ifix和PLC在石灰石粉磨控制系统中的应用

0前言

由于国家对环保的日益重视,对企业达标排放监管力度的加强,从而促进了工业烟气采用湿式脱硫技术的广泛应用。而湿式脱硫的原料是石灰石粉,因此对石灰石粉的品质和产量要求越来越高,这样就需要具有先进水平、可靠性高的控制系统。

当前的可编程序控制器(PLC),是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机,已经成为控制系统中应用最广泛的核心位置,它不仅能实现复杂的逻辑控制,还能完成各种顺序或定时的闭环控制功能,并且抗干扰能力强、可靠性高、稳定性好、体积小,能在恶劣环境下长时间、不间断运行,且编程简单,维护方便,并配有各类通讯接口与模块处理,扩容方便。

1石灰石粉磨工艺简介

石灰石粉磨是制备石灰石粉保证石灰石粉品质最为关键的工艺设备。它由磨辊、磨盘、减速机、选粉机、主电机、辅传电机、密封风机、张紧结构、液压润滑站、冷却水组成。
整个生产过程中包括各关键点的数据采集和记录、工艺流程的切换、冷却水泵的切换控制、选粉机的转速控制、液压润滑站的压力控制、石灰石粉磨内的温度、差压及料位控制、生产设备运行状态的监控等,如此多的设备和复杂的工艺运行操作,需要复杂的自动化控制。如下图:(目前#1线已投入生产,#2线正在筹备中)

2石灰石粉磨生产监控系统的运行环境

(1)在该生产过程中,有大量的物理量,如温度、压力、料位、流量等模拟量参数,需要通过PLC对这些参数进行实时采集和处理。

(2)整个生产过程的模拟量自动控制和故障诊断。

(3)整个流程的顺序控制和实时报警、联锁保护停机。

3控制系统结构

石灰石粉磨的控制系统采用Modicon公司生产的Quantum系列可编程序控制器。该系统由4台工业PC机与PLC通过网络交换机(冗余配置)构成物理结构为10BASE-T的局域网,工业PC机与PLC之间通过以太网进行数据通讯,数据传输率为10Mbp/s。整个控制系统由主系统和扩展系统组成,负责与现场测量和控制部分之间的数据传输,肩负着全部生产运行工艺、流程的逻辑控制、报警、联锁等。4台工业PC机均运行Windows2000Professional操作平台,分为两台上位机操作员站,运行ifix3.5组态软件,实现监视、操作、报表打印、事故分析等功能；另外一台为工程师站,运行Quantum系列的Concept2.6组态软件,实现逻辑控制、逻辑与参数的修改、在线监视等功能；还有一台为通讯接口站,通过485电缆完成与6Kv高压综合保护的数据传输。配置结构采用双以太网的形式,保证了自动化控制系统运行的连续性,提高了设备运行的可靠性,保证了安全生产。其系统配置如下图所示。



4硬件配置

(1)为了满足工艺过程的控制要求,控制中心采用了研华的工业控制计算机,其配置为:
CPUIntelPⅣ2.4GB,内存256MB,硬盘80GB,软驱3.5in,光驱52X,彩显PHILIPS21纯平,101键盘+光电鼠标。

(2)ModiconQuantum系列CPU-434-12

(3)ModiconQuantum系列8通道模拟量输入模块11块(包括热偶、热电阻)

(4)ModiconQuantum系列8通道模拟量输出模块2块

(5)ModiconQuantum系列32通道数字量输入模块7块

(6)ModiconQuantum系列32通道数字量输出模块3块

(7)ModiconQuantum系列以太网通讯模块2块

(8)ModiconQuantum系列远程I/0通讯模块3块(主1,从2)

(9)ModiconQuantum系列电源模块6块


组态的主要工作是完成硬件型号参数设置、I/O地址的分配、传输方式等。使用ModiconQuantum系列PLC的专用编程软件Concept2.6进行组态。具体过程是:打开Concept2.6→File→Newproject,双击PLCSelection选CPU型号→OK,双击ConfigExtensions→双击SelectExtensisns→双击SelectExtensisns,在出现的对话框TCP/IP处选择以太网网络数目→OK。双击I/OMap,点击Headsetup按钮→选择RIO数,这个数为主I/O通讯模块在主站背板所占用的槽号(从I/O通讯模块在扩展柜中根据自己的意愿随意放置)→OK。

一般情况下,1和16槽放置电源模块
2槽放置CPU模块
3槽防止主I/O通讯模块
4和5槽放置冗余的以太网通讯模块
6至15槽放置I/O模块。

硬件组态图如下:



5软件组态

在该系统中,上位机采用ifix3.5组态软件,下位机采用ModiconQuantum系列的Concept2.6编程软件。

1、人机界面组态

(1)工艺流程图:该画面通过编程实现动态模拟显示整个石灰石粉制备的过程——从上料、进磨到出粉再到仓储。实现整个生产过程中各个运行设备的程控启停以及各个运行设备的单体操作,并对故障进行实时诊断。

(2)系统操作功能:它有自动和手动两种工作方式,正常运行时采用自动方式,故障和调试时采用手动方式。它由PID控制回路实现对一些重要的模拟量数据的精确控制,以达到期望值。

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