRTU遠(yuǎn)程終端，Data Highway(DF1協(xié)議)，電氣接口為15針D型孔接頭?？梢允褂眠@種通訊模塊實(shí)現(xiàn)S7300／400與其它串行通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。例如打印機(jī)、掃描儀、儀表、Modbus主從站、Data Highway站、變頻器。USS站等。CP341模塊可以同時與多臺串行通訊設(shè)備進(jìn)行通訊。如同時連接多個變頻器、連接多個智能儀表等。如果采用RS422／485 modbus RTU通訊方式，需要在發(fā)送的數(shù)據(jù)包中包括站號、數(shù)據(jù)區(qū)、讀寫指令等信息。供CP341模塊所連接的從站設(shè)備鑒別數(shù)據(jù)包是發(fā)給哪個站的。以及該數(shù)據(jù)包是對那個數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行的讀或?qū)懙墓δ堋?/span>

西門子S7-400H PLC在垃圾發(fā)電項(xiàng)目上的應(yīng)用

一、引言
       隨著城市人口不斷擴(kuò)張，每天產(chǎn)生的城市垃圾越來越多，依靠傳統(tǒng)的填埋方式已經(jīng)無法滿足垃圾處理的需求，因此出現(xiàn)了垃圾焚燒廠來處理垃圾。由于垃圾焚燒過程中會產(chǎn)生大量的蒸汽，這些蒸汽帶動汽輪機(jī)，進(jìn)而由汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電是一套行之有效的做法。目前，我國有多個城市都設(shè)有垃圾發(fā)電廠，一方面能緩解日益緊張的垃圾處理需求，同時又能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，是一個兩全其**方法。但是，在垃圾處理過程中，會產(chǎn)生大量煙氣，對大氣造成污染，所以需要一個煙氣凈化系統(tǒng)來對垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行處理。在天津?yàn)I海新區(qū)的垃圾發(fā)電項(xiàng)目中，使用到了基于西門子PLC S7-400H系列的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)采用冗余結(jié)構(gòu)，安全可靠，不會由于故障等原因造成停機(jī)，使得垃圾發(fā)電廠可以持續(xù)進(jìn)行煙氣凈化處理，保持了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　
　　二、煙氣凈化工藝簡介
        煙氣凈化系統(tǒng)的工藝過程如圖1所示：
　　
　　                                                                               圖1 煙氣凈化系統(tǒng)工藝
由垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣，首先經(jīng)過脫酸系統(tǒng)，去除煙氣中包含的酸性氣體，在脫酸系統(tǒng)中加入石灰漿，作為原料，與氣體中的酸性物質(zhì)中和從而達(dá)到脫酸的目的。然后加入消石灰，碳酸氫鈉，硅藻土等物質(zhì)，進(jìn)一步去除氣體中的酸性物質(zhì)。其次，氣體進(jìn)入到除塵系統(tǒng)，主要作用是去掉氣體中的灰塵；**后，氣體到達(dá)脫硝系統(tǒng)，脫硝系統(tǒng)由尿素產(chǎn)生氨氣，用來去除氣體中的氮氧化物。經(jīng)處理后的氣體達(dá)到環(huán)保要求，經(jīng)煙囪排出，其中防白煙風(fēng)機(jī)會改變煙氣中的含水量，改變氣體排出后的視覺效果。
　　
脫酸系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)以及鍋爐產(chǎn)生的灰渣，通過飛灰輸送系統(tǒng)采集到一起，**后通過固化處理，填埋的區(qū)域。
　　
　　三、控制系統(tǒng)組成
控制系統(tǒng)硬件的核心是西門子S7-400H系列PLC，本系統(tǒng)采用6套CPU414-5H冗余系列CPU，一旦主CPU由于某種原因停機(jī)，系統(tǒng)立即切換到副CPU工作，這樣可以保證控制系統(tǒng)的連續(xù)運(yùn)行。I/O模塊采用西門子分布式I/O，西門子ET200M系列，并通過IM153-2進(jìn)行DP通訊。主控室有5臺計算機(jī)，其中2臺為工程師站，用于程序的修改和調(diào)試；另外3臺是操作員站，由操作員對控制系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行操作。整個控制系統(tǒng)布置圖如圖2所示：
        　　
　　                                                                                                 圖2 煙氣凈化控制系統(tǒng)
        四、控制系統(tǒng)
工作流程控制系統(tǒng)軟件采用STEP7 V5.5進(jìn)行設(shè)計，從功能上講共分為6部分，其中第1，2部分是兩條生產(chǎn)線，包含脫酸系統(tǒng)，除塵系統(tǒng)，脫硝系統(tǒng)，尿素制備系統(tǒng)；第3，4部分是公共部分，包含石灰漿制備，硅藻土制備，活性炭、碳酸氫鈉輸送系統(tǒng)等；第5部分是飛灰輸送，將氣體中的灰渣和鍋爐中的灰渣收集起來；第6部分是飛灰固化，將收集后的灰渣作固化處理，為填埋做好準(zhǔn)備。
　　
　　上位機(jī)共5臺，軟件使用WinCC V7.0，可以對設(shè)備進(jìn)行單體操作和流程控制。下面以1號生產(chǎn)線的除塵系統(tǒng)的流程控制為例，說明控制系統(tǒng)的工作流程，詳見圖3：
　　
　　                     圖3 煙氣凈化系統(tǒng)除塵流程控制

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數(shù)字量輸入和輸出點(diǎn)的尋址總是以 8 位為一組，從 x.0 到 x.7，即使沒有那么多的實(shí)際連接端子可用，情況也是如此。

CPU 上的數(shù)字量輸入和輸出點(diǎn)具有固定地址，總是以 I0.0 或 Q0.0 起始。根據(jù)實(shí)際接線端子數(shù)目的不同，地址按順序遞增分配 (例如從 I0.0 至 I0.7 和 I1.0 至 I1.7 等等)。

圖 1 中的 CPU 擁有 14 個輸入點(diǎn)，從 I0.0 到 I0.7 和 I1.0 to I1.5 是實(shí)際存在的， 輸入點(diǎn) I1.6 和 I1.7 物理上并不存在，但依然按上述占據(jù)了地址。自然，這些“占位”地址即不能被用戶程序使用，也不能再分配給后續(xù)的擴(kuò)展模塊。

圖 01

擴(kuò)展模塊上的數(shù)字量輸入點(diǎn)也按同樣的規(guī)律分配地址，只不過與 CPU 相比，它們沒有固定地址，只是在它們左邊的(實(shí)際和虛擬)輸入地址的基礎(chǔ)上。

圖 02

如果一個擴(kuò)展模塊加入到已有的兩個模塊之間，則新模塊右側(cè)的模塊的地址都要改變。圖 3 表示了此種配置的改變。

圖 03

模擬量輸入和輸出通道地址總是成對分配，并且總是以偶數(shù)地址開始(AIW0, AIW2 和 AQW0, AQW2 等)。 如果模塊上只有一個實(shí)際接線通道，第二個通道也分配了地址，但不能使用。

圖 04

描述：

PROFINET - 自動化領(lǐng)域的以太網(wǎng)

PROFINET 是全球的工業(yè)自動化以太網(wǎng)，所安裝的節(jié)點(diǎn)數(shù)已超過 580 ¹⁾ 萬個。

PROFINET 通過加快生產(chǎn)、生差率和工廠可用性來推動公司的成功。

¹⁾來源：PROFIBUS 和 PROFINET 組織 (PI) ，2013 年版

產(chǎn)品優(yōu)勢一覽：

靈活性

由于產(chǎn)品生命周期越來越短，快速響應(yīng)和的流程便成為在全球市場上的競爭中獲勝的先決條件。

PROFINET 可確保工廠結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)中的zui高靈活性，并可用來實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的機(jī)器設(shè)備方案。例如，可以將式設(shè)備集成到相對不易訪問的。

IWLAN

PROFINET 還支持與工業(yè)無線局域網(wǎng)之間的無線通信，從而開創(chuàng)了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。例如，可以將這樣的易磨損技術(shù)替換，并可以采用自動引導(dǎo)車輛以及式操作員面板。

性

PROFIsafe 規(guī)范，已經(jīng)使用PROFIBUS 進(jìn)行了驗(yàn)證，可以在單個總線電纜上傳輸數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)，也能與PROFINET 組合使用。無需網(wǎng)絡(luò)組件即可實(shí)現(xiàn)故障通信；交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換的使用也無任何。另外，通過工業(yè)無線 LAN (IWLAN)，還可實(shí)現(xiàn)故障通信。

靈活的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

除了現(xiàn)有現(xiàn)場總線所具有的直線拓?fù)渫猓琍ROFINET 還可以采用星形、樹形和環(huán)形拓?fù)洹?通過采用有源網(wǎng)絡(luò)組件（如工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)和介質(zhì)轉(zhuǎn)換器）的交換技術(shù)，或通過將交換機(jī)功能集成到現(xiàn)場設(shè)備中，即可實(shí)現(xiàn)這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 這樣就會機(jī)器設(shè)備規(guī)劃的靈活性，并節(jié)約布線成本。

PROFINET 網(wǎng)絡(luò)的安裝無需任何專門知識，并且此網(wǎng)絡(luò)可與工業(yè)相關(guān)的全部要求。PROFINET 指南“布線和互連技術(shù)”為廠商和用戶提供了網(wǎng)絡(luò)安裝支持。根據(jù)具體的應(yīng)用，可以使用銅質(zhì)對稱電纜或者 RFI 屏蔽型光纖電纜。 使用、可靠耐用的式連接器（防護(hù)等級高達(dá) IP65/IP67），可以方便地連接不同生產(chǎn)商的設(shè)備。

由于設(shè)備中集成了交換機(jī)功能，因此可基于現(xiàn)有設(shè)備或工廠結(jié)構(gòu)來組態(tài)拓?fù)?。這可以極大地節(jié)省電纜布線費(fèi)用，并例如外部交換機(jī)等的組件數(shù)量。

開放式

PROFINET 是一種于供應(yīng)商的開放式 (IEC 61158/61784)， PROFIBUS 和 PROFINET 組織 (PI) 的支持。它代表著zui高度、開放式 IT 通信、網(wǎng)絡(luò)和同時實(shí)時通信。

由于具有開放性，PROFINET 為在工廠中實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一自動化網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)，所有機(jī)器設(shè)備都可與之相連。例如，通過使用網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換設(shè)備，也可以順利地使用 PROFIBUS 來集成工廠的現(xiàn)有部分。