淺析S7-1200PLC在礦山無人值守泵站中的應用

江西銅業股份有限公司城門山銅礦 江西 九江 332100

引言

基于智能信息化時代下,我國礦山泵站開始朝著智能化、無人值守方向建設發展,礦山泵站在傳統人工控制條件下,會進一步降低整體運行效率,提高人工成本。通過以S7-1200PLC為基礎,針對泵站控制系統實施優化設計,能夠促進泵站朝著智能化、無人化方向發展,強化泵站運行效率。

一、工程概況

國內某礦山選礦廠實際作業條件較為復雜,需要進行一系列的處理措施,促進選礦作業順利實施。當下廠內相關泵站主要是采取人工控制方式進行管理。為有效轉變現有狀況,應該采取有效措施,實現智能化建設發展,通過自動化與信息化融合,針對采場內相關泵站實施無人值守改造。

比如在水處理泵站中實施自動控制系統改造,泵站相關控制系統中,要求針對管路閥門、變頻器、水泵、循環水池等進行自動化控制。當下現場監控分站已經無法滿足開發要求,為此應該積極引入自動化控制系統。S7-1200PLC充當主要站點根據相應的時間間隔,對站用監控分站進行一次輪詢,在部分設置較多大型設備的場站中,會應用較多傳感器和監控分站,通過該種方式實現數據交互。

二、系統改造方案

相關系統自動化改造中,應該針對現場調控合理設計控制順序、控制邏輯,以及不同故障相關處理機制。促進控制系統實現自動化運行屬于此次方案改造的核心。為此需要針對軟件功能和邏輯實施精準定位,選擇市面中較為可靠、成熟的硬件產品。為滿足系統控制中的無人值守要求,系統應形成以下功能:第一是創建定期專業巡檢與無人值守框架,對相關設備進行遠程操控,削減操作人數,促進操作流程實現規范化發展,控制運營生產成本,提升整體經濟收益。第二是擁有設備運行狀態自主分析功能,可以對泵站相關設備實際運行狀況進行實時分析,在產生異常問題后,系統應該進行有效預警,自主啟動保護功能,有效降低風險發生。第三是能夠對設備實際運行狀況進行實時監控,保護設備的正常運行,做好故障診斷,提供準確診斷結果。此外還需提醒相關應用人員做好設備維護檢修,提升設備運行效率和應用壽命。

為實現上述功能,此次控制系統選擇S7-1200PLC控制系統,設置觸摸屏充當人機交互界面,針對排氣閥、水泵、排水閥以及泵站內取水泵等設備實施全面監控,通過額外增設其他檢測裝置,合理控制水倉水位變化,實時監控PH值、電流、壓力、溫度、震動、流量等數據信息[1]。

該選廠泵站在進行自動化改造后,應用效果較好,能夠從根本層面改善生產人員不足以及效率低的問題,同時還能夠優化補充系統設備原有檢測缺陷,利用遠程監控,準確判斷設備操作狀態,實現在線檢測目標,促進設備預防維修,避免設備故障惡化,降低系統在生產方面的不良影響。優化職工相關工作環境,可以將現場部分崗位直接取消,控制設備運行成本,提高設備信息化與自動化運行水平。

三、控制系統相關硬件設計

此次控制系統針對現場相關設備實施電氣化改造,增加部分傳感裝置參數監測,利用現場控制柜內自動化控制系統對各種設備的實際運行狀態信息進行全面檢測,并利用傳輸網將數據傳輸到主系統內,從觸摸屏中顯示出來。選擇檢測儀表中,因為泵站部分取水設備為露天狀態,整體環境十分惡劣,為此相關檢測儀表應該滿足防雨雪、防高溫、高精度以及輸出線性好等要求。現場控制設備在現場各項設備的自動化控制中處于核心地位,因為某一設備在運行中還會帶動其他設備進行相關操作,為此需要對設備開關、電機狀態、電流狀態、壓力等參數進行監測,從而準確判斷相關設備是否正常運行。現場過程控制站應該利用科學的電氣設計和程序編制,促進泵組實現單體控制、全自動控制以及聯動控制。因為自動化控制系統具備適應性強、功能完善、抗干擾能力強、可靠性高等特征,同時此次泵站相關控制系統為無人值守狀態,在穩定性和可靠性方面具有較高要求,為此選擇功能多樣、使用靈活的西門子S7-1200PLC,能夠滿足相應控制條件。

四、系統軟件設計

S7-1200PLC和監控分站之間的數據交互主要是通過監控分站、網絡交換裝置以及S7-1200PLC控制器等部分構成,監控分站利用通信口對傳感數據進行采集,隨后通過交換裝置把所采集信息轉化為TCP協議模式,傳輸至S7-1200PLC控制器內。程序控制邏輯設計中,為促進泵站實現無人值守,應該以各單體設備相關控制為基礎,采取順序控制方式,對各個獨立設備進行聯動啟停,對現場操作設備實施全自動控制。單體設備控制主要對排氣閥、取水泵、電動球閥、回水泵進行控制。順序控制主要是先開啟排氣閥,同時開啟主取水泵,而取水泵上水,形成壓力后,將排氣閥關閉,隨后打開回水泵電動球閥,開啟回水泵。取水泵、回水泵全面開啟后,電機電流、壓力、流量相關數據達到正常數值后,泵組處于運行狀態下。停機時,設備在運行中能夠順利接收停止信號,關閉閘閥,停止取水泵和回水泵。全自動控制即系統聯系兩個泵組實際運行狀態、泵組運行時間以及水位狀況,對運行時間短的泵進行合理選擇,將后備泵組投入,實施無人操作。而全自動控制主要利用自動控制、泵組順控以及時間排序相關功能模塊實現[2]。

結語

綜上所述,將S7-1200PLC應用到礦山泵站當中,能夠針對相關設備實施集中管理,初步落實現場無人值守管理目標,減少操作人員,優化工作環境,提升設備的信息化與自動化管理效果,提高企業生產中的社會效益與經濟效益,對于礦山泵站智能化建設工作具有一定借鑒意義。