【文章內容簡介】 Visual Basic 的語言。對象的屬性可以進行設 定或編程以實現(xiàn)對該對象的動畫及事件的觸發(fā)，內嵌的 MSC 減少了開發(fā)者的學習時間，并增加了靈活性。 在上位機軟件設計中，利用 WinCC 強大的組態(tài)功能能設計出友好的用戶監(jiān)控畫面，實現(xiàn)在線幫助、用戶權限管理、報警記錄及查詢、系統(tǒng)運行數(shù)據記錄及查詢、報表生成及打印等功能。此外，為了方便維護與參數(shù)設置，設計了參數(shù)設定、參數(shù)保存與恢復、參數(shù)校正、 I/O 狀態(tài)表等功能，可以查看 PLC 的輸入輸出狀態(tài)，在線設定延時。上下限及其他控制參數(shù)，在線進行信號補償?shù)?[7]。 第 9 頁 3 控制系統(tǒng)總體設計 水泥生產過程中，煤粉的制備 具有現(xiàn)場工藝復雜、設備類型多樣、 I/O 點數(shù)多 等特點 ， 為保證生產的可靠連續(xù)性，要求煤粉制備過 程能夠安全、 連續(xù)的 提供 煤粉，其制備系統(tǒng)所研磨的煤粉不但要滿足燃燒工藝的要求，還要進行防燃、防爆和回收，同時要求系統(tǒng)可靠性高、穩(wěn)定性好以及完善的故障診斷功能，合理的選擇控制系統(tǒng)的總體架構并設計性價比高的設計方案具有十分重要的意義。 本章首先簡要介紹了煤粉制備系統(tǒng)的生成工藝流程，然后結合系統(tǒng)的控制要求，最終確定系統(tǒng)的總體設 計。 水泥生產工藝中，煤粉制備的框圖如 圖 31所示。 煤磨段的 工藝流程 根據原煤的物理化學性能以及燒成系統(tǒng)對煤粉燃料的要求，煤粉制備選用球磨機作為主機設備，并配有選粉機，煤粉收塵器及相匹配的輸送的控制設備，具體結合工藝流程圖介紹如下： 來自煤庫的原煤經斗式提升機直接送入磨頭原煤倉。倉下設有棒閥、圓盤喂料機，通過調節(jié)圓盤喂料機的電機轉速可控制入磨喂煤量。原煤經電動翻板閥進入磨內進行烘干粉磨。 用于烘干原煤水分的熱源是熱風機。 控制系統(tǒng)主機設備為球磨機。出磨煤粉由廢氣帶入動態(tài)選粉機，分離了的粗粉經錐形鎖風閥 摻入螺旋輸送機，通過電動翻板閥回磨進行再粉磨。廢氣由煤磨引入煤粉收塵器進行凈化，凈化后的廢氣排入大氣，其含塵濃度符合國家排放標準要求。由煤粉收塵器收集下來的煤粉經雙向螺旋輸送機進入煤粉倉。當煤粉在煤粉倉收塵器內發(fā)生事故燃燒時，通過雙向螺旋輸送機向外排放。 窯頭喂煤采用煤粉計量稱，本稱集喂煤、計量、調節(jié)、輸送于一體，操作非常方便，本稱的輸送氣源來自 2臺羅茨風機。 整個煤粉制備過程的工藝流程圖如 下 圖 32所示。 第 10 頁 圖 31 煤粉制備框圖 斗式提升機 原煤倉 圓盤喂料機 電動翻板閥 動態(tài)選粉機 閥定量給料機 熟料 干式球磨機 煤粉收塵器 回轉下料器 螺旋輸送機 煤粉倉 冷風機 熱風機 螺旋輸送機 螺旋收塵器 煤粉倉收塵器 風粉煤灰 機 轉子稱 斜槽 羅茨風機 煤磨電機 熱風閥 風粉煤灰 機 冷風閥 風粉煤灰 機 離心風機 大氣 風粉煤灰 機 離心 風機 原煤堆 第 11 頁 離心風機大氣熱風機提升機球磨冷風閥冷風機熱風閥煤磨電機原煤倉雙向螺旋輸送器動態(tài)選粉機煤粉倉收塵器大氣煤粉倉煤粉計量稱羅茨風機煤粉收塵器螺旋輸送器圓盤喂料機離心風機電動翻板閥圖 32 煤磨段工藝圖 煤磨段 系統(tǒng)的控制要求 對于水泥工藝煤磨段， 基于 S7300 PLC 和 WinCC 組態(tài)軟件，完成給煤機轉速控制磨機負荷自動控制系統(tǒng)的開發(fā) 。 1. 在煤粉制備啟動時，設計啟動裝置。 2. 斗式提機的啟?？刂?。 3. 原煤倉原煤料位的實時檢測、顯示與報警。 4. 圓盤喂料機 的啟?？刂?，在工頻范圍內的變頻調速， 調整給煤量 。 5. 電動翻板閥 啟?？刂?。 6. 煤磨入口、出口、定子 3 處溫度的讀取顯示、報警。 7. 煤磨入口、出口 2 處壓力的讀取顯示、報警。 8. 熱風閥的 開關控制 。 9. 熱 風機 和冷風機 的啟?？刂?。 10. 煤粉收塵器的壓力、溫度實時顯示、報警， 以及 啟停控制。 11. 螺旋輸送機的啟停控制。 第 12 頁 12. 煤粉倉料位、重量的實時檢測、顯示與報警。 13. 煤粉倉溫度的顯示、報警。 14. 轉子秤輸送值的實時顯示、報警，以及單機下的啟停控制。 15. 羅茨風 機手動就地選擇與遠程人機界面的選擇，并能實現(xiàn) 啟動與停止控制，電流顯示、報警。 16. 中控室可集中監(jiān)控主要生產工藝流程，可實現(xiàn)整個系統(tǒng)的工藝流程圖、操作圖、實時曲線圖、歷史曲線圖的顯示與打印等功能。在現(xiàn)場控制室也設置與中控室同樣功能的監(jiān)控系統(tǒng)，操作由現(xiàn)場控制室執(zhí)行，中控室負責監(jiān)控。 17. 所有設 備的故障信號在中控有顯示。 煤磨段 中球磨機負荷 的控制要求 根據經驗，磨內負荷小時，磨煤機電流??；負荷增加時，磨煤機電流隨之增加。如果啟動一臺空磨，然后緩慢向磨中加煤，則電流將穩(wěn)定增加直至最大。如加煤過量，則電流會再次下降。中間有一個電流峰值。至于加煤過程中為什么電流會下降，主要是因為重力中心將向磨的中心轉移，最終會看到磨的電功率消耗是依據磨的加煤量。因此認為，利用磨電流代替存煤量參與球磨機負荷控制，使其處于最佳載煤量運行，將大大提高制粉系統(tǒng)的經濟性。 根據球磨機控制原理，煤磨電機電流經傳感器檢測變送到 PLC，與設定值比較，大于則送至 PID中進行運算，運算完成后輸出，調節(jié)給煤機轉速進行給煤量調節(jié)，使球磨機負荷處于正常工作狀態(tài)。 煤磨段自動 控制 系統(tǒng)的總體設計 根據工藝流程，結合 控制要求，針 對煤粉制備設備類型多樣、點數(shù)多且分布極為分散等 特點，提出了 現(xiàn)場 PLC 控制站 + 上位 WinCC 組態(tài)監(jiān)控 架構的總體設計方案。 結合系統(tǒng)的總體設計方案， 用 PLC 進行下位控制站設計， WinCC 進行上位監(jiān)控 設計。 在 PLC 現(xiàn)場控制站設計部分，根據控制系統(tǒng)控制要求，確定系統(tǒng)控制點和控制量，合理地進行 PLC 硬件配置，設計 PLC 控 制程序。在上位 WinCC 監(jiān)控設計部分 ，建立 相應的 變量，繪制監(jiān)控 畫面 并組態(tài)，并設置通訊方式 。 控制系統(tǒng)架構如圖 33 所示。 控制系統(tǒng)各部分功能 PLC 控制站 第 13 頁 該煤磨工藝的自動化監(jiān)控系統(tǒng)共設 1 個 PLC 控制站， PLC 站的主要 作用是采集現(xiàn)場的信號并控制設備的運行 ，現(xiàn)場的信號包括料位、溫度、壓力、并包括設備的運行狀態(tài)。 當控制系統(tǒng)運行模式選擇開關選擇到“自動模式”時，操作人員不能使用現(xiàn)場 的啟停按鈕來控制設備的運行。這時， PLC 會根據程序自動或者根據上位監(jiān)控系統(tǒng)給出的信號控制設備的運行。 當控制系統(tǒng)運行模式選 擇開關選擇到“手動模式”時，操作人員可以使用現(xiàn)場 的啟停按鈕來控制設備的運行。 圖 33 控制系統(tǒng)架構圖 WINCC 監(jiān)控 站 該 系統(tǒng)的上位監(jiān)控系統(tǒng)僅 一個 操作 站， 用戶 既能完成系統(tǒng)組態(tài)、調試及控制參數(shù)的在線修改和設置等，又能完成對整個 煤粉制備 的數(shù)據采集、監(jiān)控 等功能 。 煤磨工藝的各個設備 的 工藝 參數(shù) 以及各個設備的運行狀態(tài)通過 PLC 采集并在上位機監(jiān)控畫面上顯示，操作人員可以查看工藝 各個設備的運行情況。同時可以對報表存檔打印，顯示實時報警和歷史報警等，方便操作 人員進行工藝分析和查找故障。 當現(xiàn)場控制柜的模式選擇開關選到“手動 ”時，在上位機監(jiān)控畫面中可以選擇設備為“手動”運行狀態(tài)，然后手動控制設備的運行。 計算機 P L C 電流傳感器 喂料機變頻器 球磨電機 喂料機電機 上位監(jiān)控站 現(xiàn)場控制站 第 14 頁 4 現(xiàn)場 PLC 控制站 設計 本控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場 PLC 控制站 設計方案 如 圖 41 所示。 其中第三章已將控制系統(tǒng)的控制要求和功能實現(xiàn)目標作了介紹，本章主要完成余下的設計內容。 圖 41 現(xiàn)場 PLC 控制站 設計 流程圖 系統(tǒng)中 I/O 點數(shù)的選取 要對一個實際的生產運行系統(tǒng)進行監(jiān)控， 需要在了解 生產工藝 的基礎上 ，根據控制系統(tǒng)的要求， 對系統(tǒng)進行深入分析后選取 要進行監(jiān)控的點， 對 系統(tǒng)進行控制，具體來說是對系統(tǒng)中的某些點進行控制或系統(tǒng)中的某些設備 運行狀況進行監(jiān)控，確保系統(tǒng)的正常運行，最終 達到了對系統(tǒng)進行控制的目的。 水泥生產煤磨段主要 的 控制對象是球磨機的負荷。 球磨機的負荷可以通過煤磨電機電流間接測量， 通過對煤磨電機電流的控制，利用圓盤喂料機變頻器，調節(jié)量圓盤喂料機電機轉速進而改變原入磨量 （語句不通） ， 實現(xiàn)對球磨機負荷的控制 。 所以，煤磨電機電流 與圓盤喂料機轉速均 是模擬量 輸入點， 這兩個點也是要進行控制的量 。在該系統(tǒng)中， 根據系統(tǒng) 控制要求，系統(tǒng) 的主要運行參數(shù)有電流、溫 度、壓力、轉速等 ，所以我們要對 相應設備 的 這些參數(shù) 進行實時監(jiān)控，確保系統(tǒng)的正常運行。 譬如 電流 ，如果 設備電機出現(xiàn)過載現(xiàn)象 ， 長期 超出設計 任務解決方 案 創(chuàng)建一個項目 硬件組態(tài) 創(chuàng)建程序 下載程序到 PLC 調試 第 1 步 第 2 步 第 3 步 第 4 步 第 5 步 選取控制量與控制點 明確系統(tǒng)控制要求 繪制程序流程圖 第 15 頁 所規(guī)定的 電流上限值 ， 會使 設備壽命減短甚至損壞； 如果 電流 過小，則導致 設備難 以經濟 運行 ，影響生產效率 。在對這些點進行監(jiān)控后，如果有異常，操作員會立即采取相應的措施。 （ 改為： 針對監(jiān)控的數(shù)據，操作人員根據實際需求采取相應的措施，以便即使避免故障產生，影響正常生產） 除此之外，系統(tǒng)中各個設備 的啟停 順序 也是根據實際工藝進行控制并監(jiān)控 ，由于設備 運行與否會影響 整 個制粉 系統(tǒng)的 正常生產，因此設備的啟停 是否滿足實際生產要求 是很關鍵的 ， 譬如系 統(tǒng)中給料部分必須是在 球磨部分運行 后 才允許啟動的， 當然， 對設備 的運行或故障狀態(tài) 也 要進行監(jiān)控 ，這樣以便于現(xiàn)場檢修或者故障處理 。 （看看修改后的句子怎樣） 根據以上分析 和第三章中詳述的系統(tǒng)控制要求， 可以確定 系統(tǒng)中的 I/O 點。如圖所示。 這樣，在對系統(tǒng)進行控制時，就得到了具體的 變量，在設計時所針對的就是這些變量，而不是籠統(tǒng)的系統(tǒng)。同時，根據點的個數(shù)，可以進行 S7300 的硬件選型。 表 41 I 點統(tǒng)計 HMODE I BOOL 手動模式開關 LCFON/OFF I BOOL 羅茨風機 1 開關 LF2ON/OFF I BOOL 離心風機 2 開關 SLSON/OFF I BOOL 雙螺旋輸送機開關 LF1ON/OFF I BOOL 離心風機 1 開關 LSON/OFF I BOOL 螺旋輸送機開關 DTXFON/OFF I BOOL 動態(tài)選粉機開關 MMDJON/OFF I BOOL 煤磨電機開關 LFFON/OFF I BOOL 冷風閥開關 RFFON/OFF I BOOL 熱風閥開關 LFJON/OFF I BOOL 冷風機開關 RFJON/OFF I BOOL 熱風機開關 DDFBFON/OFF I BOOL 電動翻板閥開關 YPON/OFF I BOOL 圓盤喂料機開關 BFON/OFF I BOOL 棒閥開關 DSON/OFF I BOOL 斗式提升機開關 LCF2ON/OFF I BOOL 羅茨風機 2 開關 第 16 頁 LCF1RUNBUG I BOOL 羅茨風機 1 運行故障 LCF1STARTBUG I BOOL 羅茨風機 1 啟動故障 LCF1STOPBUG I BOOL 羅茨風機 1 停機故障 LCF2STARTBUG I BOOL 羅茨風機 2 啟動故障 LCF2STOPBUG I BOOL 羅茨風機 2 停機故障 LCF2RUNBUG I BOOL 羅茨風機 2 運行故障 LF2STARTBUG I BOOL 離心風機 2 啟動故障 LF2STOPBUG I BOOL 離心風機 2 停機故障 LF2RUNBUG I BOOL 離心風機 2 運行故障 SLSSTARTBUG I BOOL 雙螺旋輸送機啟動故障 SLSSTOPBUG I BOOL 雙螺旋輸送機停機故障 SLSRUNBUG I BOOL 雙螺旋輸送機運行故障 LF1STARTBUG I BOOL 離心風機 1 啟動故障 LF1STOPBUG I BOOL 離心風機 1 停機故障 LF1