安鋼焦化廠運(yùn)焦三系統(tǒng)PLC改造概述

摘 要:本文主要介紹安鋼集團(tuán)焦化分廠運(yùn)焦三系統(tǒng)的更新和改造，并結(jié)合原有控制方式，采用工控計(jì)算機(jī)和PLC實(shí)現(xiàn)整個(gè)運(yùn)焦三系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行、監(jiān)控和管理功能并就運(yùn)焦三系統(tǒng)的過(guò)程控制系統(tǒng)的基本功能加以說(shuō)明。

關(guān)鍵詞:運(yùn)焦工藝PLC聯(lián)鎖控制實(shí)時(shí)監(jiān)控

中圖分類號(hào):TP31文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)08(c)-0017-01

安鋼焦化廠運(yùn)焦三系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)焦化三煉焦車間5#、6#焦?fàn)t焦炭的外運(yùn)、存儲(chǔ)。該系統(tǒng)自1997年投運(yùn)以來(lái)，由于電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電氣管線腐蝕嚴(yán)重，使得運(yùn)焦三系統(tǒng)事故頻發(fā)，已不能滿足目前生產(chǎn)和管理的需求。此次改造以目前的生產(chǎn)狀況為基礎(chǔ)，以設(shè)備的運(yùn)行可靠，維護(hù)方便為原則，結(jié)合今后生產(chǎn)的發(fā)展規(guī)劃，對(duì)硬件設(shè)備及PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行全面的升級(jí)和改進(jìn)。

1 工藝簡(jiǎn)介

運(yùn)焦三系統(tǒng)工藝部分共包括五條皮帶機(jī)，兩套大振篩，兩套小振篩，以及J-3皮帶機(jī)配套的一套布袋反吹式除塵裝置。J-1、J-2皮帶機(jī)主要運(yùn)送三煉焦干熄焦處理的焦炭，而三煉焦?jié)裣ㄌ幚淼慕固恐苯佑蒍-3皮帶機(jī)運(yùn)送。兩套大小振篩主要是將焦炭篩選為不同規(guī)格的焦炭，分別存放在不同的儲(chǔ)焦倉(cāng)內(nèi)或直接送煉鐵廠以供生產(chǎn)使用。另外大、小振篩都為一開一備，J-2、J-4皮帶機(jī)各為東西兩臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，由現(xiàn)場(chǎng)操作箱轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。

2 系統(tǒng)配置

因?yàn)檫\(yùn)焦三系統(tǒng)設(shè)備多而且分散，車間粉塵較多工作環(huán)境十分惡劣，所以在設(shè)計(jì)中采用了西門子電氣公司的S7-400系列PLC控制器。控制系統(tǒng)由上位監(jiān)控機(jī)、PLC主站、控制模塊和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層組成。PLC主站負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)操作員站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理。

2.1 系統(tǒng)硬件配置

(1)1PLC控制柜。安鋼焦化廠的運(yùn)焦三系統(tǒng)共有2套PLC柜，其中1#柜內(nèi)安裝有電源、CPU、CP模塊，其余均為I/O柜。采用國(guó)際通用的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與上位機(jī)進(jìn)行通訊。使用TCP/IP協(xié)議與操作員站、工程師站進(jìn)行通訊，并連入工業(yè)局域網(wǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。運(yùn)焦三系統(tǒng)共有的控制點(diǎn)數(shù):數(shù)字量輸入168點(diǎn)，數(shù)字量輸出27點(diǎn)，模擬量輸入8點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)及要求PLC柜模塊的配置為:電源模塊PS407 10A 1塊、CPU模塊CPU414-2DP 1塊、通訊模塊CP443-1 1塊、總線接口模塊 IM153-2 3塊、數(shù)字量輸入模塊SM321 15塊、數(shù)字量輸出模塊SM322 4塊、模擬量輸入模塊SM331 1塊。

(2)操作員工作站。本系統(tǒng)為實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)情況，隨時(shí)發(fā)出控制指令，在中控室配有一臺(tái)操作員站為研華科技610H，具體配置如下:CPU:pentium 4處理器，主頻3.0GHz，硬盤:160G，內(nèi)存:1GB，網(wǎng)卡:100M，工業(yè)底板PW-6006，顯示器:冠捷19″液晶顯示器，DVD光驅(qū)，帶鍵盤和光電鼠標(biāo)。

(3)工程師站。工程師站的硬件配置與操作員站完全相同。工程師站主要起管理作用如:網(wǎng)絡(luò)的硬件組態(tài)、下位軟件的編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、程序和硬件配置的上傳和下裝。工程師站也裝有上位軟件WINCC能實(shí)現(xiàn)和操作員站同樣的功能。

2.2 系統(tǒng)軟件配置

(1)PLC控制系統(tǒng)軟件。本系統(tǒng)采用STEP7 V5.4中文版的軟件包，用于對(duì)SIMATIC可編程邏輯控制器(PLC)進(jìn)行組態(tài)和編程，所有的I/O模塊均可通過(guò)STEP7進(jìn)行配置，使得添加和更改模塊極為簡(jiǎn)單。該軟件具有所有3種編程語(yǔ)言，分別為梯形圖(LAD)、功能塊圖(FBD)、語(yǔ)句表(STL)。根據(jù)工藝需要，我們采用梯形圖語(yǔ)言編制應(yīng)用程序。

⑵操作員站軟件。本系統(tǒng)采用西門子公司的WINCC V6.2中文版監(jiān)控軟件制作操作員監(jiān)控畫面。對(duì)設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，并在屏幕上顯示系統(tǒng)的仿真畫面，兼做故障報(bào)警、歷史趨勢(shì)和報(bào)表等。PLC根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的命令，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的功能塊，快速響應(yīng)中央操作室內(nèi)的指令。

3 系統(tǒng)功能

3.1 下位機(jī)控制功能

為了保證運(yùn)焦三系統(tǒng)的正常、可靠運(yùn)行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下控制要求:

(1)控制方式分系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、系統(tǒng)單機(jī)、機(jī)旁手動(dòng)三種方式可切換。正常生產(chǎn)時(shí)，使用系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)方式，設(shè)備按工藝要求的順序和流程由操作員站自動(dòng)啟停;系統(tǒng)單機(jī)用于設(shè)備的調(diào)試和檢修，可在操作員站操作各設(shè)備;現(xiàn)場(chǎng)檢修設(shè)備時(shí)采用機(jī)旁手動(dòng)方式，每臺(tái)設(shè)備旁邊均設(shè)有就地操作控制箱，設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)和就地啟停按鈕便于在現(xiàn)場(chǎng)操作，該方式可脫離PLC控制系統(tǒng)啟停設(shè)備，更能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

(2)能夠?qū)崿F(xiàn)各條皮帶機(jī)、除塵裝置、振篩之間的聯(lián)鎖控制，在條件滿足情況下能夠順啟、順停，實(shí)現(xiàn)干熄焦或放焦臺(tái)之間以及煉鐵J-1皮帶機(jī)之間的聯(lián)鎖;皮帶機(jī)裝設(shè)有拉線開關(guān)、跑偏保護(hù)等，這些信號(hào)均接入PLC系統(tǒng)，發(fā)生輕故障時(shí)能產(chǎn)生聲光報(bào)警，當(dāng)產(chǎn)生重故障時(shí)能夠聯(lián)鎖停車;另外C1除塵器與系統(tǒng)獨(dú)立，一般聯(lián)鎖啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)C1，C1可隨時(shí)手動(dòng)開停操作，即使當(dāng)系統(tǒng)處于運(yùn)行過(guò)程中，除塵發(fā)生故障時(shí)也不會(huì)造成系統(tǒng)停車，而只給出報(bào)警。

(3)按工藝要求，整個(gè)運(yùn)焦三系統(tǒng)有4條料線，操作員可以根據(jù)來(lái)料的情況選擇不同的料線及其相關(guān)設(shè)備，方便快捷。

(4)大振篩和小振篩順序開停中間有延時(shí)，不可同時(shí)啟動(dòng)和停止。兩大振篩之間只能選擇一臺(tái)在線作業(yè)，小振篩也如此。大、小振篩隨系統(tǒng)啟動(dòng)和停止，但系統(tǒng)運(yùn)行期間兩臺(tái)大、小振篩之間可進(jìn)行手動(dòng)倒用，即系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，可手動(dòng)停止在線振篩，切換備用振篩，然后加入系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.2 上位機(jī)監(jiān)控功能

操作員站集中監(jiān)控整個(gè)運(yùn)焦三系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)及相關(guān)環(huán)節(jié)的監(jiān)控和操作，具體功能如下:

(1)畫面組成 本系統(tǒng)由六幅畫面構(gòu)成，分別是:工藝流程、操作窗口、報(bào)警記錄、歷史趨勢(shì)、歷史事件記錄、系統(tǒng)說(shuō)明。工藝流程為主畫面模擬再現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況。操作窗口實(shí)現(xiàn)料線選擇和相應(yīng)設(shè)備的選擇。報(bào)警記錄實(shí)現(xiàn)報(bào)警數(shù)據(jù)的歸檔和顯示。歷史趨勢(shì)電機(jī)電流和料位等模擬量的歸檔和顯示。歷史事件記錄實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作的記錄。系統(tǒng)說(shuō)明即對(duì)本系統(tǒng)的詳細(xì)介紹。

(2)子畫面 當(dāng)點(diǎn)擊主畫面上的皮帶或大小振篩旁邊的文字時(shí)，會(huì)彈出相應(yīng)設(shè)備的子畫面，子畫面用來(lái)顯示每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)如:單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)、啟動(dòng)、運(yùn)行以及與設(shè)備相關(guān)的信號(hào)如:熱繼動(dòng)作、斷路器合跳閘動(dòng)作等，設(shè)備的詳細(xì)故障信號(hào)以及操作按鈕等信息。

(3)顯示功能 在工藝流程畫面顯示各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備被選中時(shí)為靜止的紅色，沒(méi)被選中時(shí)為靜止的灰色，無(wú)信號(hào)連接時(shí)為靜止的橙色。設(shè)備旁邊顯示其關(guān)聯(lián)信號(hào)如:拉繩動(dòng)作信號(hào)、跑偏信號(hào)、機(jī)頭堵料信號(hào)等故障信號(hào)，并且無(wú)故障時(shí)不顯示，有故障時(shí)彈相應(yīng)的閃爍文字提示。

(4)其它 主畫面上設(shè)有系統(tǒng)急停、復(fù)位、順啟、順停、聯(lián)動(dòng)、單動(dòng)的選擇按鈕便于操作，每幅畫面上有時(shí)間顯示和畫面之間的切換按鈕。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，立足于實(shí)際需求，充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)情況及應(yīng)對(duì)措施，整套運(yùn)焦三系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的控制效果，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能夠滿足生產(chǎn)的需要。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.