特价销售西门子PLC

湖南嘉普云自动化设备有限公司

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水泥取材于石灰石，经加工炼制成广泛使用的建筑材料用于城市建设。在环境污染日益严重的今天，水泥行业因高耗能和粉尘污染而被诟病，节能减排已成为行业可持续发展的核心主题，且看西门子如何助力华润水泥将该主题付诸实施。

将颗粒状的石灰石送入原料磨，加入粘土质原料、以及少量的校正原料磨成成分合适、质量均匀的生料；生料进入回转窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的熟料；熟料加入适量石膏，视不同的品种还会加入一定量的混合材，共同进入水泥磨磨细，制成可供建筑使用的水泥。这一历程即水泥生产的“两磨一烧”过程，也是华润水泥旗下水泥企业的主要生产流程。

华润水泥属国家ZD支持的大型水泥企业集团之一，是华南地区具竞争力的水泥和商品混凝土供应商，在ZG水泥行业中具有重要地位，其业务区域分布于广东、广西、福建、海南、山西、云南、贵州、内蒙古及港澳等地。近年来，华润水泥携手西门子，将西门子“管理节能+工艺节能+ 设备节能”的综合节能理念贯穿于水泥生产中，广泛采用能源管理系统、DCS、高低压变频器、电机和齿轮箱减速机等西门子产品和解决方案，实现了立磨循环风机、窑头窑尾排风机、高温风机等大型设备的节能，不断为水泥生产过程的能耗“减负”，将水泥行业的节能减排绿色梦想带进现实。

在横跨广西、广东两省的西江流域，华润水泥旗下的封开、平南和贵港等生产基地中就演绎了华润水泥与西门子共创节能佳绩的故事。

为原料运输搭建一座高架桥

水泥原料中约80%的成分是石灰石，分布于石灰岩矿丰富的山区。华润水泥（封开）有限公司的石灰石矿场位于距离生产基地63公里的山区，若使用汽车运输原料，其成本约为11.3万元/天，这将带来巨大的运输及能耗成本。

经过周密规划，华润封开水泥在石灰石矿场和生产基地之间建设了一条运输皮带廊，横卧在封开的崇山峻岭中，好像一座架在群山之间的蓝桥，又像一挂瀑布，浑然天成。皮带廊全程规划为52公里（一期40公里已建成运行），相当于北京三环路的全长，通过卫星也清晰可见，堪称水泥行业世界之。皮带廊为全密封双线设计，单条皮带运力为2500 t/h，年运输能力达到1000万吨，两条皮带可完全6条5000t/d生产线的需求。

要让40公里的皮带廊带着5000多吨的物料运转起来，需控制不同节点的电机同步运行。为了保障稳定运输，皮带廊被分为3大段，均采用Simatic PCS 7控制系统，皮带上不同节点装有张力传感器，控制系统根据张力反馈，通过变频器调节整各部分电机的转速，可以让皮带在15分钟内快速启动。皮带廊平稳运行后大速度可达4.95m/s，石灰石从矿场运输到厂区只需短短两个小时。在西门子技术的协助下，皮带廊低成本GX运转，与汽车运输相比，每年节约费用1.79亿元，节约燃油1.4万吨，减排二氧化碳4.2万吨，成为华润封开水泥的骄傲。

高压变频让风机轻松变速

为了防止污染，“两磨一烧”的过程是在相对封闭的空间里进行的，生产效果极大依赖于高压风机的协助：从生料的搅拌、选取，到水泥窑中的煅烧、煤粉的添加，以及后期产品输送，都离不开风机的作用。

图：西门子PCS7 应用于在华润封开水泥

敏锐的华润人在这里找到了节能空间。水泥生产随着工况和产量的不同需要进行风量调节，若没有变频器，电机只能全速运行，势必造成资源浪费。西门子的工程师们熟知水泥的生产工艺，为华润封开水泥20台需要调速的风机全部配备了罗宾康高压变频器，使其可按照工艺要求灵活调节风量，杜绝了能源浪费。

图：西门子罗宾康变频器应用于华润封开水泥

华润封开水泥电气主管兰留阳见证了公司使用的自动化技术不断革新的历程。谈到使用变频器前后的变化，兰工竖起拇指：“变频器让风机开停机更平稳，对电机和电网的冲击小，为公司的节能减排带来了巨大收益。仅2012年的4台循环风机变频改造，节能率就达到22%，每年节省电费 1000多万元。”

余热发电带来可观效益

水泥生产的成本中煤的消耗占60%，主要用于煅烧过程，在这其中产生了大量的热能，华润人自然也不会轻易让这些热能白白流失。为了挖掘更多的节能空间，2007年华润平南水泥采用西门子Simatic PCS 7为控制“大脑”，建设了一套余热发电系统。

该余热发电项目装机容量达9MW，建成后发电量占该熟料水泥生产线总用电量的1/3，年可节约标准煤3万多吨，减排二氧化碳约5万吨以上，并能回收和循环利用水泥窑废气，提高水泥生产线的整体资源利用水平。在平南余热发电项目带动下，华润水泥不断优化余热发电技术，在此基础上形成了自主创新的技术并同行。

透明用能成就节约先锋

在节能意识驱动下，华润水泥将节能领域从技术层面拓展到管理方式的创新上。当时，系统各部分能耗都需要用人工抄表的方式记录，再换算成单位产品的能耗。这种方式效率低、误差大，且结果滞后，难以实时指导生产。实现能耗实时监测并随时调整生产方式，是华润水泥人梦寐以求的事情。

西门子Simatic B.Data能源管理系统给出了整体的解决方案。 Simatic B.Data不仅能做到实时记录系统各部分的用电量，还具备能效分析、耗能预测、潜在节能点查找等功能，并可将监控分析结果用简单易懂的图表直观显示在屏幕上。华润水泥是国内家采用西门子SIMATIC B.Data能源管理系统的水泥行业用户。2012年华润水泥和西门子合作的我国水泥行业套Simatic B.Data能源管理系统落户华润水泥（贵港）有限公司，公司助理总经理唐第天说：“Simatic B.Data系统让我们对能源的使用有了更直观的了解，对工艺调整有很大帮助，是节能的有力工具。”

华润水泥坚持用节能实践改变人们的偏见：节能是种态度，需要细致入微的观察和改进，关键在于企业有没有这种意识。华润水泥鼓励每个员工通过自己的智慧，从微小的改变做起，为公司节能做努力。

借助西门子的解决方案，华润水泥改变了水泥生产企业高耗能、高污染的形象。在国家大力推进水泥行业节能增效背景下，华润水泥与西门子将继续携手，利用西门子百年技术所积淀的成果，以综合节能理念持续引领水泥行业“减负”之路。

1. 概述
串口模块ET200S 1SI（订货号：6ES7 138-4DF01-0AB0）是一款用于ET200S上的串口模块，支持两种软件协议（ASCII和3964(R)），通过接线区分可支持三种硬件接口（RS232C、RS422和RS485）。
在Step 7硬件组态中选择模块时，硬件目录中有以下六种版本的模块：
? ASCII （4B）
? ASCII（8B）
? ASCII（32B）
? 3964(R) （4B）
? 3964(R) （8B）
? 3964(R) （32B）
4/8/32字节代表数据传输的吞吐率大小，字节数越大，吞吐率越大，即数据传输越快，但是在ET200S机架上占用的I/O存储区也越多，如果从传输速率考虑，选择32B快，如果从占用的I/O区小考虑，选择4B占用少，根据具体应用要求选择。
模块信息及指示灯含义，如下图1所示。

图1 模块指示灯含义

RS232C、RS422和RS485三种接口通讯的终端模块端子分配和电缆连接，如下图2/3/4所示。

图2-1 RS232C接口终端模块端子分配

图2-2 RS232C接口终端模块电缆连接

图3-1 RS422接口终端模块端子分配

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图3-2 RS422接口终端模块电缆连接

图4-1 RS485接口终端模块端子分配

图4-2 RS485接口终端模块电缆连接

注意：RS485接口内部已经短接，不需要外部短接处理，只要直接连接1，2，8。

2. 软件环境

2.1 STEP7 V5.4 SP5
用于编写S7-300/400程序，此软件需要从西门子购买，本文档中的部分代码使用Step7 V5.4 SP5的软件编写。

2.2 ET200S 1SI 串行接口模块的功能块
STEP 7 软件中不包含ET200s 1SI模块做串口通讯的功能块，需要单独安装一个软件，然后在Libraries下才有ET200sSI的库，功能块可供通讯调用，该软件从以下的链接下载。25358470

2.3 串口调试器
第三方提供的串口调试工具，可以从互联网上免费下载，可用于测试串口通讯。

3. 硬件列表和接线

3.1 硬件列表

表1 硬件设备

3.2 硬件接线示意图
以RS232C的方式接线为例说明，1 Si 模块按照RS232C的接线方式连接到电脑的232口，连接示意图如下所示。

图5 硬件结构和接线示意图

4.组态设置和编程

4.1 组态和配置

1．打开STEP7，点击File->New...创建一新项目，项目名称为et200s ASCII。

图6新建项目对话框

2．用鼠标右键点击项目名称，选择Insert New Object->SIMATIC 300 Station，更改站的名称为 317-2PN/DP ，如下图7所示。

图7 插入S7-300站

3. 在硬件组态中按订货号和硬件安装次序依次插入机架、CPU和ET200S标准从站模块，如下图8所示，注意所选串行接口模块为32字节的1SI ASCII （这里仅考虑数据传输的吞吐率，不考虑占用的I/O存储区的大小）。

图8组态硬件

4．双击1 SI ASCII 模块，点击Parameter选项，配置串口通信 参数。

图9 参数分配

本例中，“Interface”设为RS232C接口，勾选断线诊断，流量控制：无。通信波特率：9.6kb/s，数据位：8位，停止位：1位，奇偶效验：无，字符延迟时间：4ms，其他的参数都采用默认设置。注意：设定的参数要和通讯伙伴的相 同。

部分参数说明：

1．接口的选择

图10 接口设置

三种接口中：RS232C和RS422接口可以选择“断线检测”和“数据流量控制” 的功能， RS485/422可以设置“接收线路的初始化状态”。
2．字符桢的格式：支持10位和11位的字符桢格式，包括数据传输的波特率，数据位，停止位和奇偶校验位。
3．接收字符桢结束判断条件

图11 结束判断条件

On expiration of character delay time: 以固定的字符延迟时间为每帧数据的结束方式；
On receipt of end-of-text character: 以结束字符作为每帧数据的结束方式；
On receipt of fixed number of characters: 以固定的字符长度作为每帧数据的结束方式。

4．缓冲区处理方式

图12 缓冲区设置

Dynamic Message frame buffer：如果勾上，模块就可以缓冲多个不同长度的消息；
Prevent message frame buffer overwrite：如果勾上，防止接收到的新消息覆盖缓冲区中的消息桢，这可以防止丢失以前接收到的消息桢；
Delete receive buffer during CPU startup：如果勾上，当CPU的工作模式从STOP切换到RUN（CPU启动）时，模块的接收缓冲区自动清空。
更多关于串口接口模块的组态和参数设置，请参考手册《ET 200S 串行接口模块》第2.9章节的内容，手册链接：9260793

4.2 编程

4.2.1 PLC侧编程

1．程序调用：从库Libraries -> ET200s SI -> ET200S Serial Interface -> ET200s SI中调用功能块，调用发送 FB3（S_SEND）和接收 FB2（S_RCV），并为其分配背景数据块分别为DB30和DB20，将块参数LADDR设为硬件组态中1 SI模块的起始逻辑地址256。

图13 ET200S串口模块的逻辑地址

2．创建发送数据块DB1和接收数据块DB2

图14发送/接收数据块DB1/DB2

3．调用发送功能块
ET200S 1SI 的发送功能块FB3 S_SEND 的参数设置见下表2。

表2 FB3 S_SEND 的参数定义

图15 在程序中调用FB3 S_SEND

4．调用接收功能块
ET200S 1SI的接收功能块FB2 S_RCV的参数设置见下表3。

表3 FB2 S_RCV的参数定义

图16 在程序中调用FB2 S_RCV

4.2.2 PC机参数设置
参数分配：串口选择COM1（默认），传输波特率为9.6Kb/s， 8位数据位，无校验，1位停止位，这些参数要和ET200s中1SI ASCII模块设置一致，同时将串口调试软件打开。

图17 串口调试软件参数设置

4.3 通讯测试

1．ET200S 1SI发送数据，调试软件接收数据
首先将硬件配置和程序下载到PLC，将DB1中前10个字节设为十六进制的01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 ，然后将FB3的M0.0从FALSE置成TRUE，ET200S将发送数据10个字节数据，可以从串口调试软件的接收字符窗口中看到收到的数据（十六进制），结果如下图18所示。

图18 ET200S 1SI发送数据调试软件接收数据测试结果

2．调试软件发送数据，ET200S 1 SI接收数据
首先将硬件配置和程序下载到CPU中，将FB2的M0.1设为TRUE，使能ET200S 接收。在PC机的串口软件打开，在发送字符输入窗口输入16进制数据1122334455667788 9900，然后点击“手动发送”按钮发送数据，则在PLC侧DB2的前10个字节能接收到数据，接收的长度为10，测试结果如下。

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