A-B PLC石油焦转运站系统的应用

0 引言
　　工业企业自动化技术发展，PLC (Programmable Logic Controller,又称可编程控器)，以其可靠性、灵活性、优良性能价格比、使用方便等特点工业控制领域迅猛发，到了越来越广泛应用。
　　石油焦是铝电解用碳素阳极生产主要原料。石油焦转运系统，是把贮存仓库中石油焦，破碎筛分处理成满足煅烧需要原料，输送到煅前料仓。该系统逻辑控制点多、自动化程度高、上下游设备间关联度大，选用PLC进行自动控制，并设立上位机进行全系统监控。本文着重讨论PLC系统中控制功能实现和上位机监控界面开发。
　　1 工艺介绍
　　石油焦转运站系统主要由天车抓料系、破碎筛分系、提升系、分料输送系、收尘系组成。用来满足煅烧窑系统煅前日用料仓物料供给。主要抓料天车、调速皮带、破碎机、筛分机、输送皮带、斗式提升机、分料挡板等设备组成。其中破碎筛分系、提升系是两套系统，破碎筛分系统可以一备一用，也可以同时工作；提升系实现设备一备一用。工艺流程简图见下图1.


图1石油焦转运站工艺流程简图


　　2 控制系统设计及实现
　　2.1 SLC500特点
　　SLC500模块化可编程控制器及输入输出模块由罗克韦尔自动化公司生产，产品目录号为1746和1747系列。该系列产品采用框架式结构，为不同工业现场使用提供了同样稳定可靠平台。SLC500系统构成处理器、输入输出模块和相关外部设备。处理器功能强大、使用灵活，并有各种内置通讯方式和不同容量内存供用户按需选择。用户实际需要，输入输出模块可以非常方便扩展。同时罗克韦尔自动化提供了便捷内置通讯接口、种类丰富第三方专用模块、简单方便基于Windows平台编程软件。SLC500成为当前市场上最为流行中小型PLC之一。

　　2.2 硬件配置
　　基于SLC上述特点，本系统采用了美国罗克韦尔自动化公司SLC505 PLC。系统所需输入/输出配置是：开关量输入100点；开关量输出50点；模拟量输入5点；模拟量输出2点；适当考虑余量基础上，实际硬件配置如下：
　　　　⑴ CPU选用1747-L551；
　　　　⑵ 8块开关量输入，共16×8=128点；4块开关量输出，共16×4=64点；1块模拟量输入，共8×1=8点；1块模拟量输出，共4×1=4点；
　　　　⑶ 两个机架，分别是10槽和7槽；
　　　　⑷ 交换机一台
　　　　⑸ 上位监控操作员站一个
　　　　⑹ 工程师站一个

　　2.3 系统网络拓扑
　　上位机RSLINX软件，建立与PLC联系，可以RS232和以太网任意一种通讯方式通讯。本控制系统中，上位机监控操作员站以太网借助交换机与PLC进行通讯，设置工程师调试接口，同时交换机预留和其他系统进行数据交换和通讯端口。网络拓扑图见下图2.
　　监控软件RSview-SE安装上位监控计算机，开发出工艺流程界面，以太网把设备状态点取上来，流程界面上显示；另把操作员发出操作命令送到PLC，进而PLC输出驱动相应设备做出动作响应。

网络拓扑图>




图2 石油焦转运站系统网络拓扑图

　　2.4 控制系统设计
　　PLC程序完成石油焦转运自动控制系统，结合上位监控操作员站，主控室实现对现场各个设备、工艺参数监视、控制、操作、调整。
　　程序设计中，考虑上、下游设备之间关联性，设计了相关连锁保护，下游设备不运行，上游设备无法启动；代表电机电流大小4~20mA信号模拟量输入模块采集进PLC，送给监控界面显示，控制调速皮带速度控制信号从监控软件写到PLC，再转换成4~20mA标准模拟信号控制皮带调速。
　　这个系统中有以下几个需要注意、影响整个系统平稳运行关键问题点：
　　2.4.1 实现系统设备线切换控制
　　工艺设计要求，两套筛分系统、两个分料挡板和两台斗式提升机必须可以线切换控制，即其中一套（台）设备出现故障，操作人员可以不停料情况下，立即把另外一套（台）设备加入流程控制，出故障设备退出流程检修。
　　设计程序中考虑了切换系统时，系统上、下游流程继续运行，新进入流程和即将退出流程设备有一个时间段是同时运行，具体参数需要实际情况进行整定。这样能确保退出流程设备里物料能够完全排出，新进入流程设备不会造成堵料。

　　2.4.2 自动停车保护
　　从安全角度考虑，输送皮带两侧安装了拉绳开关。斗式提升机入口和出口处，安装了堵料报警开关。设计程序时，编制了如下保护。
　　有人不小心摔到皮带上违犯规定穿越（跨、钻）正运行皮带碰到拉绳开关，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。
　　一旦斗式提升机入口出口出现堵料，堵料开关动作，系统会立即停车，并发出声光报警，提示操作人员前往检查、处理。处理完毕后，按压复位按钮清除故障，系统方可重新启动。
　　设计PLC程序时，把两个煅前日用料仓高限报警信号引到PLC程序，一旦煅前日用料仓料位超过高限报警，操作人员没有发现，程序会自动保护性停止系统。

　　2.4.3 收尘器脉冲振打控制
　　石油焦转运系统中有三个收尘器，延长脉冲阀使用寿命，咨询厂家技术参数基础上，设计了收尘器收尘布袋脉冲振打控制PLC程序。生产厂家提供数据，设计PLC程序中采用定时器和计数器，精确控制收尘器收尘布袋脉冲振打时间和振打间隔时间，让脉冲阀固定顺序依次振打。

　　3 上位机监控系统设计
　　3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）特点
　　RSview-SE作为Rockwell Software人机界面软件产品家族一员，支持诸如安全、画面、报警、操作和报警记录、趋势等等HMI核心功能，为企业提供集成一体化监控方案，为目前市场主流上位机监控软件之一，广泛应用于冶金、化工、石油、食品、建材、水处理等领域，深受广大用户喜爱。它主要有如下特点：
　　基于网络分布式监控、共用开发环境- RSview Studio、增强罗克韦尔自动化优选连接方案、直接I/O数据关联、透明数据集成、画面对象VBA支持、数据通讯冗余热备、集成了Windows安全。

　　3.2 监控系统设计
　　正是看中了RSview-SE上述优点，本设计选用RSVIEW-SE上位机监控软件来实现石油焦转运系统操作员上位机监控。RSVIEW-SE提供了强大项目组态功能，项目设计者可以利用现有图形库，建立自己图形对象，其模块化设计方法，大大提高了项目开发效率。
　　上位机监控系统包括系统工艺流程图画面和PC操作台画面。操作台界面上，设计了所有操作按钮，防止误操作，相关按钮进行了集中放置；考虑到操作方便性，部分设备设计了单动按钮。工艺流程图界面上，能形象反映现场设备运行状况，采用动、静结合，不同颜色表示不同状态以及平面和立体相结合方式，建立上位机画面。操作人员可以实时监视和控制整个工艺流程设备运行状况、主要工艺参数，并可方便画面间切换。
　　画面上设计了设备状态，系统启动前，按压试灯按钮，不满足启动条件设备会出现红灯闪烁，这样检修人员就直接到对应设备出检查处理，节约故障查找时间，提高效率。

　　4 结束语
　　该系统自2004年8月设计调试完成并投入运行至今，系统稳定，运行可靠，使用方便，自动化程度高，降低了定岗人员编制，提高了企业工作效率；该系统具有一定安全保护能力，受到了用户好评。同时该系统现场维护，设备调整和程序修改方便都体现了较强优越性，具有很好推广应用价值。

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