西门子模块总代理商-黔西南州地区

检测仪表是控制系统的「眼睛」，执行仪表是控制系统的「手足」，大量 实践表明，控制系统的总体可靠性主要取决于检测与执行仪表。本方案的关 键仪表或部件全部采用的国外品牌产品，如压力变送器、差压变送器、 电磁流量计、热电阻温度变送器、气动阀定位器、非接触式在线测温仪等， 其他则采用国产精品，其中许多都是我方多年使用并且证明是高度可靠的产 品。在满足工艺要求和控制系统要求的前提下，本方案的仪表选型尽可能一 致，以便尽量减少备件种类和数量。现场安装的仪表具备防水、防潮、防振 等功能，生产现场安装的仪表的防护等级达到 IP65 以上。主要测控仪表的 配置如下。 （1）压力变送器。 压力变送器采用西门子公司的产品，两线制，24VDC 供电，4～20mA 信号，带有表头、过程连接件等安装配件，检测点由导压管取压，压力变送 器安装在容易观察和维护的地方。 （2）差压变送器。 差压变送器采用西门子公司的产品，两线制，24VDC 供电，4～20mA 信号，带有表头，过程连接件等安装配件，差压变送器安装在容易观察和维 护的地方，由导压管取压。被测介质为氧气的差压变送器经脱油脱脂处理。 （3）电磁流量计。 电磁流量计采用西门子公司的产品，一体式结构，24VDC 供电，4～ 20mA 信号，提供实时流量、累计流量等显示功能，带有法兰、接地环等安 装配件。 （4）德尔塔巴流量计。 采用德尔塔巴流量计对氧气和压缩空气的流量进行在线检测。德尔塔巴 流量计由德尔塔巴传感器、差压变送器、安装配件等组成，可根据传感器压 力差、气体压力、气体温度以及德尔塔巴传感器的出厂参数，计算气体的体 积流量和质量流量。德尔塔巴传感器比孔板流量计安装方便，仅需在管道上 开一个小孔即可安装。为了安装方便，本方案采用法兰式德尔塔巴传感器。 德尔塔巴传感器通过导压管与差压变送器连接。差压变送器为西门子公司产 品，两线制，24VDC 供电，4～20mA 信号。检测氧气的差压变送器要求脱 油脱脂。

传统的仪表显示及调节系统采用数显表及DCS集散控制系统进行显示及过程调节。所施工的炼铁单位高炉炼铁系统环境条件恶劣，自动化系统应用简单，原仪表显示采用小型DCS系统，采用调节器调节电动调节阀，由于原DCS系统老化导致系统极不稳定，仪表显示不准且不稳定，原工控机经常无端死机，严重影响了正常的生产，不得不采用数显表临时显示。厂家要求改换新的自动控制系统，好不用DCS系统。鉴于西门子PLC S7-300 系统的普遍应用，我们建议用户改用PLC 代替原来的DCS。
                        
 PLC S7-300自动化系统架构

　该公司380 m3炼铁高炉自动化控制系统包括上料卷扬、高炉本体、布袋除尘与热风炉共四个子系统，现场仪表包括压力、温度、流量、物位等50多个点。

　　系统采用西门子PLC S7-314作为控制器，通过配电器进行压力、流量、液位等信号的隔离，接入模拟量输入模块进行实时数据的采样，通过CPU的程序进行数据处理转换为数字量（工程量）再与工控机的变量进行连接，在工控机的监控画面上进行显示。通讯采用MPI协议，PLC 通过PC/MPI适配器电缆进行与上位机的通讯。工控机监控软件采用WINCC V6.0。操作系统采用bbbbbbs2000 版，编程软件采用西门子STEP7 V5.4。
                        
　　值班室放置工控机及PLC控制柜一套。工程师可以根据实时曲线和历史曲线及相应生产指标之间规律，确定重要参数区域，进行工艺分析判断，高效地得到技术分析结果，以便寻求到高炉生产过程工艺参数的佳范围和各参数间的佳组合，从而大限度地挖掘高炉潜力，不断改善技术经济指标。

3 系统实现方法及抗干扰分析
                        
　　仪表信号为模拟小电流信号，由于原系统未做接地处理，动力电缆和信号电缆在一个电缆桥架内敷设，压力、流量、液位等4耀20mA电流信号原先经过配电器进入DCS系统，技术人员在拆除原线路后重新接线时未通过配电器连接到PLC模块，导致隔壁的上料卷扬变频器启动后，使工控机上的信号时有时无甚至变化幅度很大，其中对温度信号的影响不大。
                        
　　3.1 干扰原因
                        
　　经过对系统的综合分析，引起干扰原因一般有以下方面。
                        
　　1）电磁感应也就是磁耦合。信号源与仪表之间的连接导线、仪表内部的配线通过磁耦合在电路中形成干扰。如变压器、交流电机、高压电网等周围存在交变磁场的干扰。解决方法是将导线远离这些强电设备、动力网，调整走线方向及减小导线回路面积，采用双绞线等。
                        
　　2）静电感应也就是电的耦合。当把信号线与动力线平行敷设时，由于动力线到两根信号线的距离不相等，所以分布电容也不相等，从而在两根信号线上产生电位差，有时能达到几十mV甚至更大，特别是高频设备及整流变频设备的高频干扰。
                        
　　解决方法是采用绞合线或将动力和信号线分开。
                        
　　3）振动导线在磁场中运动时，会产生感应电动势，因此在振动的环境中把信号导线固定是很有必要的。
                        
　　4）不同地电位引入的干扰接地方式不同，以及不同的地区都会引入干扰，针对系统特点，采取适当的接地方法。
                        
　　

在设计和功能方面，可自动切换输入电压范围的 SIMATIC ET 200SP PS 单相负载电源与 SIMATIC ET 200SP 完美匹配。SIMATIC 部件和电源采用统一的插入式端子技术进行接线。24 V 电源为接口模块、工艺模块和通信模块以及数字量或模拟量输入/输出等 ET 200SP 系统部件供电。通过全面认证（如 UL、或 GL），可以通用。由于具有超扁型设计，这种电源也非常适合安装在现场的紧凑式控制箱内。

设计

• ET 200SP 安装在 DIN 导轨上 SIMATIC ET 200SP 部件的左侧

• 可以将各模块直接并排安装；
  例外：SIMATIC ET 200SP 部件具有安装在左侧的 PROFINET 连接器 → 需要使用 5 mm 隔片

• 三个单独的负载电路连接器方便了调试与维护

• 诊断 LED 灯用于指示“输出电压 24 VDC 正常”。

• On/off 开关用于隔离更换 SIMATIC ET 200SP 模块

通过自动范围切换，连接到所有单相 50/60 Hz 电网 (85 V...132 V/170 V...264 V)

• 可调输出电压用来补偿电压降

• 短时间电源缓冲

• 信号触点用于在控制器中进一步处理“输出电压 24 V DC 正常”

• 电流监控器用于进一步处理控制器中存在的电能消耗

• 输出电压 24 VDC，稳压，防短路，防断路

• 可并联两个电源以提高性能

• 效率高达 90%

• 温度范围 -30 °C…+60°C/70 °C，带降额

• 具有出色的过载特性，可方便地连接具有较高电源要求的负载

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.2 干扰的抑制方法
                        
　　干扰的抑制方法主要有以下三种。
                        
　　1）消除噪声源如变频器就是大的噪声源，并且未作接地处理，实现起来很麻烦。
                       
　　2）破坏干扰途径如信号导线的扭绞减小串模干扰；采用屏蔽层把信号导线包起来隔断各种场的干扰，并且屏蔽层必须接地；对于变化速度很慢的直流信号可以在仪表的输入端加入滤波电路，以减小混杂信号的干扰；对于共模干扰通常采取的措施是将二次仪表与地绝缘，信号源在系统处接地，信号回路在系统处单点接地，信号屏蔽层接地点靠近系统地点接地；采用信号隔离器或配电器等进行隔离以减小地电位不同的影响。
                        
　　3）软件措施修改计算机程序中的滤波时间或采用软滤波等措施。
                        
　　对现场系统运行过程中的干扰通过屏蔽接地、信号接地、修改滤波时间、加装滤波电容等使干扰问题有所改善，后还通过加配电器进行隔离后，干扰去除。