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A-B PLC在石油焦轉運站系統中的應用
2019-06-11  來源: 本站

    作者:郝 杰。HAO JIE

  摘 要: 本文以某鋁業公司碳素廠陽極石油焦轉運系統為例, 介紹了美國A-B SLC505可編程序控制器(PLC)和上位機監控軟件RSview系統的應用。給出了一種經濟、可靠、易于維護的控制系統方案,闡述了控制系統的結構和控制功能的實現。

  關鍵詞: PLC;在線切換;上位機;自動停車保護;脈沖振打

  Abstract This article introduced application of A-B SLC505 Programmable Logic Controller and RSview software on petrol-coke transit system in carbon plant of one aluminium company. The article shows the structure and successful use of this control system which has proved to be economic,reliable and easily for maintenance.

  Key words PLC;Online switch;Host computer;Auto-stop protection;Pulse beaten



  0 引言

  隨著工業企業自動化技術的發展,PLC (Programmable Logic Controller,又稱可編程控器),以其可靠性、靈活性、優良的性能價格比、使用方便等特點在工業控制領域迅猛發,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的主要原料。石油焦轉運系統,是把貯存在倉庫中的石油焦,經過破碎篩分處理成滿足煅燒需要的原料,輸送到煅前料倉。由于該系統邏輯控制點多、自動化程度高、上下游設備間關聯度大,所以選用PLC進行自動控制,并設立上位機進行全系統監控。本文著重討論PLC在系統中控制功能的實現和上位機監控界面的開發。

  1 工藝介紹

  石油焦轉運站系統主要由天車抓料系、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煅前日用料倉物料供給。主要抓料天車、調速皮帶、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,破碎篩分系統可以一備一用,也可以同時工作;提升系實現設備一備一用。工藝流程簡圖見下圖1.

圖1石油焦轉運站工藝流程簡圖
1石油焦轉運站工藝流程簡圖





  2 控制系統設計及實現

  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,產品目錄號為17461747系列。該系列產品采用框架式結構,為在不同的工業現場使用提供了同樣穩定可靠的平臺。SLC500系統構成處理器、輸入輸出模塊和相關外部設備。處理器功能強大、使用靈活,并有各種內置通訊方式和不同容量的內存供用戶按需選擇。根據用戶的實際需要,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平臺的編程軟件。因而SLC500成為當前市場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,本系統采用了美國羅克韋爾自動化公司的SLC505 PLC。系統所需的輸入/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;

    ⑵ 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;

    兩個機架,分別是10槽和7槽;

    交換機一臺

    上位監控操作員站一個

    工程師站一個



  2.3 系統網絡拓撲

  上位機通過RSLINX軟件,建立與PLC的聯系,可以通過RS232和以太網任意一種通訊方式通訊。本控制系統中,上位機監控操作員站通過以太網借助交換機與PLC進行通訊,設置工程師調試接口,同時交換機預留和其他系統進行數據交換和通訊的端口。網絡拓撲圖見下圖2.

  監控軟件RSview-SE安裝在上位監控計算機,開發出工藝流程界面,通過以太網一方面把設備的狀態點取上來,在流程界面上顯示;另一方面把操作員發出的操作命令送到PLC,進而通過PLC的輸出驅動相應的設備做出動作響應。

 

圖2
2 石油焦轉運站系統網絡拓撲圖




  2.4 控制系統設計

  通過PLC程序完成石油焦轉運自動控制系統,結合上位監控操作員站,在主控室實現對現場各個設備、工藝參數的監視、控制、操作、調整。

  在程序設計中,考慮上、下游設備之間的關聯性,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,送給監控界面顯示,控制調速皮帶速度的控制信號從監控軟件寫到PLC,再轉換成4~20mA的標準模擬信號控制皮帶調速。

  在這個系統中有以下幾個需要注意、影響整個系統平穩運行的關鍵問題點:

  2.4.1 實現系統設備在線切換控制

  根據工藝設計要求,兩套篩分系統、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時,系統上、下游流程繼續運行,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,具體的參數需要根據實際情況進行整定。這樣能確保退出流程的設備里的物料能夠完全排出,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定穿越(跨、鉆)正在運行的皮帶碰到拉繩開關,系統會立即停車,并發出聲光報警,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,系統方可重新啟動。

  一旦斗式提升機的入口或者出口出現堵料,堵料開關動作,系統會立即停車,并發出聲光報警,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,操作人員沒有發現,程序會自動保護性的停止系統。


  2.4.3 收塵器的脈沖振打控制

  石油焦轉運系統中有三個收塵器,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。根據生產廠家提供的數據,在設計的PLC程序中采用定時器和計數器,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 上位機監控系統的設計

  3.1 RSview Supervisory EditionRSview -SE)的特點

  RSview-SE作為Rockwell Software人機界面軟件產品家族的一員,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,為企業提供集成的一體化的監控方案,為目前市場主流的上位機監控軟件之一,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:

  基于網絡的分布式監控、共用的開發環境- RSview Studio、增強的羅克韋爾自動化優選連接方案、直接I/O數據關聯、透明的數據集成、畫面對象的VBA支持、數據通訊的冗余熱備、集成了Windows安全。


  3.2 監控系統設計

  正是看中了RSview-SE的上述優點,本設計選用RSVIEW-SE上位機監控軟件來實現石油焦轉運系統的操作員上位機監控。RSVIEW-SE提供了強大的項目組態功能,項目設計者可以利用現有的圖形庫,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效率。
上位機監控系統包括系統工藝流程圖畫面和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視和控制整個工藝流程的設備運行狀況、主要工藝參數,并可方便的在畫面間切換。

  在畫面上設計了設備的狀態,系統啟動前,按壓試燈按鈕,不滿足啟動條件的設備會出現紅燈閃爍,這樣檢修人員就直接到對應的設備出檢查處理,節約故障查找時間,提高效率。



  4 結束語

  該系統自20048月設計調試完成并投入運行至今,系統穩定,運行可靠,使用方便,自動化程度高,降低了定崗人員編制,提高了企業的工作效率;而且該系統具有一定的安全保護能力,受到了用戶的好評。同時該系統在現場維護,設備調整和程序修改方便都體現了較強的優越性,因此具有很好的推廣應用價值。


  參考文獻

  1  A-B SLC500TM and Micrologix TM 1000 指令集 參考手冊
  2  A-B SLC500 PLC 用戶手冊
  3  Rslogix500 編程手冊
  4  RSview-SE應用手冊

  

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