基于S7—200PLC的焙砂氣力輸送控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉海洋

摘 要：氣力輸送是清潔生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，該文介紹了焙砂氣力輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件組成，軟件設(shè)計(jì)及一些較先進(jìn)的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)選用S7-200PLC作為系統(tǒng)核心，使用wincc開發(fā)上位機(jī)監(jiān)控畫面，通過Em277模塊和cp5611卡實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和控制器的ProfibusDP通訊。該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)成本低等特點(diǎn)，并在設(shè)計(jì)中融合了智能控制的理念。

關(guān)鍵詞：S7-200PLC 氣力輸送 wincc

中圖分類號(hào)：TM505 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0004-02

氣力輸送系統(tǒng)是一種具有清潔生產(chǎn)功能的全封閉型管道輸送系統(tǒng)，它以密封式輸送管道代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機(jī)械輸送物料，具有無污染、高效節(jié)能、便于物料的輸送和回收等優(yōu)勢(shì)。氣力輸送裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，可作水平的、垂直的或傾斜方向的輸送，在輸送過程中還可同時(shí)進(jìn)行物料的加熱、冷卻、干燥和氣流分級(jí)等物理操作或某些化學(xué)操作，應(yīng)用范圍非常廣泛。丹霞冶煉廠焙燒車間焙砂氣力輸送系統(tǒng)主要是通過復(fù)雜的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)物料焙砂全自動(dòng)的傳送，該文將詳細(xì)探討其自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)原理

丹霞冶煉廠焙燒車間氣力輸送系統(tǒng)控制流程上主要包括3個(gè)噴射泵，2個(gè)中間倉，2個(gè)漿化倉，1個(gè)中轉(zhuǎn)倉，1個(gè)脫硫焙砂倉，6個(gè)除鐵倉，4個(gè)中和倉以及相關(guān)閥門等，系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖見圖1。

該系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)主要功能有：（1）3個(gè)噴射泵能夠?qū)崿F(xiàn)手動(dòng)和全自動(dòng)工作，同時(shí)只能有一個(gè)泵工作，并且具備自動(dòng)切換功能。（2）1號(hào)泵、2號(hào)泵輸送目的倉為中轉(zhuǎn)倉、漿化倉（1～2）、除鐵倉（1～6）、中和倉（1～4）；3號(hào)泵輸送目的地為漿化倉（1～2）、除鐵倉（1～6）、中和倉（1～4）、脫硫焙砂倉。（3）A線路和B線路在發(fā)生管道堵塞時(shí)自動(dòng)切換線路。（4）選擇目的倉時(shí)，自動(dòng)選閥及輸送路線。（5）根據(jù)事先編制的送料策略，自動(dòng)選擇目的倉輸送順序。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的自動(dòng)控制是一種典型的邏輯控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用西門子200PLC構(gòu)建控制系統(tǒng)，系統(tǒng)主要有由2套可編程序控制器（PLC）、傳感器、工作站、上位機(jī)監(jiān)控軟件、PC_ACCESS等部分組成，PLC與PLC之間通過EM277通訊，通訊主站由上位機(jī)承擔(dān)。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)見圖2。

系統(tǒng)中上位機(jī)為PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)主站，上位機(jī)通過PCaccess與兩臺(tái)PLC通信，PLC與PLC接入同一總線網(wǎng)絡(luò)，不直接通信，通過WINCC腳本程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)

3.1 流程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)主要包括噴射泵控制、料倉智能選擇、整個(gè)系統(tǒng)的故障判斷及處理三個(gè)部分，各部分之間既相互獨(dú)立又有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的全自動(dòng)智能工作。

噴射泵控制流程比較復(fù)雜，首先要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況調(diào)整設(shè)備參數(shù)主要包括開泵壓力值、關(guān)泵壓力值、泵堵壓力報(bào)警值、進(jìn)料時(shí)間值、出料時(shí)間值等等。調(diào)整參數(shù)后設(shè)定控制流程為首先開排氣閥→（延時(shí)2 s）開進(jìn)料閥→（料滿）關(guān)進(jìn)料閥→關(guān)排氣閥→（氣源達(dá)到開泵壓力）開噴射閥→（延時(shí)5 s）開出料閥→（氣源達(dá)到關(guān)泵壓力再延時(shí)20 s）關(guān)出料閥→（延時(shí)5 s）關(guān)噴射閥→進(jìn)入下一循環(huán)。為防止產(chǎn)生意外，手動(dòng)操作也進(jìn)行了互鎖控制，在進(jìn)料排氣時(shí)不能操作噴射出料；同理噴射出料時(shí)不能開進(jìn)料排氣。

料倉智能選擇部分主要包含目的倉和送料線路的選擇以及料倉送料策略的選擇，目的倉選擇可單選可多選，在多選的情況下，需要選擇送料策略，比如送料順序、低料位優(yōu)先、目的倉優(yōu)先等；送料線路有A線、B線兩種選擇、B線為備用線路。

系統(tǒng)故障判斷及處理部分主要包括開泵壓力值低處理、關(guān)泵壓力值高處理、泵及管道發(fā)生堵塞情況處理、料位開關(guān)故障情況處理、壓力變送器故障情況處理、送料閥故障情況處理等。

3.2 關(guān)鍵程序設(shè)計(jì)

（1）料倉的智能選擇設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)，在設(shè)定好目的倉后，系統(tǒng)能智能判斷路徑中閥門的開閉以及送料順序，該系統(tǒng)主要采用目的倉數(shù)字標(biāo)記法來判斷，該方法通過兩級(jí)數(shù)字組合判斷輸送目的地，然后根據(jù)目的地來選中開閉的閥門，第一級(jí)判斷目的倉主輸送管道閥門選擇，第二級(jí)判斷目的倉內(nèi)部不同倉的選擇，具體設(shè)計(jì)比如泵1的地址VB4，泵2的地址VB5，數(shù)值0表示泵沒有啟用，數(shù)值1表示沒有選擇管道，數(shù)值2表示選中中和倉，數(shù)值3表示選中除鐵倉，數(shù)值4表示選中中轉(zhuǎn)倉，數(shù)值5表示選中脫硫倉，數(shù)值6表示選中漿化倉數(shù)值9表示中轉(zhuǎn)倉滿，數(shù)值12表示中和倉除鐵倉滿，待目的倉選中后，再根據(jù)送料策略選擇目的倉內(nèi)部不同倉的送料順序。圖3摘錄了2#泵沒有啟動(dòng)或沒有選擇路徑時(shí)，1#泵優(yōu)先送中和、除鐵、中轉(zhuǎn)倉時(shí)的數(shù)字標(biāo)記賦值程序。

（2）管道發(fā)生堵塞時(shí)的線路切換是系統(tǒng)一個(gè)必不可少的功能，在日常氣力輸送系統(tǒng)使用過程中，氣源壓力不足或者管道閥門故障都容易發(fā)生管道堵塞，考慮到焙砂物料在生產(chǎn)過程中的重要性，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中增加了備用線路自動(dòng)切換的功能，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其主要工作原理為當(dāng)噴射泵工作的過程中，泵內(nèi)的壓力維持在一定壓力值（0.68 MPa）不發(fā)生變化時(shí)，可判斷為發(fā)生管道堵塞，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)目的倉的選擇以及送料策略來自動(dòng)調(diào)整3QF1，3QF2，3QF3，3QF4，3QF5等閥門的開閉來調(diào)整送料路線。

4 結(jié)語

該文探討了丹霞冶煉廠焙砂氣力輸送系統(tǒng)自動(dòng)控制部分的原理、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)融合了智能化的一些設(shè)計(jì)思想，在實(shí)際的使用中，具有穩(wěn)定性高，操作方便等特點(diǎn)，有效地降低了工廠的設(shè)備成本和人力成本。

參考文獻(xiàn)

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