西門子S7400PLC在冶金材料輸送車上的設計及應用

張振明

（邯鋼集團邯寶公司焦化廠，河北 邯鄲 056000）

在冶金廠的日常生產中，冶金爐的金屬材料運輸車擔負著材料裝卸的任務，是金屬材料進入熱爐的最后一道工序，一旦運輸車出現裝空爐事故，不但延誤生產、減少冶金生產產量、影響冶金質量，從而造成冶金熱爐溫度的不均衡。冶煉過程中出現不同程度損壞，嚴重時造成停產修爐，給生產帶來很大不便。為了杜絕金屬材料運輸車裝空爐事故的發生，迫切需要一種防止運輸車出現裝空爐事故的報警裝置，以保證生產的順利進行。

1 金屬材料運輸車出現的問題

材料運輸車以下兩種情況下易出現裝空爐事故：①裝車料斗在進行金屬材料受料時，沒有將料斗裝滿，導致在料斗內材料質量不足，出現螺旋空轉，引發裝空爐事故。②裝車料斗內有雜物，在裝料車螺旋口形成堆積，造成螺旋口內部無料。

因裝料車操作工人在裝配過程中無法直觀的觀察下口是否下料，以上兩種情況，人員操作后螺旋給材料計數器開始計數，實際并無料粉裝爐，僅給料螺旋空轉，造成一種正在下料的假象，從而引起冶金熱爐裝空爐事故。

2 設計思路

通過分析、和現場實際實驗，發現由給料電機帶負載同空載電流不相同，是不是可以通過這一特點設計通過對電流不同進行報警來提示裝料情況。

冶金廠裝料車使用的是西門子S7400系列PLC，通過對程序的研究，我們可以通過程序設計，利用PLC對給料電機的電流監控，數據進行對比，進行判斷，再通過PLC輸出報警，外部加裝蜂鳴器進行提示，就能很好的解決上述問題，同時在人機界面上設計畫面閃爍提示，雙重報警提示操作人員裝料運輸情況，人員發現后現場確認，避免裝空爐事故的發生。

3 設計詳述

3.1 調用變頻器電流

通過PLC與變頻器的通訊獲取給料電機運行電流，以1#給料變頻器為例，源程序如圖1所示。

3.2 設定報警程序

通過在生產實踐中得出裝料車給料電流為：

（1）高速下料時，螺旋給料電機的電流在25A～30A之間。（2）低速下料時，螺旋給料電機的電流在20A～25A之間。（3）空載試車，螺旋給料電機的電流在18A～20A之間。

因此選當給料變頻器工作電流低于20A時，進行報警，1#給料變頻編寫程序如圖3，圖4。M56.0是1#給料高速狀態判斷、M501.1是1#裝料口裝料開始狀態判斷、DB11.DBW264是變頻器檢測到電機實際電流、M524.0是裝料異常。當1#給料高速給定，1#給料變頻器啟動，若此時的變頻器的電流小于20A則M524.0導通，則Q25.1（緊急和連鎖蜂鳴器）輸出24V電壓。

3.3 報警器外部線路設計

PLC輸出點Q25.1（緊急和連鎖蜂鳴器）通過外部線路連接到司機操作臺上的蜂鳴器，如圖5蜂鳴器工作外部電路。-16HL1是司機室操作臺上的蜂鳴器，-MD30上40號端子對應輸出Q25.1。當Q25.1為高電平時，蜂鳴器報警。

圖2 鳴蜂外部工作電路

3.4 WinCC畫面報警

WinCC操作畫面通過畫面組態同PLC程序中的M524.0（1#裝料口異常）相連接，當1#裝料口異常M524.0導通時，人機操作畫面中的裝料畫面將彈出“確認1#是否下料”并進行黃紅間斷閃爍，在視覺上對工作人員起到了提示報警的作用。如圖3WinCC畫面報警（2#、3#、4#給料畫面同理）。

圖3 Wicc畫面報警

3.5 系統調試

以上防裝空爐設計在備用裝料車安裝完成后，進行試車，將1#裝料斗內的金屬材料排凈，模擬裝料過程，裝料車開始對位裝料，給料電機高速啟動后，給料變頻器檢測實際給料電流并經DP通訊線路傳輸至PLC系統，并賦值給DB11.DBW264，經過CPU判斷程序運算，當DB11.DBW264小于空載電流20A時，輸出裝料異常M524.0，M524.O接通，PLC輸出點Q25.1接通，經外部線路接通蜂鳴器-16HL1，蜂鳴器-16HL1鳴響，同時工控機畫面上用提示文本以紅黃兩種顏色閃爍，提示操作人員1#給料異常，確認1#裝料口是否下料。裝料結束后，工作人員操作走行主令走車，走行條件無釋放，按下故障確認按鈕后，走行正常。對2，3，4#給料口試車均可以實現視聽報警及走行連鎖。調試正常后，以上防裝空爐系統投入正常運行。

4 結論

進行完此防裝空爐系統的改造后，運行一直穩定，有效的防止裝空爐事故，證明了此項目自主設計的成功性。

邯寶冶金廠熱爐防裝空爐系統全部利用常用的自動化部件（西門子S7-400，西門子變頻器，WinCC人機界面）等就可實現裝料車防裝空爐系統的自主設計，在冶金裝料系統是一種非常值得推廣的技術。它創新性的利用裝料負載與空載電流的不同，設計出完整的一套視聽報警系統，能很快的發現解決出現的突發問題，能有效的防止裝空爐事故的發生，有效實用的保證裝聊車系統的平穩，安全運行。