加壓過濾機中的微機控制系統

摘要：加壓過濾機是一種先進的脫水設備，在我國越來越多地應用于煤炭行業，其控制系統要求可靠、穩定。通過對IPC工控機和PLC S7－300可編程控制器及IPC－PLC系統工作原理的介紹，IPC－PLC微機控制系統在加壓過濾機中的新的應用，表明IPC－PLC微機控制系統可靠性強、應用范圍廣，是過程控制的發展方向。

關鍵詞：加壓過濾機 工控機 可編程控制器 微機控制

0 引言

加壓過濾機是一種世界公認的先進的脫水設備。國外最早由西德卡爾斯陸大學從60年代著手研究，西德的KHD公司在其基礎上，于85年底成功制造了世界上第一臺工業用加壓過濾機。中國煤炭科學院唐山分院從70年代中期便開始研究煤用加壓過濾機，89年研究有了突破性進展，91年山東煤礦萊蕪機械廠已成為世界上第三家加壓過濾機生產廠家。加壓過濾機從電控角度來看，其主機部件工作在壓力容器內；現場潮濕、粉塵大、振動大，工作條件惡劣；機構動作頻繁，閉鎖嚴格。因此，電控系統必須保證：整機環境的適應性；程序動作的可靠性；系統參數的穩定性和多樣性。IPC工業控制機具有良好的用戶界面，PLC可編程控制器具有較高的現場適應能力和強大的邏輯運算功能，所以IPC－PLC微機控制方案能夠滿足加壓過濾機工作特點的需要。為保證其動作的可靠性和工作壽命，工業控制機選用研華IPC－610工控機，可編程控制器選用西門子PLC S7－300組合，既經濟又可靠，是理想的選配。

1 IPC工業控制計算機

臺灣研華工業控制機IPC610P主機CPU選用INTEL PⅢ800，組態軟件為FIX DMACS。該機具有防振動、防塵、熱穩定、抗干擾四大優點和通用性、可靠性、靈活性、易用性四大工作特點。

2 PLC可編程控制器

西門子S7-300是模塊化小型PLC系統，能滿足中等性能要求的應用。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。S7-300 PLC采用模塊化結構，具備高速（0.6～0.1μs）的指令運算速度；用浮點數運算比較有效地實現了更為復雜的算術運算；一個帶標準用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進行參數賦值；方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，人機對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機界面（HMI）從S7-300中取得數據，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數據。S7-300操作系統自動地處理數據的傳送；CPU的智能化的診斷系統連續監控系統的功能是否正常、記錄錯誤和特殊系統事件（例如：超時，模塊更換，等等）；多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改；S7-300 PLC設有操作方式選擇開關，操作方式選擇開關像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態功能，這使得組態非常容易、簡單。高電磁兼容性和強抗振動，沖擊性，使其具有最高的工業環境適應性。

3 控制原理

3.1 IPC－PLC體系結構（見圖1） 上位機選用臺灣研華IPC610P工業控制計算機，用來完成管理級別上的數據采集和流程監控；下位機選用西門子PLC S7－300，根據控制方案完成控制任務。

3.2 IPC－PLC體系通訊 可編程控制器S7-300多點接口MPI集成在CPU中，同時連接編程器、PC機、人機界面系統，控制體系依靠通訊網絡將上位機和下位機聯絡起來。通訊網絡是本系統構成的關鍵。在本系統中，上位機利用德國西門子公司的PC適配卡，通過RS232通訊接口，由電纜與下位機構成多點接口MPI網絡通訊結構。監控時，利用工控軟件FIX所帶的MPI驅動，實現上位機、下位機的通訊；可編程控制器PLC編程或程序調試時，利用SETP7編程軟件所帶的MPI驅動，實現上位機和下位機的通訊。

3.3 過程控制系統 系統生產過程控制主要是由SIMATIC S7－300來實現的，IPC工控機主要是實現系統監控和打印操作以及可編程控制器的編程和程序修改。工控機應用STEP7編程軟件進行編程，由通訊網絡存入S7－300。在過程控制中S7－300自動按照程序執行。S7－300是由CPU中央處理單元、MPI接口、數字量輸入/輸出模塊和模擬量輸入/輸出模塊組成。數字量輸入模塊包含按鈕、轉換開關、限位開關、接近開關、接觸器和中間繼電器等開關量的輸入；數字量輸出模塊指中間繼電器、指示燈和變頻器等開關量的輸出；模擬量輸入模塊是指液壓站、低壓風機、高壓風機、上密封、下密封、加壓倉、反吹風包、下倉等壓力信號和儲漿槽液位、下倉料位等模擬量輸入；模擬量輸出模塊是指主軸變頻器、入料泵變頻器、加壓倉壓力調節閥、反吹壓力調節閥等模擬量輸出。其中加壓倉壓力、反吹風包壓力、儲漿槽液位調節系統實現閉環控制。

4 結束語

該控制系統運行可靠，事故率低，操作簡單，有效地減輕了檢修人員、操作人員的工作負擔。PLC的故障自動判斷更直接、有效地幫助檢修人員及時處理事故，提高工作效率。