淺談西門子300PLC選煤廠集中控制系統(tǒng)

王國富 王勝杰

【摘要】通過永川洗選廠選煤自動化控制系統(tǒng)程序的應(yīng)用實(shí)例，介紹利用西門S7300系列PLC作為主控制器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動化，提高了設(shè)備效率而且節(jié)省了人員效率，實(shí)現(xiàn)真正意義上的高效高產(chǎn)。

【關(guān)鍵詞】PLC；集中控制選煤廠

前言

傳統(tǒng)的工業(yè)自動化系統(tǒng)中，多采用繼電器作為主控器。但選煤廠設(shè)備眾多，控制工藝過程復(fù)雜，隨著入選量的增加，繼電器控制方式以不能適應(yīng)現(xiàn)代化的生產(chǎn)需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)等在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，工業(yè)自動化系統(tǒng)也逐步向數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，即各類控制設(shè)備和各類數(shù)字式儀表連接起來，實(shí)現(xiàn)集中控制和管理。本文介紹了S7300PLC在永川選煤廠自動化系統(tǒng)的應(yīng)用。

1、系統(tǒng)工藝說明

重慶永榮礦務(wù)局永川選煤廠設(shè)計(jì)規(guī)模為120萬噸/年。永川選煤廠包括主選車間、精煤壓濾車間、濃縮及尾煤壓濾車間和原煤準(zhǔn)備車間，根據(jù)選煤廠工藝特點(diǎn)，本系統(tǒng)按一級裝備水平配置。采用S7300系列PLC作為主控系統(tǒng)，控制軟件采用德國SIEMENSE公司的STEP7組態(tài)軟件，系統(tǒng)的所有控制及狀態(tài)顯示均由WINCC上位組態(tài)完成，具有功能完善、技術(shù)先進(jìn)、自動化程度高、安全可靠、維護(hù)方便、易操作等特點(diǎn)。

2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

2.1系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)采用上位機(jī)加PLC的控制方式。

控制層：由全廠生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)和工藝參數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)組成。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過十兆以太網(wǎng)，下聯(lián)PLC主站，與密度自動控制、原煤、主洗、視頻監(jiān)控及其它輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的PLC站構(gòu)成控制層。

設(shè)備層：設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)采用PROFIBUS-DP，實(shí)現(xiàn)PLC主站與其下各IO分站之間的通訊。由于系統(tǒng)采用PROFIBUS總線結(jié)構(gòu)，以及成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，使的現(xiàn)場管線敷設(shè)量很大程度的減少，同時(shí)也進(jìn)一步減少了電氣系統(tǒng)的安裝工作量，電纜購置費(fèi)用和安裝主附材費(fèi)用比傳統(tǒng)控制方式降低30～40%。全廠集控系統(tǒng)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)設(shè)置在洗煤廠控制中心。上位機(jī)采用WindowsXP SP2開發(fā)平臺，組態(tài)軟件采用西門子公司的WinCC6.0 SP3版本。

PLC系統(tǒng)分為以下部分：

PLC主機(jī)（主廠房一號控制柜）：采用一個(gè)CPU 315-2DP主站。

主廠房PLC站（主廠房二號、三號控制柜）：采用二個(gè)ET200分站。共配置I/O 316點(diǎn)/路 ，其中：DI192點(diǎn)；DO 96點(diǎn)；AI 24路，AO 4路。精煤壓濾PLC站：采用一個(gè)ET200分站。共配置I/O 114點(diǎn)/路 ，其中：DI 64點(diǎn)；DO：32點(diǎn)；AI：8路。濃縮和尾煤PLC站：采用一個(gè)ET200分站。共配置I/O 140點(diǎn)/路 ，其中：DI 96點(diǎn)；DO：32點(diǎn)；AI：8路；AO：4路。原煤準(zhǔn)備 PLC站：采用一個(gè)ET200分站。共配置I/O 180點(diǎn)/路 ，其中：DI 96點(diǎn)；DO：64點(diǎn)；AI：16路；AO：4路。

3.3地面控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能

生產(chǎn)集控系統(tǒng)有兩種控制操作方式，即集控室集中控制操作和現(xiàn)場單機(jī)就地操作方式。集控室集中操作方式是本系統(tǒng)的主要操作方式，現(xiàn)場單機(jī)就地操作方式主要用于設(shè)備的調(diào)試和維護(hù)。就地停止優(yōu)先級最高。

3.3.1集中操作方式?？煞譃椤凹?手動”及“集中-自動”兩種?！凹?手動”方式即通過計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)，結(jié)合工控機(jī)大屏幕彩顯，實(shí)現(xiàn)對單臺設(shè)備的起?？刂?。在此種方式下，設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系可以方便地設(shè)定或取消。該方式主要用于設(shè)備的試運(yùn)行和檢修，也可以作為正常生產(chǎn)時(shí)的補(bǔ)充操作方式?！凹?自動”方式即通過計(jì)算機(jī)鍵盤或鼠標(biāo)，結(jié)合工控機(jī)大屏幕彩顯，選擇適合的工藝流程，實(shí)現(xiàn)選定的流程內(nèi)工藝設(shè)備的自動起、停（逆煤流啟系統(tǒng)、順煤流停系統(tǒng)）。此種方式下，通常設(shè)備之間存在聯(lián)鎖關(guān)系。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)出現(xiàn)需要短時(shí)間停止某設(shè)備的運(yùn)行而又不希望因聯(lián)鎖關(guān)系導(dǎo)致其他設(shè)備隨之停止時(shí)，可在設(shè)備運(yùn)行中方便地對該設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖的設(shè)定或取消。3.3.2現(xiàn)場單機(jī)操作?，F(xiàn)場設(shè)備附近設(shè)置就地操作控制箱，實(shí)現(xiàn)單臺設(shè)備的起停控制，該操作方式主要供單機(jī)調(diào)試、維護(hù)使用。在此工作方式下，設(shè)備的操作獨(dú)立于PLC控制，確保在控制系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障情況下，不影響正常生產(chǎn)。3.3.3工藝流程選擇、設(shè)置及起、?？刂乒δ?。系統(tǒng)可以方便選擇現(xiàn)有的工藝流程。生產(chǎn)工藝變更時(shí)，還可以方便地進(jìn)行工藝流程改變或增加。在“集中-自動”控制方式下，按選定的工藝流程逆煤流方向依次逐臺起動設(shè)備。在起動過程中，如果正在啟動的設(shè)備發(fā)生故障，則該設(shè)備的上游設(shè)備不再起動，起動過程暫停。待查清故障原因后，由操作人員決定是等待故障排除后繼續(xù)起動，還是終止本次流程起動。正常停車功能：在作業(yè)完成后，停止該作業(yè)流程。停止順序?yàn)轫樏毫鞣较蛑鹋_延時(shí)停止各設(shè)備。故障停車功能：當(dāng)現(xiàn)場的故障檢測、保護(hù)裝置動作以后，故障設(shè)備以及煤流上游設(shè)備立即停止運(yùn)行（工藝設(shè)備要求必須延時(shí)停車或不停車的除外），其下游設(shè)備正常運(yùn)行，不受影響。緊急停車功能：出現(xiàn)緊急情況時(shí)，按下大屏幕畫面上的緊急停止按鈕，所有設(shè)備立即停止運(yùn)行。預(yù)告功能：現(xiàn)場設(shè)備起動前和起動過程中，系統(tǒng)自動通過預(yù)告系統(tǒng)向現(xiàn)場發(fā)預(yù)告信息。3.3.4保護(hù)及故障報(bào)警功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生起停車故障時(shí)，起車過程暫停，工控機(jī)大屏幕上發(fā)出相應(yīng)的文字信息，同時(shí)音箱發(fā)出聲音報(bào)警。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障停車或傳感器監(jiān)測點(diǎn)報(bào)警（例：堵塞、跑偏、打滑、倉滿、倉空等）時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出文字信息和聲音報(bào)警。系統(tǒng)自動根據(jù)報(bào)警的設(shè)備和部位作出相應(yīng)的停機(jī)處理（根據(jù)預(yù)先設(shè)定的報(bào)警級別進(jìn)行處理），避免故障的發(fā)生和擴(kuò)大。系統(tǒng)能自動顯示、記錄或打印故障性質(zhì)、故障地點(diǎn)及發(fā)生故障的時(shí)間。3.3.5數(shù)據(jù)采集功能。系統(tǒng)通過PLC可方便地采集現(xiàn)場的設(shè)備開/停及故障狀態(tài)、設(shè)備的電壓電流、煤倉煤位等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，參與系統(tǒng)控制。3.3.6顯示功能。上位機(jī)顯示工藝流程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。不同的狀態(tài)由不同的顏色表示。操縱員可以一目了然的觀察到所有受控的當(dāng)前狀態(tài)，包含運(yùn)行/停止、就地/程控、聯(lián)鎖投入/退出、所有的故障信號、設(shè)備名稱、在工藝中所處的位置等。3.3.7報(bào)表系統(tǒng)功能。保存故障報(bào)警信息。記錄設(shè)備電流數(shù)據(jù)。各組數(shù)據(jù)生成曲線或報(bào)表，以備生產(chǎn)、管理需求。3.3.8自動配倉功能。為每個(gè)煤倉分別配置一臺西門子超聲波料位計(jì)監(jiān)測煤倉連續(xù)煤位，在每個(gè)落煤點(diǎn)配置一臺高料位計(jì)監(jiān)測煤倉高煤位信號。PLC控制系統(tǒng)可根據(jù)煤倉煤位，自動實(shí)現(xiàn)犁煤器的落下/抬起，優(yōu)先給煤位低的倉落煤；當(dāng)倉位高時(shí)，可自動停止本倉落煤，給其它倉落煤；當(dāng)所有倉都滿倉時(shí)，可在大屏幕液晶顯示器上發(fā)出文字報(bào)警和聲音報(bào)警，提醒操作員及時(shí)做出響應(yīng)。3.3.9系統(tǒng)管理。為確保安全生產(chǎn)，集控軟件設(shè)置用戶登陸界面，對不同登陸人員設(shè)置不同的權(quán)限，并對登陸人員做操作記錄。

1、管理員用戶 能監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、操作設(shè)備運(yùn)行、修改工藝；

2、操作員用戶 能監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、操作設(shè)備運(yùn)行；

3、非法用戶 不能登陸。

4、結(jié)束語

SIEMENS S7-300系列PLC實(shí)現(xiàn)的選煤廠集控系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，生產(chǎn)可靠。該系統(tǒng)自2005年投入使用后，其自動化系統(tǒng)的投入率為100%，經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好，可靠性高，而且程序簡潔，維護(hù)方便，保證了裝置的長周期運(yùn)行，為工廠取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。如要求更高的可靠性，可采用雙PLC或三PLC冗余的方案，以達(dá)到更高的性能指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1]崔莉莉，陳相輝，李辛.基于PLCde集中控制系統(tǒng)在城郊選煤廠的應(yīng)用[J].煤炭工程，2008年2期

[2]陳忠訓(xùn).自動控制技術(shù)在選煤廠的應(yīng)用[J].煤炭工程，2008年10期

[3]方承遠(yuǎn)，張振國.工廠電器控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010