PR6426/010-110
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：祖巧麗
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隨著工業(yè)企業(yè)自動化技術的發(fā)展，PLC (Programmable Logic Controller,又稱可編程控器)，以其可靠性、靈活性、優(yōu)良的性能價格比、使用方便等特點在工業(yè)控制領域迅猛發(fā)，得到了越來越廣泛的應用。
石油焦是鋁電解用碳素陽極生產(chǎn)的主要原料。石油焦轉(zhuǎn)運系統(tǒng)，是把貯存在倉庫中的石油焦，經(jīng)過破碎篩分處理成滿足煅燒需要的原料，輸送到煅前料倉。由于該系統(tǒng)邏輯控制點多、自動化程度高、上下游設備間關聯(lián)度大，所以選用PLC進行自動控制，并設立上位機進行全系統(tǒng)監(jiān)控。本文著重討論PLC在系統(tǒng)中控制功能的實現(xiàn)和上位機監(jiān)控界面的開發(fā)。
1 工藝介紹
石油焦轉(zhuǎn)運站系統(tǒng)主要由天車抓料系、破碎篩分系、提升系、分料輸送系、收塵系組成。用來滿足煅燒窯系統(tǒng)煅前日用料倉物料供給。主要抓料天車、調(diào)速皮帶、破碎機、篩分機、輸送皮帶、斗式提升機、分料擋板等設備組成。其中破碎篩分系、提升系是兩套系統(tǒng)，破碎篩分系統(tǒng)可以一備一用，也可以同時工作；提升系實現(xiàn)設備一備一用。工藝流程簡圖見下圖1.
圖1石油焦轉(zhuǎn)運站工藝流程簡圖
2 控制系統(tǒng)設計及實現(xiàn)
2.1 SLC500的特點
SLC500模塊化可編程控制器及輸入輸出模塊由羅克韋爾自動化公司生產(chǎn)，產(chǎn)品目錄號為1746和1747系列。該系列產(chǎn)品采用框架式結構，為在不同的工業(yè)現(xiàn)場使用提供了同樣穩(wěn)定可靠的平臺。SLC500系統(tǒng)構成處理器、輸入輸出模塊和相關外部設備。處理器功能強大、使用靈活，并有各種內(nèi)置通訊方式和不同容量的內(nèi)存供用戶按需選擇。根據(jù)用戶的實際需要，輸入輸出模塊可以非常方便的擴展。同時羅克韋爾自動化提供了便捷的內(nèi)置通訊接口、種類豐富的第三方模塊、簡單方便的基于Windows平臺的編程軟件。因而SLC500成為當前市場上zui為流行的中小型PLC之一。
2.2 硬件配置
基于SLC的上述特點，本系統(tǒng)采用了美國羅克韋爾自動化公司的SLC505 PLC。系統(tǒng)所需的輸入/輸出配置是：開關量輸入100點；開關量輸出50點；模擬量輸入5點；模擬量輸出2點；在適當考慮余量的基礎上，實際的硬件配置如下：
⑴ CPU選用1747-L551；
?、?8塊開關量輸入，共16×8=128點；4塊開關量輸出，共16×4=64點；1塊模擬量輸入，共8×1=8點；1塊模擬量輸出，共4×1=4點；
?、?nbsp;兩個機架，分別是10槽和7槽；
?、?nbsp;交換機一臺
?、?nbsp;上位監(jiān)控操作員站一個
?、?nbsp;工程師站一個
2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲
上位機通過RSLINX軟件，建立與PLC的，可以通過RS232和以太網(wǎng)任意一種通訊方式通訊。本控制系統(tǒng)中，上位機監(jiān)控操作員站通過以太網(wǎng)借助交換機與PLC進行通訊，設置工程師調(diào)試接口，同時交換機預留和其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換和通訊的端口。網(wǎng)絡拓撲圖見下圖2.
監(jiān)控軟件RSview-SE安裝在上位監(jiān)控計算機，開發(fā)出工藝流程界面，通過以太網(wǎng)一方面把設備的狀態(tài)點取上來，在流程界面上顯示；另一方面把操作員發(fā)出的操作命令送到PLC，進而通過PLC的輸出驅(qū)動相應的設備做出動作響應。
圖2 石油焦轉(zhuǎn)運站系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲圖
2.4 控制系統(tǒng)設計
通過PLC程序完成石油焦轉(zhuǎn)運自動控制系統(tǒng)，結合上位監(jiān)控操作員站，在主控室實現(xiàn)對現(xiàn)場各個設備、工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、調(diào)整。
在程序設計中，考慮上、下游設備之間的關聯(lián)性，設計了相關的連鎖保護，下游設備不運行，上游設備無法啟動；代表電機電流大小的4~20mA信號通過模擬量輸入模塊采集進PLC，送給監(jiān)控界面顯示，控制調(diào)速皮帶速度的控制信號從監(jiān)控軟件寫到PLC，再轉(zhuǎn)換成4~20mA的標準模擬信號控制皮帶調(diào)速。
在這個系統(tǒng)中有以下幾個需要注意、影響整個系統(tǒng)平穩(wěn)運行的關鍵問題點：
2.4.1 實現(xiàn)系統(tǒng)設備在線切換控制
根據(jù)工藝設計要求，兩套篩分系統(tǒng)、兩個分料擋板和兩臺斗式提升機必須可以在線切換控制，即如果其中一套（臺）設備出現(xiàn)故障，操作人員可以在不停料的情況下，立即把另外一套（臺）設備加入流程控制，出故障的設備退出流程檢修。
設計的程序中考慮了在切換系統(tǒng)時，系統(tǒng)上、下游流程繼續(xù)運行，新進入流程的和即將退出流程的設備有一個時間段是同時運行，具體的參數(shù)需要根據(jù)實際情況進行整定。這樣能確保退出流程的設備里的物料能夠*排出，新進入流程的設備不會造成堵料。
2.4.2 自動停車保護
從安全角度考慮，在輸送皮帶兩側(cè)安裝了拉繩開關。在斗式提升機的入口和出口處，安裝了堵料報警開關。在設計程序時，編制了如下的保護。
如果有人不小心摔到皮帶上或者違犯規(guī)定穿越（跨、鉆）正在運行的皮帶碰到拉繩開關，系統(tǒng)會立即停車，并發(fā)出聲光報警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動。
一旦斗式提升機的入口或者出口出現(xiàn)堵料，堵料開關動作，系統(tǒng)會立即停車，并發(fā)出聲光報警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動。
在設計PLC程序時，把兩個煅前日用料倉的高限報警信號引到PLC程序，一旦煅前日用料倉料位超過高限報警，操作人員沒有發(fā)現(xiàn)，程序會自動保護性的停止系統(tǒng)。
2.4.3 收塵器的脈沖振打控制
石油焦轉(zhuǎn)運系統(tǒng)中有三個收塵器，為了延長脈沖閥的使用壽命，在咨詢廠家技術參數(shù)的基礎上，設計了收塵器收塵布袋脈沖振打控制的PLC程序。根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，在設計的PLC程序中采用定時器和計數(shù)器，精確地控制收塵器收塵布袋的脈沖振打時間和振打間隔時間，讓脈沖閥按照固定的順序依次振打。
3 上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設計
3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特點
RSview-SE作為Rockwell Software人機界面軟件產(chǎn)品家族的一員，支持諸如安全、畫面、報警、操作和報警記錄、趨勢等等HMI的核心功能，為企業(yè)提供集成的一體化的監(jiān)控方案，為目前市場主流的上位機監(jiān)控軟件之一，廣泛應用于冶金、化工、石油、食品、建材、水處理等領域，深受廣大用戶喜愛。它主要有如下特點：
基于網(wǎng)絡的分布式監(jiān)控、共用的開發(fā)環(huán)境- RSview Studio、增強的羅克韋爾自動化優(yōu)選連接方案、直接I/O數(shù)據(jù)關聯(lián)、透明的數(shù)據(jù)集成、畫面對象的VBA支持、數(shù)據(jù)通訊的冗余熱備、集成了Windows安全。
3.2 監(jiān)控系統(tǒng)設計
正是看中了RSview-SE的上述優(yōu)點，本設計選用RSVIEW-SE上位機監(jiān)控軟件來實現(xiàn)石油焦轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的操作員上位機監(jiān)控。RSVIEW-SE提供了強大的項目組態(tài)功能，項目設計者可以利用現(xiàn)有的圖形庫，建立自己的圖形對象，其模塊化的設計方法，大大提高了項目開發(fā)效率。
上位機監(jiān)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)工藝流程圖畫面和PC操作臺畫面。在操作臺界面上，設計了所有的操作按鈕，防止誤操作，相關的按鈕進行了集中放置；考慮到操作的方便性，部分設備設計了單動按鈕。在工藝流程圖界面上，為了能形象的反映現(xiàn)場設備的運行狀況，采用動、靜結合，不同的顏色表示不同的狀態(tài)以及平面和立體相結合的方式，建立上位機畫面。操作人員可以實時監(jiān)視和控制整個工藝流程的設備運行狀況、主要工藝參數(shù)，并可方便的在畫面間切換。
在畫面上設計了設備的狀態(tài)，系統(tǒng)啟動前，按壓試燈按鈕，不滿足啟動條件的設備會出現(xiàn)紅燈閃爍，這樣檢修人員就直接到對應的設備出檢查處理，節(jié)約故障查找時間，提高效率。
4 結束語
該系統(tǒng)自2004年8月設計調(diào)試完成并投入運行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，運行可靠，使用方便，自動化程度高，降低了定崗人員編制，提高了企業(yè)的工作效率；而且該系統(tǒng)具有一定的安全保護能力，受到了用戶的好評。同時該系統(tǒng)在現(xiàn)場維護，設備調(diào)整和程序修改方便都體現(xiàn)了較強的*性，因此具有很好的推廣應用價值。
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