西门子自动化产品在湿法冶金中的应用

穆杨

【摘要】本文描述了采用SIEMENS S7系列PLC及其模块和WinCC画面组态软件等自动化产品实现湿法冶金工艺流程及其辅助系统的自动化控制。硬件设计中，主控制系统采用S7-400高性能CPU，辅助系统采用S7-300中小型CPU。网络拓扑结合工业以太网和PROFIBUS DP现场总线进行主控制系统与辅助系统、上位监控站、分布式I/O站通信。利用WinCC画面组态软件实现了模拟量及生产设备运行状态的实时监控和预置工艺参数等功能。

【关键词】工业以太网；湿法冶金；分布式I/O；PID调节

Abstract：This paper introduces the Hydrometallurgy Process and the Subsystem Automation Control which is realized by SIEMENS S7 series CPU and its modules and WinCC HMI software etc. During hardware configuration， the Main System used S7-400 high-performance CPU， the Subsystem used S7-300 small and medium CPU. Network topology combined with Industrial Ethernet and PROFIBUS DP Field Bus for the Main System and the Subsystem， HMI station， Distributed I / O station communication. And functions with the Analog and the Running Status of production equipment real-time monitoring and process parameters presetting are obtained in WinCC HMI software.

Key Words：Industrial Ethernet Hydrometallurgy Distributed I/O PID Adjustment

一、项目简介

1.企业简介

某集团公司采用创新的高纯钒生产技术工艺和先进的环保技术，实现五氧化二钒（V2O5）、三氧化二钒（V2O3）、偏钒酸钾（KVO3）等高纯高流动性钒系列产品的产业化生产。项目建成投产后，总体技术工艺达到国际先进水平，生产规模和条件在國际同业中占有重要地位，为生产航空级合金、全钒液流储能电池、高端催化剂等产业提供原料，带动国内行业发展，占据国际市场重要份额。

二、控制系统的结构和配置

1.控制系统结构

本项目的控制系统分为管理优化系统、上位监控系统、主系统和子系统四部分。

2.项目网络拓扑结构

项目系统共分三层网络：第一层网络：管理级以太网。第二层网络：工业以太网。第三层网络：Profibus现场总线。

三、系统完成的控制功能和重难点实现

本项目中采用工业以太网和Profibus现场总线相结合的网络架构。

根据现场数据量大，需要数据的传输速率高，传输距离远等实际情况，在实际设计中，采用工业以太网通讯。选用S7-400系列的443-1通信模块作为主系统的通讯接口，子系统选用S7-300系列的 343-1通信模块作为子系统的通讯接口。由于子系统传输距离远，需要光纤传输，而且与主系统通讯的设备数量众多，为保证数据传输的稳定性，故选用提供12个网口和2个光口的西门子工业以太网数据交换机212-2实现数据交换。本项目中要求设置管理优化工作站，而且主系统要与其公司内部的OA（办公自动化）系统相连接，搭建企业网络平台，造成出现多种不同的物理介质通讯，故原设计中采用ISO通信协议，通过MAC地址实现的工业以太网无法满足要求。因此，根据实际情况，采用TCP/IP通信协议，通过IP地址重新搭建工业以太网，很好的实现了项目中建立企业网络平台这一目标。上位监控系统选用支持TCP/IP通信协议的网卡实现与主系统通讯。

四、项目运行情况

本系统自2010年2月投入运行以来，运行稳定、可靠。直观丰富的HMI画面和完善的工艺参数设定，为生产操作、工艺流程监控和优化提供了极大的方便和有力的依据，有效地缓解了现场操作工一直以来工作强度高的问题，提高了企业的生产管理效率和综合水平。该系统设计合理、结构严谨，运行方案灵活先进，从本质上保证了各个生产工序的衔接和安全稳定运行，大大提高了生产现场自动化控制水平，收到了预期的效果。

五、应用体会

通过湿法冶金控制系统的设计、实施，进一步加深了我们对西门子公司工业自动化系统的理解，体会到了SIEMENS产品的稳定可靠，总结了许多SIEMENS产品的应用心得。

参考文献

[1] Automation System S7-400 Module Specifications，2004.

[2] SIMATIC S7-400 Programmable Controller Instruction List，2000.

[3] SIMATIC 分布式I/O设备 ET200M，2008.

[4] SIMATIC 工业通讯产品目录，2007.

[5] 深入浅出WinCC V6.0，2004.

[6] SIMATIC HMI WinCC V6.2 Getting Started，2006.