隨著工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)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(jià)格比、使用方便等特點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域迅猛發(fā)，得到了越來越廣泛的應(yīng)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(yùn)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(diǎn)多、自動(dòng)化程度高、上下游設(shè)備間關(guān)聯(lián)度大，所以選用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，并設(shè)立上位機(jī)進(jìn)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(shí)現(xiàn)和上位機(jī)監(jiān)控界面的開發(fā)。
1 工藝介紹
石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)、篩分機(jī)、輸送皮帶、斗式提升機(jī)、分料擋板等設(shè)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(shí)工作；提升系實(shí)現(xiàn)設(shè)備一備一用。工藝流程簡圖見下圖1.
圖1石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)站工藝流程簡圖
2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
2.1 SLC500的特點(diǎn)
SLC500模塊化可編程控制器及輸入輸出模塊由羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)，產(chǎn)品目錄號(hào)為1746和1747系列。該系列產(chǎn)品采用框架式結(jié)構(gòu)，為在不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用提供了同樣穩(wěn)定可靠的平臺(tái)。SLC500系統(tǒng)構(gòu)成處理器、輸入輸出模塊和相關(guān)外部設(shè)備。處理器功能強(qiáng)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(shí)際需要，輸入輸出模塊可以非常方便的擴(kuò)展。同時(shí)羅克韋爾自動(dòng)化提供了便捷的內(nèi)置通訊接口、種類豐富的第三方專用模塊、簡單方便的基于Windows平臺(tái)的編程軟件。因而SLC500成為當(dāng)前市場(chǎng)上最為流行的中小型PLC之一。
2.2 硬件配置
基于SLC的上述特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用了美國羅克韋爾自動(dòng)化公司的SLC505 PLC。系統(tǒng)所需的輸入/輸出配置是：開關(guān)量輸入100點(diǎn)；開關(guān)量輸出50點(diǎn)；模擬量輸入5點(diǎn)；模擬量輸出2點(diǎn)；在適當(dāng)考慮余量的基礎(chǔ)上，實(shí)際的硬件配置如下：
⑴ CPU選用1747-L551；
⑵ 8塊開關(guān)量輸入，共16×8=128點(diǎn)；4塊開關(guān)量輸出，共16×4=64點(diǎn)；1塊模擬量輸入，共8×1=8點(diǎn)；1塊模擬量輸出，共4×1=4點(diǎn)；
⑶ 兩個(gè)機(jī)架，分別是10槽和7槽；
⑷ 交換機(jī)一臺(tái)
⑸ 上位監(jiān)控操作員站一個(gè)
⑹ 工程師站一個(gè)
2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?span lang="EN-US">
上位機(jī)通過RSLINX軟件，建立與PLC的聯(lián)系，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(jī)監(jiān)控操作員站通過以太網(wǎng)借助交換機(jī)與PLC進(jìn)行通訊，設(shè)置工程師調(diào)試接口，同時(shí)交換機(jī)預(yù)留和其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊的端口。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見下圖2.
監(jiān)控軟件RSview-SE安裝在上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，開發(fā)出工藝流程界面，通過以太網(wǎng)一方面把設(shè)備的狀態(tài)點(diǎn)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(jìn)而通過PLC的輸出驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備做出動(dòng)作響應(yīng)。
圖2 石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
通過PLC程序完成石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)合上位監(jiān)控操作員站，在主控室實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備、工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、調(diào)整。
在程序設(shè)計(jì)中，考慮上、下游設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)了相關(guān)的連鎖保護(hù)，下游設(shè)備不運(yùn)行，上游設(shè)備無法啟動(dòng)；代表電機(jī)電流大小的4~20mA信號(hào)通過模擬量輸入模塊采集進(jìn)PLC，送給監(jiān)控界面顯示，控制調(diào)速皮帶速度的控制信號(hào)從監(jiān)控軟件寫到PLC，再轉(zhuǎn)換成4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)控制皮帶調(diào)速。
在這個(gè)系統(tǒng)中有以下幾個(gè)需要注意、影響整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵問題點(diǎn)：
2.4.1 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備在線切換控制
根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，兩套篩分系統(tǒng)、兩個(gè)分料擋板和兩臺(tái)斗式提升機(jī)必須可以在線切換控制，即如果其中一套（臺(tái)）設(shè)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(tái)）設(shè)備加入流程控制，出故障的設(shè)備退出流程檢修。
設(shè)計(jì)的程序中考慮了在切換系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)上、下游流程繼續(xù)運(yùn)行，新進(jìn)入流程的和即將退出流程的設(shè)備有一個(gè)時(shí)間段是同時(shí)運(yùn)行，具體的參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行整定。這樣能確保退出流程的設(shè)備里的物料能夠完全排出，新進(jìn)入流程的設(shè)備不會(huì)造成堵料。
2.4.2 自動(dòng)停車保護(hù)
從安全角度考慮，在輸送皮帶兩側(cè)安裝了拉繩開關(guān)。在斗式提升機(jī)的入口和出口處，安裝了堵料報(bào)警開關(guān)。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，編制了如下的保護(hù)。
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(yùn)行的皮帶碰到拉繩開關(guān)，系統(tǒng)會(huì)立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復(fù)位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動(dòng)。
一旦斗式提升機(jī)的入口或者出口出現(xiàn)堵料，堵料開關(guān)動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復(fù)位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動(dòng)。
在設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)，把兩個(gè)煅前日用料倉的高限報(bào)警信號(hào)引到PLC程序，一旦煅前日用料倉料位超過高限報(bào)警，操作人員沒有發(fā)現(xiàn)，程序會(huì)自動(dòng)保護(hù)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(yùn)系統(tǒng)中有三個(gè)收塵器，為了延長脈沖閥的使用壽命，在咨詢廠家技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的PLC程序中采用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，精確地控制收塵器收塵布袋的脈沖振打時(shí)間和振打間隔時(shí)間，讓脈沖閥按照固定的順序依次振打。
3 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特點(diǎn)
RSview-SE作為Rockwell Software人機(jī)界面軟件產(chǎn)品家族的一員，支持諸如安全、畫面、報(bào)警、操作和報(bào)警記錄、趨勢(shì)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(chǎng)主流的上位機(jī)監(jiān)控軟件之一，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、食品、建材、水處理等領(lǐng)域，深受廣大用戶喜愛。它主要有如下特點(diǎn)：
基于網(wǎng)絡(luò)的分布式監(jiān)控、共用的開發(fā)環(huán)境- RSview Studio、增強(qiáng)的羅克韋爾自動(dòng)化優(yōu)選連接方案、直接I/O數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、透明的數(shù)據(jù)集成、畫面對(duì)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(shè)計(jì)
正是看中了RSview-SE的上述優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用RSVIEW-SE上位機(jī)監(jiān)控軟件來實(shí)現(xiàn)石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的操作員上位機(jī)監(jiān)控。RSVIEW-SE提供了強(qiáng)大的項(xiàng)目組態(tài)功能，項(xiàng)目設(shè)計(jì)者可以利用現(xiàn)有的圖形庫，建立自己的圖形對(duì)象，其模塊化的設(shè)計(jì)方法，大大提高了項(xiàng)目開發(fā)效率。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)工藝流程圖畫面和PC操作臺(tái)畫面。在操作臺(tái)界面上，設(shè)計(jì)了所有的操作按鈕，防止誤操作，相關(guān)的按鈕進(jìn)行了集中放置；考慮到操作的方便性，部分設(shè)備設(shè)計(jì)了單動(dòng)按鈕。在工藝流程圖界面上，為了能形象的反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，采用動(dòng)、靜結(jié)合，不同的顏色表示不同的狀態(tài)以及平面和立體相結(jié)合的方式，建立上位機(jī)畫面。操作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制整個(gè)工藝流程的設(shè)備運(yùn)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(shè)計(jì)了設(shè)備的狀態(tài)，系統(tǒng)啟動(dòng)前，按壓試燈按鈕，不滿足啟動(dòng)條件的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)紅燈閃爍，這樣檢修人員就直接到對(duì)應(yīng)的設(shè)備出檢查處理，節(jié)約故障查找時(shí)間，提高效率。
4 結(jié)束語
該系統(tǒng)自2004年8月設(shè)計(jì)調(diào)試完成并投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，使用方便，自動(dòng)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(hù)能力，受到了用戶的好評(píng)。同時(shí)該系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，設(shè)備調(diào)整和程序修改方便都體現(xiàn)了較強(qiáng)的優(yōu)越性，因此具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
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