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青島某股份有限公司是我國采用氨堿法制堿的大型純堿生產(chǎn)企業(yè)之一。而石灰窯是氨堿法制堿主要設備之一?它將石灰石煅燒供給生產(chǎn)所需的優(yōu)質(zhì)石灰和窯氣。如何確保石灰窯高效穩(wěn)定的運行?關系到全廠生產(chǎn)的正常運行和每天上百萬的產(chǎn)值?意義十分重大。青島某股份有限公司現(xiàn)有6座石灰窯?自2000年6月開始全面使用SIEMENS控制系統(tǒng)進行自動配料?使石灰配料生產(chǎn)趨于完善。
1現(xiàn)場概況
現(xiàn)場每臺石灰配料斗下部安裝3個METTLER－TOLEDO稱重傳感器?單個傳感器最大量程為2噸。為解決料斗關門所產(chǎn)生的巨大沖擊力對料斗位置的影響?3個稱重傳感器的安裝方式為2個固定式、1個半浮動式?使現(xiàn)場條件下確保配料的精確。
2SIEMENS控制系統(tǒng)概述
在配料崗位?每塊PLC配備兩塊SIWAREXU稱重模塊?每塊SIWAREXU稱重模塊完成對1座石灰窯的配料控制。在石灰配料崗位我們配置了2臺SIMATIC－OP27顯示控制儀表?通過SIMATIC－OP27顯示控制儀表可以對6座石灰窯進行配料操作。同時在配料崗位配置了3塊通訊模塊完成與石灰主任室配置的上位機進行數(shù)據(jù)傳輸。這樣以來?石灰車間的6座石灰窯就全部納入到SIEMENS全集成自動化系統(tǒng)中。該控制系統(tǒng)有以下特點：
（1）整個系統(tǒng)符合SIEMENS公司全自動化的要求?互換性強?開放性高?穩(wěn)定性強。
（2）6臺配料秤由3套SIMATICS7－300系列的控制?危險性分散?可靠性高。
（3）2臺SIMATIC－OP27顯示控制儀表在控制室內(nèi)作為配料操作的人機界面?任意1臺SIMATIC－OP27顯示控制儀表均可對6臺配料秤進行操作。
這2臺SIMATIC－OP27顯示控制儀表互為備用。
（4）上位機操作軟件對6座石灰窯的配料情況進行監(jiān)控?并記錄生產(chǎn)數(shù)據(jù)?編輯報表。
3SIEMENS控制系統(tǒng)工作原理
 

現(xiàn)場稱重料斗安裝有3個稱重傳感器?當料斗內(nèi)有物料時?傳感器將所受的壓力轉換成電信號?通過接線盒送入稱重模塊進行處理?然后送入SIMAT-ICS7－300系列的PLC進行數(shù)據(jù)處理?并將數(shù)據(jù)顯示于SIMATIC－OP27?使操作人員能隨時監(jiān)控系統(tǒng)的運行。而當需要配料時?操作人員只須按程序?qū)⑴淞系臄?shù)據(jù)輸入SIMATIC－OP27?SIMATICS7－300系列的PLC將對此進行處理并輸出到數(shù)字量輸入輸出模塊?此模塊輸出4個數(shù)字量到電氣?去控制電氣的智能控制器依次完成上石、上煤、開門、關門4個動作。
這套系統(tǒng)還配備了1臺工業(yè)控制機做為上位機完成系統(tǒng)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集記錄、報表輸出等功能?此系統(tǒng)的軟件采用德國西門子公司的WinCC工具包?它具有強大的編輯能力?能夠依據(jù)生產(chǎn)需要設置參數(shù)的上、下限值?清零值及死區(qū)等。
4專業(yè)術語簡介
4.1SIMATICS7-30系列的PLC
SIMATICS7-300系列的PLC是西門子公司在S5系列可編程控制器基礎上?結合最先進的電子制造技術、網(wǎng)絡通訊技術、現(xiàn)場總線技術、計算機技術和先進自動化控制理論?面向工業(yè)控制領域的新型PLC。它的程序存儲器最多能存儲16K語句?最多可達1024點數(shù)字輸入和輸出。每個CPU上內(nèi)裝1個能實現(xiàn)小型網(wǎng)絡的MPI接口。體積小巧的CPU只須0．3MS就可以處理1024個二進制語句?速度超群。
做為控制系統(tǒng)的核心?我們選用CPU314?通過PLC程序可實現(xiàn)對配料秤動作的正確邏輯控制輸出?還可實現(xiàn)自動校秤、自動清零、提前量自動修正、誤操作保護、信號錯誤報警等豐富的功能?確保了配料工作的可靠性和準確性.
4.2SIWAREXU稱重模塊
SIWAREXU稱重模塊可與SIMATICS7-300系列實現(xiàn)完美的集成。SIWAREXU稱重模塊向稱重傳感器提供5V電源?傳感器返回0～10mA信號。在PLC程序中可以調(diào)用一個專用系統(tǒng)功能塊將傳感器信號存入特定內(nèi)存區(qū)域?從而為程序控制配料的邏輯操作提供可靠的依據(jù).
4.3PROFIBUS現(xiàn)場總線
PROFIBUS是德國于90年代初制定的國家工業(yè)現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS網(wǎng)絡協(xié)議具有規(guī)范化、公開化的特點?可兼容不同廠家生產(chǎn)的自控設備的通訊。
本系統(tǒng)利用PROFIBUS現(xiàn)場總線將上位機與SIMATICS7-300系列的PLC連接起來?通訊速度最高達12M／s?采用總線網(wǎng)絡拓撲結構。通過總線完成對PLC的數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)控、參數(shù)設置、啟動控制等監(jiān)控功能。
此外?利用多點接口MPI將PLC與OP27操作面板連接起來?形成一個小型的現(xiàn)場網(wǎng)絡?通訊速率可達185K／s?為現(xiàn)場操作人員提供了一個良好的監(jiān)控界面
4.4WinCC組態(tài)軟件
SIMATICWinCC是一種功能強大的通用人機界面監(jiān)控系統(tǒng)?可以方硬的實現(xiàn)數(shù)據(jù)存檔、系統(tǒng)監(jiān)視、曲線繪制、報警控制、報表打印等豐富功能?能夠設計出個性化的工藝流程畫面。方便易用、擴展性強、開發(fā)周期短、開放數(shù)據(jù)環(huán)境等諸多優(yōu)點使WinCC成為當今十分出色的組態(tài)軟件。
在本系統(tǒng)中?共設計了十余幅畫面?包括總貌畫面、參數(shù)設置、曲線、歷史數(shù)據(jù)、打印管理等。WinCC利用強大的SybaseSQLAnywhere數(shù)據(jù)庫?保存了所有組態(tài)的表?同時所有運行過程數(shù)據(jù)也是利用該數(shù)據(jù)庫進行歸檔的。WinCC的功能模塊對應數(shù)據(jù)庫的存取對用戶是透明的?其它的用戶程序可使用標準的ODBC／SQL接口訪問WinCC數(shù)據(jù)庫。
WinCC的報表打印功能不能滿足我們的要求?因此利用WinCC所提供的標準的開放數(shù)據(jù)庫ODBC接口?用VB6．0編寫報表打印程序。在程序中使用ADO方法?綁定到WinCC提供的ODBC數(shù)據(jù)源。使用SQL結構化查詢語句進行查詢?從而實現(xiàn)了每日、每月和任意時間段的報表打印功能。
5結束語
經(jīng)過近2年的現(xiàn)場使用?SIEMENS控制系統(tǒng)的維護量非常小?只在每年的停產(chǎn)檢修時進行衛(wèi)生清理。
自公司采用SIEMENS控制系統(tǒng)后?大大降低了石灰配料操作工的勞動強度?減少了計量處對石灰配料系統(tǒng)的維護量。同時此SIEMENS控制系統(tǒng)提高了配料的精度?使石灰石在窯中充分燃燒?提高了原料的使用率?大大降低了生產(chǎn)成本?為公司節(jié)省了大量的資金。

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