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      基于WINCC環(huán)境下的循環(huán)水監(jiān)控系統(tǒng)

      2018-08-21 01:05:18蘇鴻敏
      冶金動(dòng)力 2018年9期
      關(guān)鍵詞:主泵水井水泵

      蘇鴻敏

      (馬鞍山鋼鐵股份有限公司輪軸事業(yè)部,安徽馬鞍山 243000)

      1 設(shè)計(jì)背景

      工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量廢熱,需及時(shí)用傳熱介質(zhì)將其轉(zhuǎn)移到自然環(huán)境中,以保證生產(chǎn)過(guò)程正常運(yùn)行。由于天然水具有優(yōu)良的熱傳遞性能且費(fèi)用低廉,資源豐富而被用作工業(yè)廢熱的傳熱介質(zhì),在工業(yè)生產(chǎn)中稱(chēng)為冷卻水,工業(yè)冷卻水在各國(guó)都是工業(yè)水最大用戶(hù),除升高溫度外冷卻水的理化性質(zhì)無(wú)甚顯著變化,若采取適當(dāng)降溫措施,使之形成循環(huán)回用系統(tǒng),是節(jié)約工業(yè)用水的重要途徑,由此并產(chǎn)生了循環(huán)水系統(tǒng)。該工廠(chǎng)的循環(huán)水系統(tǒng)一直都是利用人工每1小時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行巡查,查看并記錄當(dāng)前的水位、水泵的工作狀況及回水溫度。本文設(shè)計(jì)一套基于WINCC環(huán)境下的循環(huán)水監(jiān)控系統(tǒng),來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的缺點(diǎn)和不足之處,達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守,提高勞動(dòng)效率,同時(shí)具有很高的可靠性和靈活性。

      2 系統(tǒng)硬件構(gòu)造

      循環(huán)水自動(dòng)控制系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)。包括現(xiàn)場(chǎng)控制站和遠(yuǎn)程控制站兩部分組成,現(xiàn)場(chǎng)控制站主要含有PLC控制系統(tǒng),水泵動(dòng)力系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)及信號(hào)采集系統(tǒng)。遠(yuǎn)程控制站組成上就相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn),主要包含上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)。主要結(jié)構(gòu)如圖1所示

      圖1 監(jiān)控主要構(gòu)圖

      本文使用4臺(tái)單級(jí)雙吸中開(kāi)離心泵作為主泵(型號(hào):HS200-150-450B),并配套4臺(tái)110KW異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)水泵,二用二備的設(shè)計(jì),冷卻系統(tǒng)采用3臺(tái)冷卻風(fēng)機(jī),并配套3臺(tái)15KW異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng),二用一備的設(shè)計(jì)。

      控制系統(tǒng)采用西門(mén)子s7-300可編程控制器及流量、溫度、水壓、水位等各類(lèi)傳感器組成,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)Wincc使用,動(dòng)態(tài)的現(xiàn)實(shí)蓄水池的水位,回水管的水溫,出水管的壓力、流量以及補(bǔ)水管的流量等。

      3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的工業(yè)組態(tài)軟件Wincc設(shè)計(jì)人機(jī)界面,可以實(shí)現(xiàn)以下功能。

      1)系統(tǒng)根據(jù)冷水井中的水位,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷水井補(bǔ)水排水功能。

      2)系統(tǒng)根據(jù)回水的溫度,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷卻塔電機(jī)的啟停,降低循環(huán)水的溫度。

      3)系統(tǒng)可以通過(guò)遠(yuǎn)程上位機(jī)判斷各水泵的投切狀態(tài),并同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制水泵啟停。

      4)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢測(cè),通過(guò)遠(yuǎn)程上位機(jī)監(jiān)控各水泵的運(yùn)行情況及電機(jī)的主要參數(shù)。

      5)安全穩(wěn)定的控制系統(tǒng),能24 h穩(wěn)定運(yùn)行,易于操作,動(dòng)畫(huà)效果美觀大方,動(dòng)態(tài)顯示設(shè)備及循環(huán)水的流動(dòng)情況。

      3.1 畫(huà)面的主題介紹

      人機(jī)界面系統(tǒng)主要分為兩部門(mén),第一部分:四臺(tái)主泵及三臺(tái)冷卻泵的監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì);第二部分:冷水井及給出水溫、水量的監(jiān)視畫(huà)面設(shè)計(jì)。如圖2所示。每臺(tái)泵有獨(dú)立控制單元,既可以本地操作也可以遠(yuǎn)程啟停。同時(shí)設(shè)計(jì)主泵的運(yùn)行電流,可以時(shí)刻關(guān)注各主泵電機(jī)的運(yùn)行情況。主泵顯示綠色表示啟動(dòng);顯示紅色表示主泵有停止,灰色表示不滿(mǎn)足啟動(dòng)條件。冷卻風(fēng)機(jī)基本設(shè)計(jì)同主泵,啟停相互獨(dú)立、根據(jù)回水溫度自動(dòng)啟停風(fēng)機(jī)。冷水井設(shè)有水位、水溫檢測(cè),并設(shè)有高限、底限報(bào)警提示操作工。同時(shí)設(shè)置了用戶(hù)權(quán)限功能。

      圖2 畫(huà)面布局

      3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題

      問(wèn)題一:在安裝wincc軟件時(shí)反復(fù)要求重啟,重啟后仍要求重啟。

      解決方法:開(kāi)始--運(yùn)行--輸入 regedit--HKEY_LOCAL_MACHINE--System--CurrentcontrolSet--Control--Session Manager--PendingFile-Name?operations中的PendingFileNameoperations刪除再進(jìn)行安裝就可以了。

      問(wèn)題二:當(dāng)一個(gè)Wincc項(xiàng)目,從一臺(tái)計(jì)算機(jī)移植到另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)上時(shí)可能出現(xiàn)無(wú)法運(yùn)行的問(wèn)題。

      解決方法:只要將服務(wù)器的名稱(chēng)改為計(jì)算機(jī)名稱(chēng)就可以解決問(wèn)題。

      問(wèn)題三:網(wǎng)絡(luò)ping是通的,但是Wincc就是與PLC無(wú)法建立連接。

      解決方法:(1)檢查你的TCP/IP的網(wǎng)卡選擇是不是正確,此方法針對(duì)雙網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)。

      (2)檢查Wincc的底層通訊協(xié)議SIMATIC NET PC Software安裝的是否正確,底層通訊協(xié)議分為32位和64位,你要按照你的操作系統(tǒng)的來(lái)選擇32位還是64位的。

      問(wèn)題四:在試運(yùn)行階段,在自動(dòng)情況下,2臺(tái)泵正常工作情況下,第三臺(tái)泵頻繁的啟動(dòng)停止。

      解決方法:通過(guò)查看程序,發(fā)現(xiàn)水泵的自動(dòng)投切功能僅受總管水壓控制,加入總管流量控制后解決問(wèn)題。如圖3所示。

      圖3 水泵自動(dòng)投切控制程序

      問(wèn)題五:生產(chǎn)方反應(yīng),常有在使用循環(huán)水進(jìn)行淬火時(shí),淬火池內(nèi)漂浮一層油污。影響淬火的質(zhì)量。

      解決方法:經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及檢查,發(fā)現(xiàn)從壓機(jī)回冷水井的循環(huán)水管中常常帶有大量的漂浮液壓油。找到問(wèn)題后分析,油的比重比水輕,可以定時(shí)向冷水井注水,讓表面漂浮的油通過(guò)溢流管流出。對(duì)補(bǔ)水流量的檢測(cè),每10 min冷水井水位可以上升3 cm,基本可以滿(mǎn)足將油污排除。故在PLC中設(shè)計(jì)當(dāng)每運(yùn)行2 h,補(bǔ)水閥打開(kāi)補(bǔ)水10 min。如圖4所示。

      問(wèn)題六:在調(diào)試階段,本地操作箱和畫(huà)面操作沖突。

      解決方法:通過(guò)查看程序,設(shè)置了本地操作箱優(yōu)先選擇權(quán),當(dāng)某泵本地操作箱切換到本地操作時(shí),該泵在畫(huà)面上顯示灰色, 并提示目前無(wú)操作權(quán)限,該設(shè)計(jì)同時(shí)也保障了現(xiàn)場(chǎng)檢修人員的安全。

      圖4 自動(dòng)補(bǔ)水程序

      問(wèn)題七:顯示的“輸出/輸入域”的顯示跟不上實(shí)際的有偏差。

      解決方法:在設(shè)置“輸出/輸入域”的變量變化的更新周期中可能選擇時(shí)間較長(zhǎng)了,可以將變量變化的更新周期設(shè)置成“有變化時(shí)”。

      4 總結(jié)與展望

      4.1 工作總結(jié)

      本文設(shè)計(jì)的循環(huán)水監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所有主泵、冷卻風(fēng)機(jī)、流量、壓力、水位的監(jiān)視與控制,能夠做到泵房無(wú)人值守、24 h安全平穩(wěn)的運(yùn)行,并完成對(duì)每臺(tái)主泵的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控冷水井水位、水溫功能。

      4.2 需要進(jìn)一步改進(jìn)的地方

      (1)設(shè)計(jì)不夠完善之一,沒(méi)有設(shè)置通訊狀態(tài)監(jiān)控的部分。

      (2)設(shè)計(jì)不夠完善之二,沒(méi)有設(shè)置報(bào)警記錄查詢(xún)功能。

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