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西门子系统升级改造方案

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附件2-1：项目总体方案设计模板

编号：

老线DCS系统升级改造

项目总体方案设计

项 目 类 别：升级改造

项 目 名 称： 老线DCS系统升级改造

申 报 单 位：山东海化股份有限公司纯碱厂

编 制 人 员：

负 责 人（签字）：

日 期：

中国海油山东海化集团

老线DCS系统升级改造项目总体方案设计表

项目背景 老线石焦、脱水、石灰配料系统为西门子系统，不能与原有的DELTAV系统通讯，严重制约了MES及先控系统的应用。

石灰配料系统运行已有13年，操作站、控制器老化严重，经常出现故障，且控制器型号厂家已经不生产，现已购买不到，已经无备件可用。

项目概况 1、 。为适应MES及先控系统的应用，需要对石焦、脱水、石灰配料系统接入DELTAV系统。

2、 石灰上料系统现在反应滞后，已不能适应生产需要，随着本次配料系统的改造，把配料与上料系统都改为西门子系统控制，提高其反应速度。老厂石灰窑上料系统的PLC 控制站使用多年需要升级与更换，3 台独立的操作员站及脱水系统的1 台工程师站/操作员站需升级至最新WinCC 操作系统，并通过OPC 的方式将数据上传至中控室OPC 数据站中 总体方案 1．老厂石灰窑上料系统的PLC 控制站一共3 套PLC，将PLC 更新为带PN 口的新

型CPU，每套CPU 带2 块16 点DI 卡，2 块16 点DO 卡以及2 块称重模块卡，两台上位机

系统版本升级从WinCC V6 升级到WinCC V7.3，并更换相应的计算机硬件；

2．脱水系统的1 台工程师站/操作员站硬件升级及至最新操作站，软件版本升级从

WinCC V6 升级到WinCC V7.3；

3．3 台独立的操作员站硬件升级及至最新操作站，软件版本升级从WinCC V6 升级到

WinCC V7.3，中控室设立一台OPC 数据站，组建光纤环网将3 台独立操作员站的数据通过

OPC 协议传输到中控室OPC 数据站，实现中控室对这3 套系统的远程监视

度计安排 序号 进度计划 时间节点 完成投资

1 2016.3月

2 2016.4月下旬

3 更新改造施工工程手续审批，及组织施工招标 2016.4月底

4 中标单位备件材料到货 2017.6月上旬

5 更新改造项目开工报告审批 2017.6月底

6 更新改造更换安装施工、试车 2017.7月

更新改造竣工验收报告审批 2017.9月上旬

8 更新改造费用结算 2017.12月中旬

金来源及

（概）算 资金来源：法人单位为本单位自筹，非法人单位为本单位上级法人单位拨款；正确选择指标、定额等，建安装部分要说明建筑安装施工做法，详细分解投资估（概）算。

施工内容及预算费用（总计约106.34万元，含施工费10万元）：

1、 老厂石灰窑上料系统（54.3万元）

2、 3台独立操作站及OPC通讯（32.04万元）

3、 脱水系统工程师站/操作站升级（10万元）

投资分解表

序号 项目 规格型号/结构 材质 单位 数量 重量（吨) 造价（万元） 备注单重 总重 单价 合价

合计 106.34

一 设备、材料 （一） 设备

（三） 电仪材料

负载电源 PS 307；120/230V

AC，

24V DC，10A 台 3 0.2 0.6

控制器 CPU 315-2 PN/DP 只 3 1.5 4.5

导轨 480 mm 只 3 0.1 0.3

前连接器 20 针，带螺钉触点 只 18 0.1 1.8

DI卡 6ES7321-1FH00 只 6 0.6 3.6

称重模块 7MH4950-1AA01 只 9 1 9

DO卡 6ES7322-1BL00 只 6 0.5 3

AI卡 6ES7331-7KF02 只 10 0.8 8

微型存储卡 2 MB 只 3 0.2 0.6

组态软件包 SIWAREX U 套 1 2 2

SCALANCE X208 只 1 0.3 0.3

SITOP PSU8200， 单相，24 V DC/20 A 只 2 0.3 0.6

SIMATIC STEP7

Standard V5.5

SP4 中文 套 2 5 10

WinCC RC 亚洲版升级包 从v6.2 升级到v7.3 套 2 4 8

WinCC RC 亚洲版升级包 v6.2 升级到v7.3 套 4 4 16

操作站 IPC3100(G3260,4G,

500G,DVD-RW,) 台 6 1 6

控制柜 2100*800*800 面 2 2 4

光纤交换机 SCALANCE X204-2 只 4 0.5 2

Profinet 电缆 米 100 0.01 1

Profinet 接头 (1pack=10piece) 个 2 0.02 0.04

多模光纤 米 20000 0.0005 10

光缆熔接及光端机尾纤等附 套 1 5 5

二 建筑安装费 8

2.1 施工费 8

三 其它费用

1.1 可研报告编制费

1.2 工程勘察设计费

1.3 监理费 1.4 安评费

1.5 能评费

1.6 环评费

…

益或果评价 工艺技术指标改进，节能降耗、经济效益详细测算及对比分析，安全、环保等效果评价。以下内容可根据项性质选择编制。

1、 主要工艺技术指标改进情况对比表

序号 指标名称 单位 无项目 有项目 对比 备注

1

2

……

2、 节能效果表及计算过程

序号 指标名称 单位 无项目 有项目 节能量 折标煤（吨） 备注

1 节能量

1.1 电耗

1.2 汽耗

1.3 煤耗

……

计算说明：

3、 减排效果表及计算过程

序号 指标名称 单位 无项目 有项目 减排量 备注 1 COD

2 SO2

3 氨氮

4 NOX

计算说明：

4、 经济效益测算表

序号

指标名称 单位 无项目 有项目 增效额 备注

1 收入

2 成本费用

2.1

2.2

……

3 利润

计算说明：

其它效果评价：

结论 升级改造完成后，可达到如下效果：

1. 减少DCS系统故障率，提高生产效率

2. MES、先控系统实现全厂覆盖

3. 提高石灰上料精准度，有利于稳定生产

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西门子变频器改造以及GL150变频器在高炉鼓风机中的应用

西门子变频器改造以及GL150变频器在高炉鼓风机中的应用

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西门子变频器改造以及GL150变频器在高炉鼓风机中的应用

作者：于大彭 单立伟

来源：《科技创新导报》2019年第10期

摘 要：本文介绍了西门子公司的中压变频器SIMADYN D在高炉鼓风机控制系统中的应用以及由SIMADYN D向GL150的升级改造，并阐述了GL150控制系统的基本结构和运行特点，各个部位设备的实现功能，以及两个系统的区别，阐述一台GL150变频器控制两台电动鼓风机，实现“一拖二的”应用，以及改造后的应用效果。

关键词：GL150 SIMADYN D 升级改造 区别

中图分类号：TF321 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0052-02

大型高炉炼铁鼓风机采用超大型同步电动机传动取代透平传动，已成为当今世界炼铁装备发展的趋势。这得益于电力电子技术及微电子技术、计算机技术的发展，成功地利用交-直-交变频器。解决了超大型同步电动机的软启动问题，平滑启动功率只需电动机功率的25%左右，从而避免了同步机异步启动时对电网难以承受的冲击。平滑的启动过程经过200s左右将加速到准同步速度即95%额定转速，然后并入电网，拉入同步运行。

1 升级原因

2008年投产以来，SIMADYN D系统在启动电动鼓风机中表现的非常稳定，但进入2013年以来，集中出现了大量的故障，尤其是变频器内部板卡损坏，严重影响了炼铁高炉的稳定运行。直到系统改造之前，运行平稳。但由于SIMADYN D控制系统备件已经不生产，需要从国外采购，并且难以买到，对运行中的控制系统存在安全隐患，一旦控制系统板卡出现故障，将难以恢复。基于上述原因，我厂计划对原有控制系统进行升级改造。

2 系统配置

2.1 励磁控制系统

PLC s7-300：是整个系统的控制中心，负责启停逻辑、运行逻辑、信号监控和多种保护。

基于亚龙YL335B设备生产线的智能化升级改造

基于亚龙YL335B设备生产线的智能化升级改造

基于亚龙YL335B设备生产线的智能化升级改造

摘要：YL335B是大赛设备也是自动生产线安装与调试课程实训装备，其按控制器分有三菱PLC和西门子PLC两种，在技能竞赛和教育教学作用突出[1]，但是随着科技进步，工业自动生产线的集成度提高，生产线多以西门子S71200、1500为主的中端控制器为主流，而且要求博途编程仿真软件为数字孪生机电一体化仿真提供条件，相对于以前的S7200在编程和调试更加便捷，性价比高，在工业生产、技能大赛得到广泛应用，本论文对我院购置三菱系统的YL335B自动生产线实训考核装备进行智能化改造设计与实施。

关键词： 西门子PLC 智能化 升级改造

一、设备概述

YL335B为我院的自动生产线安装与调试的教学设备，主要由伺服定位的输送单元、变频调速的分拣单元、还有气动执行机构为主的供料单元、加工单元和装配单元组成，输入输出单元接口采用磁性开关、光电开关、接近开关、继电器、电磁阀等，控制器采用5个FX3U的三菱PLC，PLC之间采用RS485通信、人机界面采用TPC7062KS。其外观如图1-1所示。

图1 YL335B 实物图

二、制定方案 1.改造目标

采用一个西门子S71215 PLC通过Modubus TCP协议,新增5个艾莫迅远程IO模块替换原有三菱PLC，实现原有设备各单元的电气回路、气动回路控制功能正常，改造后满足自动化生产线安装与调试和机电一体化虚拟调试MCD课程，提高设备利用率。

2.改造方案

（1）主要内容

改造内容包括控制系统的电源设计、通信控制网路、电路连接、气动回路控制、变频调速和伺服定位等几方面。

（2）关键技术

改造主要解决问题有PLC与远程IO通信模块的搭建，变频调速的分拣单元和伺服定位的分拣单元程序设计；产线各模块之间的协同控制。

3.改造步骤

（1）通信控制网路设计

西门子S71215采用Modubus TCP协议通过8口TPLink交换机与各工作单元和触摸屏通信，硬件结构如图2所示，从而完成数据交换。

膨胀机西门子S5 PLC系统改造

膨胀机西门子S5 PLC系统改造

２ＯＯ７年８月　第３Ｏ卷第４期　舷　Ｓｃａｌｅ　Ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｕｓ　Ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ　Ｉｎｄｕｓ　Ａｕｇ．２００７　Ｖｏ】．３０　Ｎｏ．４　

膨胀机西门子Ｓ５　ＰＬＣ系统改造　

朱凌云　

（中石油兰州石化分公司电仪事业部，甘肃兰州，７３００６０）　

摘要通过膨胀机控制系统的升级改造，设备故障率与维护成本降低，且消除了停产的风险，提高了生产　

的自动化程度。对于正常生产缺少备件的用户来说，Ｓ５升级Ｓ７是一种切实可行的方法，值得借鉴。　

关键词膨胀机控制系统改造优点　

１　８５　ＰＬＣ系统现状分析　

中石油兰州石化公司化肥厂是由日本东洋公　

司承建的进口装置，１９９７年建成投产。空分装置　

采用林德公司工艺技术和设备，膨胀机是空分装　

置的重要设备。其主要作用是将来自氮压机二段　

的氮气经增压机加压，冷却后进入循环换热器。　

在循环换热器中被冷却后抽出，然后经过膨胀机　

前过滤器、快关阀以及膨胀机喷嘴，最后推动膨胀　

机叶轮旋转对外做功，气体温度、压力降低，同时　

有少量（大约６％～７％）被液化，经分离器分离　

后，液体部分送到低压塔做为少量回流液。气相　

部分则进入换热器复热，最后进人中压氮总管。　

２台膨胀机是德国Ａ　Ｉｕｓ　ＣＯＰＣＯ公司生产　

的离心式压缩机，互为备用。控制系统由德国西　

门子公司２套ＳＩＭＡＴＩＣ　Ｓ５　ＰＬＣ和４台ＨＢ控制器　

组成，分别完成膨胀机监测、控制、逻辑和安全保　

护等功能，２台人机界面ＭＰ３０．Ａ中任意一台对膨　

胀机进行监测和控制。ＳＩＭＡＴＩＣ　ｓ５系列ＰＬＣ是　

德国西门子公司２Ｏ世纪８０年代推出的小型可编　

程序控制器，采用结构紧凑的模块化设计，性能可　

靠。　

随着使用时间的延长，控制系统各类故障不　

断出现。软硬故障都出现过，故障产生的原因和　

部位也较为多样。２００１年，设备大检修膨胀机控　

制系统下电，待上电后，电源、ＣＰＵ模块、Ｉ／Ｏ等模　

块各指示灯正常，输入信号正常但指示不正确。　

经检查后认为程序出错，取出ＥＰＲＯＭ，清空ＲＡＭ　

合成PLC系统升级改造

合成PLC系统升级改造

合成PLC系统升级改造

摘要：合成氨装置（可编程逻辑控制器）PLC系统由S5-135U升级改造为S7-400H系统。解决了老系统严重老化的问题，实现了技术的飞跃。保证了装置的安全稳定运行。

关键词：PLC；升级；冗余；容错

1、背景介绍

我厂始建于1987年，1990年投产，合成氨装置的联锁保护系统采用了当时十分先进的西门子公司的S5-135U系统，经过十多年的运行，该系统渐渐达到了其寿命年限。按照电子产品平均故障发生率所示：

图1

该系统逐步进入了故障高发期。在04年一年时间内便发生了四次由于PLC系统硬件故障导致全厂停车事故。同时，系统备件也越来越难订。因此系统升级改造势在必行。

2、老系统组成及升级策略

合成氨联锁保护系统由三部分组成，第一部分是合成氨主装置部分，包括03、04、05、08、10、81、82、84等单元联锁保护、辅锅点火控制及11单元顺控。第二部分是压缩厂房合成装置五大机组联锁系统，包括01、02、07、09、85机组等装置联锁保护系统。第三部分是脱盐水部分，包括A/B/C三个系列制水顺控程序等。压缩PLC与主控PLC之间采用点对点方式进行通讯。主控PLC又与DCS控制系统建立通讯联合控制相关设备。

由于老系统是西门子公司产品，本着同一家公司，其各系列产品相互之间一脉相承，设计理念相同，相关附件不用更换可以直接在新系统中使用等诸多有利因素，新系统选用了西门子公司现在最先进的S7-400H系统。

同时，由于整个PLC联锁保护系统组成复杂，各部分相对独立的特点。制定了相对稳妥可靠的升级策略，大体分为三步走：第一步，先从当时故障发生率最高的压缩PLC系统开始，利用04年大修的机会对其进行升级改造，以积累经验，同时拆下来的老系统可以作为其它两部分的备件。节省投资。第二步，借助压缩改造积累的经验，利用06年大修机会，对主控部分进行改造，保证其升级过程可靠稳定。同时积累顺控程序重新编写调试经验。第三步，利用08年大修机会，对水处理三个系列PLC系统进行升级。最终完成全部的升级改造任务。