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本文章以德國(guó)控制系統(tǒng)在青島某股份有限公司石灰配料系統(tǒng)的應(yīng)用為例，結(jié)合生產(chǎn)中石灰配料的實(shí)際需要，介紹了控制系統(tǒng)原理、主要性能及特點(diǎn)。此系統(tǒng)使用SIMATIC s7系列PLC、SIWAREXU稱(chēng)重模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、Win CC組態(tài)軟件等先進(jìn)的軟硬件及技術(shù)實(shí)現(xiàn)了石灰窯配料可靠、高效的控制，滿足了用戶的要求。
青島某股份有限公司是我國(guó)采用氨堿法制堿的大型純堿生產(chǎn)企業(yè)之一。而石灰窯是氨堿法制堿主要設(shè)備之一，它將石灰石煅燒供給生產(chǎn)所需的優(yōu)質(zhì)石灰和窯氣。如何確保石灰窯高效穩(wěn)定的運(yùn)行，關(guān)系到全廠生產(chǎn)的正常運(yùn)行和每天上百萬(wàn)的產(chǎn)值，意義十分重大。青島某股份有限公司現(xiàn)有6座石灰窯，自2000年6月開(kāi)始全面使用控制系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)配料，使石灰配料生產(chǎn)趨于完善。
1，現(xiàn)場(chǎng)概況
現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)石灰配料斗下部安裝3個(gè)METrLER—TOLEDO稱(chēng)重傳感器，單個(gè)傳感器最大量程為2噸。為解決料斗關(guān)門(mén)所產(chǎn)生的巨大沖擊力對(duì)料斗位置的影響，3個(gè)稱(chēng)重傳感器的安裝方式為2個(gè)固定式、1個(gè)半浮動(dòng)式，使現(xiàn)場(chǎng)條件下確保配料的精確。
2，控制系統(tǒng)概述
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1在配料崗位，每塊PLC配備兩塊SIWAREXU稱(chēng)重模塊，每塊SIWAREXU稱(chēng)重模塊完成對(duì)1座石灰窯的配料控制。在石灰配料崗位我們配置了2臺(tái)SIMATIC—OP27顯示控制儀表，通過(guò)SIMATIC—OP27顯示控制儀表可以對(duì)6座石灰窯進(jìn)行配料操作。同時(shí)在配料崗位配置了3塊通訊模塊完成與石灰主任室配置的上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。這樣以來(lái)，石灰車(chē)間的6座石灰窯就全部納入到SIEMENS全集成自動(dòng)化系統(tǒng)中。該控制系統(tǒng)有以下特點(diǎn)：
(1)整個(gè)系統(tǒng)符合某公司全自動(dòng)化的要求，互換性強(qiáng)，開(kāi)放性高，穩(wěn)定性強(qiáng)。
(2)6臺(tái)配料秤由3套SIMATIC s7—300系列的PLC控制，危險(xiǎn)性分散，可靠性高。
(3)2臺(tái)SIMATIC—OP27顯示控制儀表在控制室內(nèi)作為配料操作的人機(jī)界面，任意1臺(tái)SIMATIC—OP27顯示控制儀表均可對(duì)6臺(tái)配料秤進(jìn)行操作。這2臺(tái)SIMATIC—OP27稱(chēng)重控制儀表互為備用。
(4)上位機(jī)操作軟件對(duì)6座石灰窯的配料情況進(jìn)行監(jiān)控，并記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)，編輯報(bào)表。
3，控制系統(tǒng)工作原理
現(xiàn)場(chǎng)稱(chēng)重料斗安裝有3個(gè)稱(chēng)重傳感器，當(dāng)料斗內(nèi)有物料時(shí)，傳感器將所受的壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)接線盒送入稱(chēng)重模塊進(jìn)行處理，然后送入SIMAT．ICs7—300系列的PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將數(shù)據(jù)顯示于SIMATIC—OP27，使操作人員能隨時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行。而當(dāng)需要配料時(shí)，操作人員只須按程序?qū)⑴淞系臄?shù)據(jù)輸入SIMATIC—OP27，SIMATIC s7—300系列的PLC將對(duì)此進(jìn)行處理并輸出到數(shù)字量輸入輸出模塊，此模塊輸出4個(gè)數(shù)字量到電氣，去控制電氣的智能控制器依次完成上石、上煤、開(kāi)門(mén)、關(guān)f-I4個(gè)動(dòng)作。
這套系統(tǒng)還配備了1臺(tái)工業(yè)控制機(jī)做為上位機(jī)完成系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集記錄、報(bào)表輸出等功能，此系統(tǒng)的軟件采用德國(guó)某公司的Win CC工具包，它具有強(qiáng)大的編輯能力，能夠依據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)置參數(shù)的上、下限值，清零值及死區(qū)等。
4專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)簡(jiǎn)介
4．1，SIMATIC s7-300系列的PLC
SIMATIC s7—300系列的PLC是公司在s5系列可編程控制器基礎(chǔ)上，結(jié)合最先進(jìn)的電子制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)自動(dòng)化控制理論，面向工業(yè)控制領(lǐng)域的新型PLC。它的程序存儲(chǔ)器最多能存儲(chǔ)l6K語(yǔ)句，最多可達(dá)1024點(diǎn)數(shù)字輸入和輸出。每個(gè)CPU上內(nèi)裝1個(gè)能實(shí)現(xiàn)小型網(wǎng)絡(luò)的MPI接口。體積小巧的CPU只須0．3MS就可以處理1024個(gè)二進(jìn)制語(yǔ)句，速度超群。
做為控制系統(tǒng)的核心，我們選用CPU314，通過(guò)PLC程序可實(shí)現(xiàn)對(duì)配料秤動(dòng)作的正確邏輯控制輸出，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校秤、自動(dòng)清零、提前量自動(dòng)修正、誤操作保護(hù)、信號(hào)錯(cuò)誤報(bào)警等豐富的功能，確保了配料工作的可靠性和準(zhǔn)確性。
4．2，SIWAJ王EXU稱(chēng)重模塊
SIWAREXU稱(chēng)重模塊可與SIMATIC s7—300系列實(shí)現(xiàn)完美的集成。SIWAREXU稱(chēng)重模塊向稱(chēng)重傳感器提供V電源，傳感器返回0—10m號(hào)。在PLC-程序中可以調(diào)用一個(gè)專(zhuān)用系統(tǒng)功能塊將傳感器信號(hào)存人特定內(nèi)存區(qū)域，從而為程序控制配料的邏輯操作提供可靠的依據(jù)。
4．3，PRonBUs現(xiàn)場(chǎng)總線
PROFIBUS是德國(guó)于90年代初制定的國(guó)家工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有規(guī)范化、公開(kāi)化的特點(diǎn)，可兼容不同廠家生產(chǎn)的自控設(shè)備的通訊。
成對(duì)PLC的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)設(shè)置、啟動(dòng)控制等監(jiān)控功能。
此外，利用多點(diǎn)接口MPI將PLC與OP27操作面板連接起來(lái)，形成一個(gè)小型的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，通訊速率可達(dá)185K／s，為現(xiàn)場(chǎng)操作人員提供了一個(gè)良好的監(jiān)控界面。
4．4，Win CC組態(tài)軟件
SIMATIC Win CC是一種功能強(qiáng)大的通用人機(jī)界面監(jiān)控系統(tǒng)，可以方硬的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存檔、系統(tǒng)監(jiān)視、曲線繪制、報(bào)警控制、報(bào)表打印等豐富功能，能夠設(shè)計(jì)出個(gè)性化的工藝流程畫(huà)面。方便易用、擴(kuò)展性強(qiáng)、開(kāi)發(fā)周期短、開(kāi)放數(shù)據(jù)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)使Win CC成為當(dāng)今十分出色的組態(tài)軟件。
在本系統(tǒng)中，共設(shè)計(jì)了十余幅畫(huà)面，包括總貌畫(huà)面、參數(shù)設(shè)置、曲線、歷史數(shù)據(jù)、打印管理等。Win CC利用強(qiáng)大的Sybase SQL Anywhere數(shù)據(jù)庫(kù)，保存了所有組態(tài)的表，同時(shí)所有運(yùn)行過(guò)程數(shù)據(jù)也是利用該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行歸檔的。Win CC的功能模塊對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的存取對(duì)用戶是透明的，其它的用戶程序可使用標(biāo)準(zhǔn)
本系統(tǒng)利用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線將上位機(jī)與SIMATIC s7—300系列的PLC連接起來(lái)，通訊速度最高達(dá)12M／s，采用總線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)總線完的ODBC／SQL接口訪問(wèn)Win CC數(shù)據(jù)庫(kù)。Win CC的報(bào)表打印功能不能滿足我們的要求，因此利用Win CC所提供的標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)放數(shù)據(jù)庫(kù)ODBC接口，用VB6．0編寫(xiě)報(bào)表打印程序。在程序中使用ADO方法，綁定到Win CC提供的ODBC數(shù)據(jù)源。使用SQL結(jié)構(gòu)化查詢(xún)語(yǔ)句進(jìn)行查詢(xún)，從而實(shí)現(xiàn)了每日、每月和任意時(shí)間段的報(bào)表打印功能。
5,結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)近2年的現(xiàn)場(chǎng)使用，控制系統(tǒng)的維護(hù)量非常小，只在每年的停產(chǎn)檢修時(shí)進(jìn)行衛(wèi)生清理。
自公司采用控制系統(tǒng)后，大大降低了石灰配料操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了計(jì)量處對(duì)石灰配料系統(tǒng)的維護(hù)量。同時(shí)此控制系統(tǒng)提高了配料的精度，使石灰石在窯中充分燃燒，提高了原料的使用率，大大降低了生產(chǎn)成本，為公司節(jié)省了大量的資金。
 

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