安鋼焦化廠運焦三系統(tǒng)PLC改造概述

摘 要:本文主要介紹安鋼集團焦化分廠運焦三系統(tǒng)的更新和改造，并結合原有控制方式，采用工控計算機和PLC實現(xiàn)整個運焦三系統(tǒng)的自動運行、監(jiān)控和管理功能并就運焦三系統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)的基本功能加以說明。

關鍵詞:運焦工藝PLC聯(lián)鎖控制實時監(jiān)控

中圖分類號:TP31文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)08(c)-0017-01

安鋼焦化廠運焦三系統(tǒng)主要負責焦化三煉焦車間5#、6#焦爐焦炭的外運、存儲。該系統(tǒng)自1997年投運以來，由于電氣設備運行時間過長，電氣管線腐蝕嚴重，使得運焦三系統(tǒng)事故頻發(fā)，已不能滿足目前生產和管理的需求。此次改造以目前的生產狀況為基礎，以設備的運行可靠，維護方便為原則，結合今后生產的發(fā)展規(guī)劃，對硬件設備及PLC控制系統(tǒng)進行全面的升級和改進。

1 工藝簡介

運焦三系統(tǒng)工藝部分共包括五條皮帶機，兩套大振篩，兩套小振篩，以及J-3皮帶機配套的一套布袋反吹式除塵裝置。J-1、J-2皮帶機主要運送三煉焦干熄焦處理的焦炭，而三煉焦?jié)裣ㄌ幚淼慕固恐苯佑蒍-3皮帶機運送。兩套大小振篩主要是將焦炭篩選為不同規(guī)格的焦炭，分別存放在不同的儲焦倉內或直接送煉鐵廠以供生產使用。另外大、小振篩都為一開一備，J-2、J-4皮帶機各為東西兩臺電機拖動，由現(xiàn)場操作箱轉換開關切換。

2 系統(tǒng)配置

因為運焦三系統(tǒng)設備多而且分散，車間粉塵較多工作環(huán)境十分惡劣，所以在設計中采用了西門子電氣公司的S7-400系列PLC控制器。控制系統(tǒng)由上位監(jiān)控機、PLC主站、控制模塊和現(xiàn)場設備層組成。PLC主站負責現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)采集和控制，并通過操作員站對現(xiàn)場設備的運行情況進行實時的監(jiān)控和管理。

2.1 系統(tǒng)硬件配置

(1)1PLC控制柜。安鋼焦化廠的運焦三系統(tǒng)共有2套PLC柜，其中1#柜內安裝有電源、CPU、CP模塊，其余均為I/O柜。采用國際通用的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線標準協(xié)議與上位機進行通訊。使用TCP/IP協(xié)議與操作員站、工程師站進行通訊，并連入工業(yè)局域網(wǎng)對設備進行監(jiān)控。運焦三系統(tǒng)共有的控制點數(shù):數(shù)字量輸入168點，數(shù)字量輸出27點，模擬量輸入8點，根據(jù)控制點數(shù)及要求PLC柜模塊的配置為:電源模塊PS407 10A 1塊、CPU模塊CPU414-2DP 1塊、通訊模塊CP443-1 1塊、總線接口模塊 IM153-2 3塊、數(shù)字量輸入模塊SM321 15塊、數(shù)字量輸出模塊SM322 4塊、模擬量輸入模塊SM331 1塊。

(2)操作員工作站。本系統(tǒng)為實時監(jiān)控生產情況，隨時發(fā)出控制指令，在中控室配有一臺操作員站為研華科技610H，具體配置如下:CPU:pentium 4處理器，主頻3.0GHz，硬盤:160G，內存:1GB，網(wǎng)卡:100M，工業(yè)底板PW-6006，顯示器:冠捷19″液晶顯示器，DVD光驅，帶鍵盤和光電鼠標。

(3)工程師站。工程師站的硬件配置與操作員站完全相同。工程師站主要起管理作用如:網(wǎng)絡的硬件組態(tài)、下位軟件的編程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、程序和硬件配置的上傳和下裝。工程師站也裝有上位軟件WINCC能實現(xiàn)和操作員站同樣的功能。

2.2 系統(tǒng)軟件配置

(1)PLC控制系統(tǒng)軟件。本系統(tǒng)采用STEP7 V5.4中文版的軟件包，用于對SIMATIC可編程邏輯控制器(PLC)進行組態(tài)和編程，所有的I/O模塊均可通過STEP7進行配置，使得添加和更改模塊極為簡單。該軟件具有所有3種編程語言，分別為梯形圖(LAD)、功能塊圖(FBD)、語句表(STL)。根據(jù)工藝需要，我們采用梯形圖語言編制應用程序。

⑵操作員站軟件。本系統(tǒng)采用西門子公司的WINCC V6.2中文版監(jiān)控軟件制作操作員監(jiān)控畫面。對設備的運行情況進行實時采樣，并在屏幕上顯示系統(tǒng)的仿真畫面，兼做故障報警、歷史趨勢和報表等。PLC根據(jù)上位機發(fā)出的命令，執(zhí)行對應的功能塊，快速響應中央操作室內的指令。

3 系統(tǒng)功能

3.1 下位機控制功能

為了保證運焦三系統(tǒng)的正常、可靠運行，該系統(tǒng)應滿足以下控制要求:

(1)控制方式分系統(tǒng)聯(lián)動、系統(tǒng)單機、機旁手動三種方式可切換。正常生產時，使用系統(tǒng)聯(lián)動方式，設備按工藝要求的順序和流程由操作員站自動啟停;系統(tǒng)單機用于設備的調試和檢修，可在操作員站操作各設備;現(xiàn)場檢修設備時采用機旁手動方式，每臺設備旁邊均設有就地操作控制箱，設有轉換開關和就地啟停按鈕便于在現(xiàn)場操作，該方式可脫離PLC控制系統(tǒng)啟停設備，更能保證生產的穩(wěn)定性。

(2)能夠實現(xiàn)各條皮帶機、除塵裝置、振篩之間的聯(lián)鎖控制，在條件滿足情況下能夠順啟、順停，實現(xiàn)干熄焦或放焦臺之間以及煉鐵J-1皮帶機之間的聯(lián)鎖;皮帶機裝設有拉線開關、跑偏保護等，這些信號均接入PLC系統(tǒng)，發(fā)生輕故障時能產生聲光報警，當產生重故障時能夠聯(lián)鎖停車;另外C1除塵器與系統(tǒng)獨立，一般聯(lián)鎖啟動時啟動C1，C1可隨時手動開停操作，即使當系統(tǒng)處于運行過程中，除塵發(fā)生故障時也不會造成系統(tǒng)停車，而只給出報警。

(3)按工藝要求，整個運焦三系統(tǒng)有4條料線，操作員可以根據(jù)來料的情況選擇不同的料線及其相關設備，方便快捷。

(4)大振篩和小振篩順序開停中間有延時，不可同時啟動和停止。兩大振篩之間只能選擇一臺在線作業(yè)，小振篩也如此。大、小振篩隨系統(tǒng)啟動和停止，但系統(tǒng)運行期間兩臺大、小振篩之間可進行手動倒用，即系統(tǒng)運行時，可手動停止在線振篩，切換備用振篩，然后加入系統(tǒng)的正常運行。

3.2 上位機監(jiān)控功能

操作員站集中監(jiān)控整個運焦三系統(tǒng)的生產過程，實現(xiàn)對生產及相關環(huán)節(jié)的監(jiān)控和操作，具體功能如下:

(1)畫面組成 本系統(tǒng)由六幅畫面構成，分別是:工藝流程、操作窗口、報警記錄、歷史趨勢、歷史事件記錄、系統(tǒng)說明。工藝流程為主畫面模擬再現(xiàn)現(xiàn)場的生產情況。操作窗口實現(xiàn)料線選擇和相應設備的選擇。報警記錄實現(xiàn)報警數(shù)據(jù)的歸檔和顯示。歷史趨勢電機電流和料位等模擬量的歸檔和顯示。歷史事件記錄實現(xiàn)生產操作的記錄。系統(tǒng)說明即對本系統(tǒng)的詳細介紹。

(2)子畫面 當點擊主畫面上的皮帶或大小振篩旁邊的文字時，會彈出相應設備的子畫面，子畫面用來顯示每個設備的運行狀態(tài)如:單動、聯(lián)動、啟動、運行以及與設備相關的信號如:熱繼動作、斷路器合跳閘動作等，設備的詳細故障信號以及操作按鈕等信息。

(3)顯示功能 在工藝流程畫面顯示各個設備的運行狀態(tài)，設備被選中時為靜止的紅色，沒被選中時為靜止的灰色，無信號連接時為靜止的橙色。設備旁邊顯示其關聯(lián)信號如:拉繩動作信號、跑偏信號、機頭堵料信號等故障信號，并且無故障時不顯示，有故障時彈相應的閃爍文字提示。

(4)其它 主畫面上設有系統(tǒng)急停、復位、順啟、順停、聯(lián)動、單動的選擇按鈕便于操作，每幅畫面上有時間顯示和畫面之間的切換按鈕。

4 結語

綜上所述，該控制系統(tǒng)在設計中結合現(xiàn)場情況，立足于實際需求，充分考慮到現(xiàn)場的突發(fā)情況及應對措施，整套運焦三系統(tǒng)實現(xiàn)了預期的控制效果，各項技術指標也達到了設計要求，能夠滿足生產的需要。

參考文獻

[1]廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].北京:機械工業(yè)出版社，2008.