西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8型号介绍

西门子模块6ES7231-7PB22-0XA8型号介绍

   一、系统概述

    转炉冶炼是整个冶金工业中非常重要的一个的环节，现代转炉的自动化生产主要包含着转炉本体、氧及供气设备、副测试装置、底部供气装置、受铁设备、废钢装料设备、副原料上料及投料设备、汽化冷却余热回收设备、一次煤气除尘及煤气回收设备、二次除尘设备以及铁合金加料设备等。

    该系统对氧气顶吹转炉全部生产过程进行全面监视、控制和管理，对所有生产过程参数进行实时监控、记录、自动报表打印。通过使用该套控制系统，操作人员可以全面了解生产过程实时参数，准确把握转炉温度及炭含量、出钢时间及溅渣护炉效果，并可及时调节氧压、冷却水流量等参数，从而可大幅度地提高生产质量和生产效率，并可事故隐患。

    二、系统功能描述

    (1)采集转炉炼钢过程数据，通过网络在监控上位机上显示;

    (2)对重要炼钢过程数据，如果超出正常范围，输出报瞥给电气或氧PLC，做出相应的处理;

    (3)实现对氧气系统的主氧流量，副氧流量。烘烤氧进行自动调节和统计;

    (4)实现对汽化系统的汽包水位进行自动调节;

    (5)实现对设备冷却水系统的炉裙冷却水流量，炉圈冷却水流量、氧插人冷却水进行自动调节;

    (6)实现底吹系统的氮气、氮气自动切换，对7个支管进行自动调节;

    (7)实现除尘系统喉口的控制。

    三、系统原理

    转炉控制系统共分为三级别：生产管理级别、过程控制级、基础自动化级别。基础自动化控制部分采用PLC，主要负责对转炉炼钢进行数据采集、顺序控制、监控操作、数据通讯；过程控制级由一台服务器、一台交换机、三台工作站以及五台工业控制计算机构成，主要用于转炉冶炼控制、设备维护、数据统计并收集由化验室送进来的试样数据；生产管理级主要用于下达生产任务和生产指标，实现对冶金全过程的参数计算和优化、数据和质量跟踪、生产顺序控制和管理。

    五台PC机分别是:一台氧系统监控站，它连接到DH+网，主要用来操作和监控氧联锁;两台汽化除尘系统监控站，它连接到DH+网，主要用来监控汽尤系统、除尘烟气系统和设备冷却水系统的过程参数以及设备状态;一台原料监控站，它连接到以太网，主要用来操作和监控下料过程;一台数据报表工作站，它连接到以太网，实时记录炼钢过程的耗氧t及各种原料数据，供故障分析和成本核算使用。

    四、系统配置

    本系统的控制机采用研祥工控整机构成，IPC-810B加固型4U机箱满足工业现场的要求，5台整机在每个转炉分别完成是本体控制、加料控制、成化化验、汽化冷却、报表管理功能，内置P4级FSC-1713VNA（B）主板，采用Inbbb865芯片组，超线程技术，双通道内存。在现场PLC与上位机之间的通信方式可以采用上位连接方式和网络连接方式。整机配置：

    机箱：IPC-810B/6113LP4/7271AT

    主板：FSC-1713VNA（B）

    配件：P43.0/512M/160G

    五、系统评价

    该系统的自动控制水平较高，配置灵活，功能齐全，操作方便，系统投入运行以后，预计可获得如下控制水平：终点命中率提高6%～8%，炉龄增加10%～15%，减少废钢，矿石消耗2%，减少氧气用量5%～7%，直接出钢率提高0.6%，按上述几项指标进行计算，年直接经济效益可达数百万元，增加了公司生产效益，确保了钢水质量

 1、工业以太网技术发展现状

    工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术，在技术上与商用以太网（即IEEE802.3标准）兼容。产品设计时，在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、可靠性、抗干扰性、本质安全性等方面能满足工业现场的需要。

    EtherNet过去被认为是一种“非确定性”的网络，作为信息技术的基础，是为IT领域应用而开发的，在工业控制领域只能得到有限应用，这是由于：（1）EtherNet的介质访问控制（）层协议采用带碰撞检测的载波侦听多址访问（CSMA/CD）方式，当网络负荷较重时，网络的确定性不能满足工业控制的实时性要求；（2）EtherNet所用的接插件、集线器、交换机和电缆等是为办公室应用而设计的，不符合工业现场恶劣环境要求；（3）在工厂环境中，EtherNet抗干扰（EMI）性能较差，若用于危险场合，以太网不具备本质安全性能；（4）EtherNet不能通过信号线向现场设备供电问题。随着互联网技术的发展与普及推广，EtherNet传输速率的提高和EtherNet交换技术的发展，上述问题在工业以太网中正在迅速得到解决，并使EtherNet全面应用于工业控制领域成为可能。目前工业以太网技术的发展体现在以下几个方面：

    （一）通信确定性与实时性工业控制网络不同于普通数据网络的*大特点在于它必须满足控制作用对实时性的要求，即信号传输要足够快和满足信号的确定性。实时控制往往要求对某些变量的数据准确定时刷新。由于EtherNet采用CSMA/CD方式，网络负荷较大时，网络传输的不确定性不能满足工业控制的实时要求，故传统以太网技术难以满足控制系统要求准确定时通信的实时性要求，一直被视为“非确定性”的网络。

    然而，快速以太网与交换式以太网技术的发展，给解决以太网的非确定性问题带来了新的契机，使这一应用成为可能。首先，EtherNet的通信速率从10M、100M增大到如今的1000M、10G，在数据吞吐量相同的情况下，通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小，即网络碰撞机率大大下降。其次，采用星型网络拓扑结构，交换机将网络划分为若干个网段。EtherNet交换机由于具有数据存储、转发的功能，使各端口之间输入和输出的数据帧能够得到缓冲，不再发生碰撞；同时交换机还可对网络上传输的数据进行过滤，使每个网段内节点间数据的传输只限在本地网段内进行，而不需经过主干网，也不占用其它网段的带宽，从而降低了所有网段和主干网的网络负荷。再次，全双工通信又使得端口间两对双绞线（或两根光纤）别同时接收和发送报文帧，也不会发生冲突。因此，采用交换式集线器和全双工通信，可使网络上的冲突域不复存在（全双工通信），或碰撞机率大大降低（半双工），因此使EtherNet通信确定性和实时性大大提高。（二）稳定性与可靠性传统的EtherNet并不是为工业应用而设计的，没有考虑工业现场环境的适应性需要。由于工业现场的机械、气候、尘埃等条件非常恶劣，因此对设备的工业可靠性提出了更高的要求。在工厂环境中，工业网络必须具备较好的可靠性、可恢复性及可维护性。为了解决在不间断的工业应用领域，在极端条件下网络也能稳定工作的问题，德国Hirschmann、美国卓越TSC等公司专门开发和生产了工业以太网交换机等产品，安装在标准DIN导轨上，并有冗余电源供电。

腐蚀和磨损是危害石油石化工业生产的严重问题。据调查，我国石油石化工业每年因磨损和腐蚀所造成的直接经济损失达数亿元。我国石油工业中的管道、储罐、油井套管等设施的腐蚀和磨损情况，随着我国油气田开发年限和设备使用年限的增长越来越严重；而我国石化工业中，随着进口高含硫的炼制，设备的腐蚀问题同样日益严重。所以，因腐蚀和磨损对设备安全稳定运行带来的不利影响会越来越突出，迫切需要提高石油石化工业中开采和加工设备的耐磨性和耐蚀性。

对磨损、腐蚀造成零件失效的研究表明，这些失效大都发生在材料表面3-4。利用表面工程的技术手段对材料表面进行处理，改善材料的表面性能，会有效地延长零件使用寿命，因此，表面工程在石油石化工业中具有重要地位。

热喷涂技术是表面工程中重要的表面处理技术，它是指在保持零件本体材料原有性能的基础上，通过在其表面制备一层具有优越性能的覆盖层，赋予零件表面耐磨损、耐腐蚀、耐高温、抗氧化、抗疲劳等多种性能。采用热喷涂技术的*大优势是能够以多种方法制备出优于本体材料性能的表面功能薄层，其厚度仅为结构尺寸的几十分之一，却使零件具有了比本体材料更高的耐磨性、抗腐蚀性和耐高温等性能。即使采用性能优异的贵重、稀有元素，也不会显著增加成本。此外，热喷涂技术还能直接针对许多贵重零部件的失效原因，实行局部表面强化、修复、预保护，以达到延长使用寿命或重新恢复使用价值的目的。所以，采用热喷涂技术的经济效益和社会效益是十分巨大的。

二、热喷涂技术的特点及其常用方法

热喷涂技术是通过火焰、电弧或等离子体等热源，将某种线材或粉末状的材料加热至熔化或半熔化状态，并加速形成高速熔滴，喷向基体，在其上形成覆盖层。这种覆盖层称为喷涂层。

与其他表面涂层技术相比，热喷涂技术具有以下特点：

（1）方法多样。热喷涂方法多达十几种，为制备涂层提供了多种手段

（2）涂层基体材料不受限制。热喷涂可以在几乎所有固体表面制备涂层，如金属材料、无机材料（玻璃、陶瓷）和有机材料（木材、布、纸）等。

（3）喷涂材料的种类选择范围广泛。几乎所有的金属、合金、陶瓷、塑料等都可以作为喷涂材料。

（4）被喷涂物体的尺寸、大小和形状不受限制。既可对大型设备进行大面积喷涂，也可对工件的局部进行喷涂。既可喷涂零件，又可对制成后的结构进行喷涂。

（5）可赋予普通材料以特殊的表面性能。可使材料满足耐磨、耐蚀、抗高温氧化、隔热、密封等特殊性能要求，达到节约贵重材料，提高产品质量，满足多种工程和尖端技术的需要。

（6）涂层厚度较易控制。薄者可为几十微米，厚者可为几毫米。

（7）。经济效益显著。

由此可见，热喷涂技术具有工艺灵活、适用性强、易于推广、经济及其他工艺所不能替代的特点，在表面工程中占据着重要地位。

目前，在生产实践中应用比较广泛的方法主要有火焰喷涂（包括线材火焰喷涂、粉末火焰喷涂、爆炸喷涂、超音速火焰喷涂）、等离子喷涂和电弧喷涂。

三、热喷涂技术在石油石化工业中的应用现状1、修复石油机械

随着先进制造技术及设备工程学的不断发展，制造与维修将越来越趋于统一，“维修”已被赋予了更广泛的含义。1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生，并称为“重新制造”。重新制造所需能源约为制造新品的20%~60%，价格只有新品的40%~60%。许多采用热喷涂技术处理过的旧零部件，其性能要优于新品。

石油钻机等设备中一些大功率曲轴，油田使用的各种重型车辆、拖拉机、柴油机的曲轴等磨损后均可采用热喷涂技术进行修复。如可采用电弧喷涂3Cr13涂层或等离子喷涂陶瓷涂层来修复。这样既可显著降，又能延长设备使用寿命，尤其是可有效解决进口设备的修复问题。还可采用热喷涂方法恢复加工超差零部件或强化耐磨件表层。

油田使用的各类泵的柱塞、缸套、叶轮等零件均可采用多种热喷涂方法进行修复。如可采用超音速火焰喷涂WC-12Co或等离子喷涂Al2O3等来修复和强化，也可采用电弧喷涂1Cr13钢丝进行修复。采用热喷涂技术修复后的柱塞使用寿命高于表面淬火柱塞，略低于工作表面喷焊镍基合金的柱塞。对于一些大直径柱塞，由于变形而无法采用喷焊进行修复时，热喷涂则不失为一种无变形、的*佳修复方法。国内曾修复一个12吨的柱塞，喷涂层重达33公斤，涂层作封孔处理后，使用性能优于新柱塞，而成本只有新柱塞的1/4。油田注水泵电动机及炼油、盐化系统使用的大功率电动机转子，可采用热喷涂技术对其磨损的轴颈部位进行修复。

2、提高机械零件的耐磨性

炼油厂的催化裂化装置，一般采用气能量回收系统。但由于烟气轮机是在带有固体催化剂微粒及有腐蚀介质的高温烟气流下工作，其动、静叶片等零部件易受冲蚀，其使用寿命只有2~12个月。而采用等离子喷涂技术在动、静叶片表面喷涂合金粉末，可提高动、静叶片的抗冲蚀磨损性能，从而延长烟气轮机的使用寿命。

3、喷涂石油机械零件

耐磨耐蚀球阀：对于工作在温度达540℃，压力达140MPa的含有腐蚀性砂浆的管道中的金属座球阀，应用超音速火焰喷涂WC-Co涂层、Cr2C3-NiCr涂层、Fe-Cr-Ni-Mo涂层或WC-Ni涂层，可大幅度改善球阀的耐腐蚀和耐冲蚀性能，提高使用可靠性和寿命。抽油杆：为了适应腐蚀油井生产的需要，美国用AISI431不锈钢材料生产了不锈钢抽油杆，该抽油杆的特点是耐腐蚀性好，但成本较高。为了节约成本，美国ContinentalOilCompany利用AISI316不锈钢粉末，对API的C级和D级抽油杆进行了等离子喷涂，制成了喷涂不锈钢抽油杆，该抽油杆也具有防腐性能，但成本比不锈钢的要便宜。抽油泵柱塞：国内对油井抽油泵柱塞加工的一般方法有：表面镀铬、化学镀镍-磷和表面喷焊镍基合金。目前，热喷涂陶瓷涂层作为一种新的处理工艺已被用来制造抽油泵柱塞。采用热喷涂技术在柱塞表面喷涂87%Al2O3+13%TiO2的陶瓷材料形成陶瓷涂层。用这种方法制造的抽油泵柱塞。在含砂井中的运行时间可达两个多月。其寿命为传统工艺所制造柱塞的两倍。钻头：爆炸喷涂WC-Co涂层成功地用于钻头，提高了钻头的抗磨损、抗腐蚀和抗冲蚀能力，也可采用等离子喷涂工艺在人造金刚石钻头表面制备复合合金涂层。

4、容器、管道和塔的防腐

油田使用的塔、罐、管道可采用电弧喷涂铝、锌、不锈钢等涂层防腐或采用火焰喷塑防腐。杜邦、联合化工、壳牌等公司在反应发生器内壁已大量使用线材喷涂不锈钢、司太立合金、钼和钛合金。采用等离子喷涂、超音速火焰喷涂、电弧喷涂均可解决油田用各种锅炉管道的腐蚀和冲蚀问题。