羅克韋爾AB 控制系統的設計和應用

張志亮

（晉神能源有限公司沙坪洗煤廠， 山西 河曲 036500）

引言

選煤廠各設備的運行直接決定最終的煤炭質量和礦井的生產進度。因此，對選煤廠控制系統提出了更高的要求。根據《煤炭洗選工程設計規范》的相關標準要求，生產能力高的選煤廠應采用網絡結構，并配置有功能齊全的控制主機、軟件，能夠對現場的信息全面采集。羅克韋爾AB 控制系統能夠滿足上述要求。

1 羅克韋爾AB 控制系統概述

1.1 羅克韋爾AB 控制系統組成

根據選煤廠的工作任務及工藝流程，綜合考慮現場設備安裝的便捷性和各個配電設備的位置，需基于羅克韋爾AB 控制系統建立如下分控制系統，分別包括有：塊煤車間控制分系統、重介壓力控制分系統、主洗車間控制分系統、桶位控制分系統、壓濾車間控制分系統、浮選車間控制分系統、濃縮車間控制分系統以及運銷車間控制分系統等[1]。此外，上述各分析均需為其配置遠程監控分系統對其實時運行狀態進行監測和控制。

1.2 羅克韋爾AB 控制系統設備組成

羅克韋爾AB 控制系統是基于AB 公司的1756系列PLC 所設計的控制系統。該控制系統可劃分為現場設備層、PLC 控制層以及監控信息層。其中，PLC 控制層作為現場設備層和監控信息層進行通信和控制的中間紐帶，其通訊協議為工業以太網通信協議。為方便對控制系統功能的增加或減少，該通信協議下的數據發布接口均是以開放形式實現的。

監控信息配置有三臺計算機，其中一臺為工程師站，用于工程師對控制系統程序的修改，在正常工作狀態，工程師站也可用于監控使用。其余兩臺計算機全用來對系統進行監視，并為每臺計算機配置大型液晶顯示器[2]。

2 羅克韋爾控制系統的設計

羅克韋爾AB 控制系統的設計主要為硬件設計和軟件設計。其中，硬件設計為對該系統PLC 的選型設計，軟件設計即為根據工藝流程設計相應的流程圖。羅克韋爾AB 可控制系統的結構如圖1 所示。

圖1 羅克韋爾AB 控制系統示意圖

2.1 系統硬件的設計

羅克韋爾AB 控制系統的硬件主要包括有MCC控制柜、PLC 柜以及各種控制模塊、工業控制計算機等。本文著重對PLC 的選型設計進行闡述。PLC 的設計需對其中各個模塊進行選型設計，包括有CPU 模塊、通信模塊、模擬量輸入/輸出模塊、數字量輸入、輸出模塊等[3]。

2.1.1 CPU 模塊的設計

CPU 作為PLC 控制系統的核心，其對數據的處理性能直接據決定該PLC 控制系統的響應速度和控制精確性。為選煤廠羅克韋爾AB 控制系統中PLC控制器所配置的CPU 模塊型號為1756-L61。該型號的CPU 自帶有32 MB 的內存和內置的USB 端口。基于1756-L61CPU 模塊使得兩PLC 之間的通信可通過光纖電纜實現。

2.1.2 PLC 通信模塊的設計

PLC 通信模塊作為整個羅克韋爾AB 控制系統現場界面與上層監控界面通信的關鍵模塊。目前，可供PLC 通信模塊選用的通信模塊包括有以太網、RIO、ControlNet 等。通信模塊主要實現設備層之間的數據交換，下位機與上位機之間的數據交換等。因此，綜合考慮各通信模塊的優劣勢，羅克韋爾AB 控制系統選用以太網通信模塊。

2.1.3 PLC 模擬量輸入/輸出模塊的選型

通過對現場控制需求進行統計，選煤廠中壓力傳感器、料位計等所輸出的電流信號上傳至PLC 模塊為模擬量；重介質密度調節系統通過調節閥門的開度大小進行控制，該信號為模擬量輸出。經統計，為選煤廠羅克韋爾AB 控制系統PLC 配置的輸入/輸出模塊為1756-IF16、1756-OF8。此外，為了確保保證信號傳輸的準確性，為輸出/輸出模塊增設了相應的安全柵。

2.1.4 PLC 數字量輸入/輸出模塊的選型

由于選煤廠工作現場煤塵濃度較高屬于爆炸性粉塵環境，為確保接觸可靠性，選煤廠羅克韋爾AB控制系統中PLC 的數字輸入模塊為1756IM16I，共有16 路；配置的輸出模塊為1756-OW16I，共有16點常開輸出。上述數字量輸入/輸出模塊能夠減少中間繼電器的環節，一定程度上簡化了接線，有利于作業人員對系統進行調試、維護。

2.2 系統軟件的選擇

選煤廠中羅克韋爾AB 控制系統的軟件包含有監控軟件和編程軟件。基于監控和編程軟件可實現對上位機人機接口的監控，確保PLC 邏輯功能的實現以及為控制系統內部和外部數據通信提供接口[4]。

2.2.1 編程軟件

選煤廠羅克韋爾AB 控制系統所選用PLC 控制器的型號為1756 系列的PLC。因此，針對該系列PLC 選用的編程軟件為RSLogix 5000 系列的中文編程軟件。該編程軟件能夠實現對自動化控制系統中PLC 的邏輯算法功能和邏輯組態功能，采用該編程軟件的優勢在于，盡管系統中測點數量有變，但不需對整個系統程序進行編譯。

2.2.2 監控軟件

羅克韋爾AB 控制系統中的監控軟件是RSview32 組態軟件，該軟件能夠在win7 的環境下運行，具有較好的運行實時性和開放性。

2.2.3 通訊軟件

RSlinx 為現場設備連接羅克韋爾軟件提供全套通訊服務，主要用于與第二方人機界面系統，數據采集、分析系統，客戶應用軟件系統進行通訊，支持多個應用軟件同時與在不同網絡上的不同設備進行通訊。

3 羅克韋爾AB 控制系統在沙坪選煤廠的應用效果

1）羅克韋爾AB 控制系統的操作界面簡單，便于作業人員掌握并熟練操作。此外，該控制系統增加了部分通信協議，可為系統配置各種通信接口。

2）羅克韋爾AB 控制系統的電氣分系統采用先進的集成電路技術和抗干擾技術，大大提升了系統的可靠性和抗干擾能力。具體表現為：羅克韋爾AB控制系統相比于傳統自動化系統而言，大大減少了繼電接觸器的數量，從而有效降低了設備出現故障的概率。此外，羅克韋爾AB 控制系統具有故障自檢、自排除功能，大大提升了系統的可靠性。

3）不論從羅克韋爾AB 控制系統的硬件配置還是從其軟件集成而言均具有前瞻性，為今后系統的優化提供了可靠的基礎。

4 結語

選煤廠的日常生產所涉及的設備種類多，工藝流程復雜，需要先進的集成控制系統為其服務。羅克韋爾AB 控制系統從硬件設計和軟件配置具有一定的先進性和前瞻性，能夠明顯提升選煤廠的自動化水平，為提升選煤廠的工作效率和最終產品的質量起決定性的作用。