西门子S7400PLC在冶金材料输送车上的设计及应用

张振明

（邯钢集团邯宝公司焦化厂，河北 邯郸 056000）

在冶金厂的日常生产中，冶金炉的金属材料运输车担负着材料装卸的任务，是金属材料进入热炉的最后一道工序，一旦运输车出现装空炉事故，不但延误生产、减少冶金生产产量、影响冶金质量，从而造成冶金热炉温度的不均衡。冶炼过程中出现不同程度损坏，严重时造成停产修炉，给生产带来很大不便。为了杜绝金属材料运输车装空炉事故的发生，迫切需要一种防止运输车出现装空炉事故的报警装置，以保证生产的顺利进行。

1 金属材料运输车出现的问题

材料运输车以下两种情况下易出现装空炉事故：①装车料斗在进行金属材料受料时，没有将料斗装满，导致在料斗内材料质量不足，出现螺旋空转，引发装空炉事故。②装车料斗内有杂物，在装料车螺旋口形成堆积，造成螺旋口内部无料。

因装料车操作工人在装配过程中无法直观的观察下口是否下料，以上两种情况，人员操作后螺旋给材料计数器开始计数，实际并无料粉装炉，仅给料螺旋空转，造成一种正在下料的假象，从而引起冶金热炉装空炉事故。

2 设计思路

通过分析、和现场实际实验，发现由给料电机带负载同空载电流不相同，是不是可以通过这一特点设计通过对电流不同进行报警来提示装料情况。

冶金厂装料车使用的是西门子S7400系列PLC，通过对程序的研究，我们可以通过程序设计，利用PLC对给料电机的电流监控，数据进行对比，进行判断，再通过PLC输出报警，外部加装蜂鸣器进行提示，就能很好的解决上述问题，同时在人机界面上设计画面闪烁提示，双重报警提示操作人员装料运输情况，人员发现后现场确认，避免装空炉事故的发生。

3 设计详述

3.1 调用变频器电流

通过PLC与变频器的通讯获取给料电机运行电流，以1#给料变频器为例，源程序如图1所示。

3.2 设定报警程序

通过在生产实践中得出装料车给料电流为：

（1）高速下料时，螺旋给料电机的电流在25A～30A之间。（2）低速下料时，螺旋给料电机的电流在20A～25A之间。（3）空载试车，螺旋给料电机的电流在18A～20A之间。

因此选当给料变频器工作电流低于20A时，进行报警，1#给料变频编写程序如图3，图4。M56.0是1#给料高速状态判断、M501.1是1#装料口装料开始状态判断、DB11.DBW264是变频器检测到电机实际电流、M524.0是装料异常。当1#给料高速给定，1#给料变频器启动，若此时的变频器的电流小于20A则M524.0导通，则Q25.1（紧急和连锁蜂鸣器）输出24V电压。

3.3 报警器外部线路设计

PLC输出点Q25.1（紧急和连锁蜂鸣器）通过外部线路连接到司机操作台上的蜂鸣器，如图5蜂鸣器工作外部电路。-16HL1是司机室操作台上的蜂鸣器，-MD30上40号端子对应输出Q25.1。当Q25.1为高电平时，蜂鸣器报警。

图2 鸣蜂外部工作电路

3.4 WinCC画面报警

WinCC操作画面通过画面组态同PLC程序中的M524.0（1#装料口异常）相连接，当1#装料口异常M524.0导通时，人机操作画面中的装料画面将弹出“确认1#是否下料”并进行黄红间断闪烁，在视觉上对工作人员起到了提示报警的作用。如图3WinCC画面报警（2#、3#、4#给料画面同理）。

图3 Wicc画面报警

3.5 系统调试

以上防装空炉设计在备用装料车安装完成后，进行试车，将1#装料斗内的金属材料排净，模拟装料过程，装料车开始对位装料，给料电机高速启动后，给料变频器检测实际给料电流并经DP通讯线路传输至PLC系统，并赋值给DB11.DBW264，经过CPU判断程序运算，当DB11.DBW264小于空载电流20A时，输出装料异常M524.0，M524.O接通，PLC输出点Q25.1接通，经外部线路接通蜂鸣器-16HL1，蜂鸣器-16HL1鸣响，同时工控机画面上用提示文本以红黄两种颜色闪烁，提示操作人员1#给料异常，确认1#装料口是否下料。装料结束后，工作人员操作走行主令走车，走行条件无释放，按下故障确认按钮后，走行正常。对2，3，4#给料口试车均可以实现视听报警及走行连锁。调试正常后，以上防装空炉系统投入正常运行。

4 结论

进行完此防装空炉系统的改造后，运行一直稳定，有效的防止装空炉事故，证明了此项目自主设计的成功性。

邯宝冶金厂热炉防装空炉系统全部利用常用的自动化部件（西门子S7-400，西门子变频器，WinCC人机界面）等就可实现装料车防装空炉系统的自主设计，在冶金装料系统是一种非常值得推广的技术。它创新性的利用装料负载与空载电流的不同，设计出完整的一套视听报警系统，能很快的发现解决出现的突发问题，能有效的防止装空炉事故的发生，有效实用的保证装聊车系统的平稳，安全运行。