施耐德昆騰系列PLC在運焦及篩焦系統(tǒng)中的應(yīng)用

徐海濤 高巍

【摘要】本文介紹一個基于施耐德PLC控制下的運焦和篩焦過程控制系統(tǒng)。上位機操作站主要實現(xiàn)過程的實時監(jiān)視和管理，下位機PLC站由施耐德昆騰系列PLC控制器和三個遠程分站構(gòu)成，采用CONCEPT2.6編程軟件進行程序設(shè)計，上位機由西門子WINCC6.2操作軟件實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)鎖啟停和現(xiàn)場事件的處理。本文主要介紹施耐德昆騰系列PLC在運焦、篩焦過程控制中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】運焦系統(tǒng) 篩焦系統(tǒng) PLC 聯(lián)鎖啟停 實時控制

一、前言

本文所提及的運焦及篩焦系統(tǒng)主要是指經(jīng)干熄焦爐熄焦后的焦炭，經(jīng)干熄焦爐底部的旋轉(zhuǎn)密封閥，落入到帶式輸送機上，再由下方帶式輸送機送入篩焦樓內(nèi)料倉上部，經(jīng)過三級篩分，按高爐生產(chǎn)工藝要求的焦炭顆粒大小，利用懸臂振動器把焦炭篩分到大、中、小號焦樓料倉內(nèi)。篩焦樓料倉內(nèi)的焦炭可直接經(jīng)下級運焦系統(tǒng)的帶式輸送機運送致高爐系統(tǒng)，滿足高爐生產(chǎn)供料的需要。運焦及篩焦系統(tǒng)主要由帶式輸送機、懸臂振動器、轉(zhuǎn)運站、篩焦樓及配套的除塵系統(tǒng)等組成。

運焦及篩焦系統(tǒng)要求實現(xiàn)生產(chǎn)過程中各設(shè)備的順序邏輯控制，主要是對系統(tǒng)的料線選擇、料線切換、料位聯(lián)鎖、運焦起點、運焦終點的確定，以及對整個系統(tǒng)的運行進行控制和管理。通信功能實現(xiàn)新系統(tǒng)與老運焦系統(tǒng)實現(xiàn)料線連鎖功能。為此，我們建立一個基于斯耐得昆騰系列的冗余PLC系統(tǒng)對運焦及篩焦進行過程控制，系統(tǒng)由PLC主站、3個遠程分站和上位機站組成。上位機站主要由4臺工控機實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)視和管理，主站由施耐德昆騰系列PLC-14UCPU53414B控制器構(gòu)成，下位機軟件采用CONCEPT2.6編程軟件進行程序設(shè)計，解決設(shè)備的聯(lián)鎖啟停和現(xiàn)場突發(fā)事件的及時處理。

二、PLC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

整個運焦及篩焦系統(tǒng)料線長、設(shè)備多而且分散，加上整個系統(tǒng)生產(chǎn)過程中粉塵較多，設(shè)備運行環(huán)境十分惡劣，因此必須選用防護等級比較高的PLC來實現(xiàn)對底層設(shè)備的控制。斯耐得昆騰系列PLC對惡劣環(huán)境適應(yīng)能力較強，因此我們選用它來做控制系統(tǒng)。

施耐德昆騰系列PLC控制器的模塊化安裝、無風扇結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)構(gòu)成靈活，易于實現(xiàn)多設(shè)備分散控制，現(xiàn)場老系統(tǒng)也使用了同品牌PLC設(shè)備，更利于通信的連接和建立。因此，我們選用了昆騰系列PLC作為篩焦系統(tǒng)實現(xiàn)復雜順序控制，解決設(shè)備的聯(lián)鎖啟停的硬件設(shè)備。

按設(shè)計，運焦及篩焦系統(tǒng)共有數(shù)字量1000多點，其中數(shù)字量輸入700多點，數(shù)字量輸出300多點，另外模擬量輸入接近100點。根據(jù)控制點數(shù)及要求，中央處理單元選用140CPU53414B冗余系統(tǒng)，利用光纖分別與除塵地面站系統(tǒng)、104轉(zhuǎn)運站、108轉(zhuǎn)運站3個遠程PLC站點相連。系統(tǒng)機架之間采用RI/O分支器MA-0185-100及RI/O干線電纜進行通訊。

三，PLC系統(tǒng)設(shè)計要求

為了運焦及篩焦系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定運行，該系統(tǒng)滿足以下控制要求：

（1）實現(xiàn)與原有運焦系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)設(shè)備聯(lián)鎖啟停。

（2）料線連鎖設(shè)備在啟動和停止過程中，要根據(jù)設(shè)備逆啟順停的工藝，要求合理設(shè)置間隔、延時時間，以保證帶式輸送機無堆料、壓料的情況。

（3）運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，其上流設(shè)備立即停止，下流設(shè)備延時順序停止。

（4）上位機可顯示各條料線的運行情況，并對報警，開關(guān)機時間，料位等做出實時記錄。

（一）PLC系統(tǒng)設(shè)計思路

在整個系統(tǒng)中，采用研華工業(yè)控制計算機作為卜位機，利用WINCC6.2版本軟件與PLC進行通信，對設(shè)備的運行情況進行實時監(jiān)控，并在顯示器上顯示出相對應(yīng)的生產(chǎn)工藝流程圖畫面，上位機畫面內(nèi)包括故障報警、數(shù)據(jù)趨勢、數(shù)據(jù)報表等數(shù)據(jù)。在上位機的操縱畫面上，通過對不同料線的選擇，選擇結(jié)果送入PLC。PLC根據(jù)上位機發(fā)出的命令，實現(xiàn)其相對應(yīng)的功能，實現(xiàn)控制各個設(shè)備的同時，同時向上位機反饋各個設(shè)備的運行狀態(tài)，通過這種閉環(huán)控制，實現(xiàn)事故停車處理功能并肩動報警設(shè)備，快速響應(yīng)中央操作室內(nèi)的各種指令。這樣，操作員與PLC相互配合，實現(xiàn)整個運焦及篩焦系統(tǒng)的可靠控制控制功能。

（二）PLC系統(tǒng)程序的撰寫

施耐德昆騰系列采用CONCEPT2.6作為編程軟件，它除了可以對系統(tǒng)編制邏輯程序以外，同時還可以設(shè)定各種系統(tǒng)參數(shù)、在線監(jiān)測系統(tǒng)運行、實時PLC查詢故障等。本系統(tǒng)采用梯形圖LAD語言編程，根據(jù)工藝流程，按照不同的聯(lián)鎖關(guān)系，組成多種料線選擇、運行方式，單體設(shè)備控制聯(lián)鎖啟動。

集中啟動要求設(shè)備都處于“中央操作”時才可以聯(lián)鎖啟動。這就需要在設(shè)備啟動之前判斷該料線設(shè)備是否準備就緒、設(shè)備啟動的聯(lián)鎖條件是否滿足。若設(shè)備都處于“準備好”狀態(tài)，就可以在上位機向PLC發(fā)出命令。首先是啟動預警信號，現(xiàn)場預警鈴響起10秒后，啟動被選擇設(shè)備相對應(yīng)的現(xiàn)場除塵閥門。為防止帶式輸送機堆料、壓料的情況，要求經(jīng)延時后按順序逆料流啟動該料線上的設(shè)備，設(shè)備啟動后，送給上位機設(shè)備的“運轉(zhuǎn)信號”，進行動態(tài)監(jiān)視。聯(lián)鎖設(shè)備啟動完畢后，上位機的監(jiān)視畫面上由啟動狀態(tài)轉(zhuǎn)換成運行狀態(tài)，就可以進行實時監(jiān)視。

完成任務(wù)后，系統(tǒng)需停止工作，上位機發(fā)出“聯(lián)鎖停止”命令，結(jié)果送入PLC控制器中，使系統(tǒng)停止。由于帶式輸送機停止后，皮帶上面不能殘留余焦，所以要按照順料流方向延時停止，經(jīng)過一段的余焦傳送時間后，所有的設(shè)備才按照工藝要求逐一停止，最后停止除塵系統(tǒng)。這樣系統(tǒng)處于停止中，設(shè)備運轉(zhuǎn)指示消去，等待下一次的啟動命令。

針對突發(fā)事件，需要在較短的時間內(nèi)迅速停下所有的設(shè)備時，上位機發(fā)出“急?！泵?。結(jié)果送入PLC中，使設(shè)備全部停止，系統(tǒng)處于停止中，設(shè)備運轉(zhuǎn)指示消去，等待下一次的啟動命令。

（三）PLC編程實施

在運焦、篩焦系統(tǒng)過程控制中，不同的設(shè)備之間存在一定的聯(lián)鎖、互鎖關(guān)系。編程過程中把設(shè)備之間的聯(lián)鎖、互鎖關(guān)系放在單獨的程序中處理，設(shè)備的基本控制根據(jù)設(shè)備的地理分布、種類進行集中。編程基本實現(xiàn)以下功能①PLC接受過程變量的輸入信號，在程序內(nèi)對輸入信號進行處理或計算，傳送輸出信號至最終現(xiàn)場設(shè)備。②系統(tǒng)對模擬量提供線性化、累計、和報警功能；系統(tǒng)對開關(guān)量提供報警和狀態(tài)變化的記錄（操作記錄）。③順序控制功能可以執(zhí)行啟動/停止順序、批量處理或任何預先定義的程序步驟。