淺議西門子PLC在神華寧煤集團(tuán)太西選煤廠二分區(qū)中應(yīng)用

1、淺議西門子plc在神華寧煤集團(tuán)太西選煤廠二分區(qū)中應(yīng)用摘要：文章主要介紹了神華寧煤集團(tuán)太西選煤廠 二分區(qū)生產(chǎn)集中控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)功能，介紹了 plc在該選煤廠集控系統(tǒng)中的應(yīng)用、主要控制模塊的基本功 能及通信網(wǎng)絡(luò)等部分的設(shè)計(jì)方法。生產(chǎn)實(shí)踐表明，該系統(tǒng)不 僅在節(jié)能降耗方面取得顯著效果，而且在安全生產(chǎn)方面也起 了很好的作用。關(guān)鍵詞：plc；選煤廠；集中控制系統(tǒng)中圖分類號：tm921文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號： 1009-2374 (2013) 34-0048-02重介選煤由于它的分選效率高、對煤質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、可實(shí) 現(xiàn)低密度分選、易于自動(dòng)控制、操作方便、處理量大等優(yōu)勢 越來越受到人們的青睞，市場份額逐

2、年提高。我國重介選煤 技術(shù)在簡化工藝系統(tǒng)、設(shè)備大型化、提高重介質(zhì)旋流器入料 上限、降低有效分選下限以及生產(chǎn)自動(dòng)控制等技術(shù)方面取得 了創(chuàng)新。為了保證重介質(zhì)選煤能夠生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的合格產(chǎn)品和 提高生產(chǎn)效率，在洗煤過程中必須控制一些主要的工藝參 數(shù)，使其在最佳范圍內(nèi)。因此，不斷提高重介質(zhì)選煤的自動(dòng) 化程度、準(zhǔn)確檢測信號及改進(jìn)生產(chǎn)工藝參數(shù)尤為重要。本文 介紹一種基于plc在選煤廠中分散檢測集中操作的集控系 統(tǒng)，該系統(tǒng)已取得較好的應(yīng)用效果。1集控系統(tǒng)組成圖1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖太西選煤廠集控系統(tǒng)采用西門子s7-400和s7-300兩種 系列plc共同組網(wǎng)，siemens s7-400作為主站，控制全廠設(shè) 備，siem

3、ens s7-300作為從站，控制密度部分。上位機(jī)采用 友好的可視化人機(jī)界面，全廠采用ethernet和profibus-dp 相結(jié)合的雙層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該廠由原煤破碎、外運(yùn)煤、主洗、 重介密度控制、浮選、壓濾、裝車等系統(tǒng)組成，用一塊416-4 cpu模板來完成整個(gè)選煤廠的集中控制、狀態(tài)監(jiān)測等所有任 務(wù)，重介密度控制系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)一塊315-2 cpu控制，并通過 profibus-dp網(wǎng)絡(luò)與主cpu416進(jìn)行通訊。在各配電室分別增 設(shè)et200m分站，通過profibus-dp主cpu416進(jìn)行連接，形 成總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主cpu通過ethernet網(wǎng)與上位機(jī)進(jìn) 行連接。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。1.

4、 1 plc系統(tǒng)檢測控制的主要內(nèi)容(1) 6個(gè)原煤倉和3個(gè)產(chǎn)品倉的倉位，各個(gè)物料桶的液 位信號；(2)設(shè)備的帶電信號、運(yùn)行信號：各個(gè)分站可以實(shí) 時(shí)采集生產(chǎn)過程中的有關(guān)參數(shù)，通過相應(yīng)的程序?qū)Σ杉降?數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和處理，向相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出相關(guān)指令或發(fā) 出提示信號；(3)各設(shè)備故障信號、報(bào)警指示等，同時(shí)發(fā)出 報(bào)警信號或在上位機(jī)做出相應(yīng)的文字說明記錄故障類型及 發(fā)生時(shí)間；（4）皮帶的各種保護(hù)信號，并根據(jù)不同的報(bào)警信 號發(fā)出相應(yīng)的執(zhí)行指令；（5）檢測密度、旋流器壓力和磁性 物含量。1. 2 plc應(yīng)用軟件常用的編程語言常用的編程語言有三種：梯形圖（lad）、語句表（st） 和功能塊圖編語言（fbd）

5、。通過step7 v5.4編程軟件對系 統(tǒng)進(jìn)行硬件配置、程序編寫、程序調(diào)試和信號檢測。該選煤 廠采用的是lad編程語言，簡單易懂，方便查看。程序功能 包括：（1）逆煤流起車和順煤流停車；（2）設(shè)備之間的閉鎖 控制；（3）密度自動(dòng)測量及控制；（4）根據(jù)不同工藝要求分 級報(bào)警，一級報(bào)警只顯示不停車，二級報(bào)警顯示并停車；（5） 系統(tǒng)能夠進(jìn)行自身故障的在線診斷。1.3 plc主要程序塊介紹0b1主程序循環(huán)塊，用于循環(huán)程序處理的組織塊，每執(zhí) 行一個(gè)周期后，再從頭執(zhí)行，周而復(fù)始；0b84為cpu硬件故 障處理組織塊；0b85為程序循環(huán)錯(cuò)誤故障處理組織塊；0b86 為機(jī)架故障處理組織塊；0b87為通訊錯(cuò)誤故

6、障處理組織塊； 0b100為暖啟動(dòng)組織塊；0b101為熱啟動(dòng)組織塊；0b121為編 程錯(cuò)誤處理組織塊；0b122為訪問錯(cuò)誤處理組織塊；fc為程 序功能塊，包含了各臺(tái)設(shè)備的啟停程序和報(bào)警程序。1. 4上位機(jī)采用ifix4. 5的人機(jī)界面，適用高配研華工控機(jī)，在windows xp環(huán)境下運(yùn)行。上位機(jī)人機(jī)界面采用全中文環(huán)境,完整顯示主洗畫面、壓濾畫、原煤畫面、浮選畫面、裝車畫面等多個(gè)工藝畫面，包括全廠設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、測量參數(shù)、 信號采集情況，也提供了實(shí)時(shí)報(bào)警記錄和歷史報(bào)警記錄，各 模擬量信號以實(shí)時(shí)柱狀圖、歷史趨勢圖和數(shù)字顯示，并擁有 在線幫助功能，如故障提示、操作幫助等。在工程師站上進(jìn) 行系統(tǒng)組態(tài)修

7、改，采用了人性化的可視界面。1. 5本廠的通訊網(wǎng)絡(luò)采用西門子simatic net產(chǎn)品，主要是imi53-1、cp443-5 和cp443-1這三種通訊模塊。plc主站與分站之間、plc與 plc之間，都是通過profibus-dp總線連接，plc主站與上 位機(jī)工作站之間采用以太網(wǎng)通訊方式。遠(yuǎn)程分站將采集的數(shù) 據(jù)通過profibus-dp總線傳送給plc主站，plc主站根據(jù)事 先編寫好的程序作出相應(yīng)的操作指令，并將相應(yīng)的信號狀態(tài) 反饋給上位機(jī)。調(diào)度員通過操作上位機(jī)，對plc主站發(fā)出操 作指令，主站接到指令后執(zhí)行相應(yīng)的程序，并把操作指令傳 輸給分站，然后分站再作出響應(yīng)。掛在通訊總線上的各分站,

8、均能接受數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)，并能向數(shù)據(jù)總線上發(fā)送數(shù)據(jù)。2功能介紹2. 1操作功能全部參控設(shè)備均通過plc進(jìn)行控制，具有集中/就地兩 種控制方式，這兩種控制方式可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，從一種控制方式切換到另一種控制方式，不影響設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。集中 控制主要用于生產(chǎn)，就地控制主要用于設(shè)備檢修、試車。設(shè) 備之間還有聯(lián)鎖/解鎖功能，聯(lián)鎖主要用于集中生產(chǎn)，解鎖 主要檢修調(diào)試。為了保證人身及設(shè)備安全，設(shè)有起車和停車 預(yù)告信號、禁起和設(shè)備故障報(bào)警信號及緊急停車信號。集中 控制是按照逆煤流起車和順煤流停車的原則設(shè)計(jì)的。起車過 程和停車過程原則上設(shè)備間按逆煤流閉鎖，凡因存料可能造 成設(shè)備跑料、跑水使車間環(huán)境惡化的設(shè)備，具

9、有跳轉(zhuǎn)功能。 當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，調(diào)度室具有報(bào)警信號，調(diào)度人員可了解故障 設(shè)備及故障類型。2.2重介自動(dòng)控制功能密度控制系統(tǒng)單設(shè)一個(gè)cpu控制，采用plc控制系統(tǒng)， 通過profibus總線實(shí)現(xiàn)該分站與其他分站之間的聯(lián)鎖和信 息的傳遞，并將其數(shù)據(jù)送至調(diào)度室的上位機(jī)以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān) 控。在密控室放置工控機(jī)和顯示器，用于實(shí)現(xiàn)旋流器壓力的 自動(dòng)調(diào)節(jié)（需要介質(zhì)泵轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)）和密度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。重 介旋流器入料管路上設(shè)置壓力傳感器，以此調(diào)節(jié)重介旋流器 入料泵的轉(zhuǎn)速，使重介旋流器的入料壓力保持在工藝要求 值，壓力及轉(zhuǎn)速能夠在集控畫面上實(shí)時(shí)顯示；另外在配電室 加入監(jiān)測信號，在調(diào)度室主控機(jī)上顯示。密度自動(dòng)控制系統(tǒng) 通過安

10、裝在合介泵出口旁路管路上的差壓密度計(jì)來檢測密 度值，當(dāng)實(shí)際密度與給定值有偏差時(shí)，程序會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)合介 泵入口處的清水調(diào)節(jié)閥的開度，使實(shí)際密度穩(wěn)定在給定范圍內(nèi)。2. 3保護(hù)功能為使操作人員能及時(shí)處理生產(chǎn)中的事故，配電柜中綜保 的常開點(diǎn)接入plc控制回路，并在上位機(jī)作出相應(yīng)的顯示。 當(dāng)綜保故障動(dòng)作時(shí)，相應(yīng)的設(shè)備就停止運(yùn)行，操作員能迅速 判斷故障所在并能及時(shí)處理。皮帶和刮板機(jī)均有保護(hù)功能， 每條皮帶機(jī)的機(jī)頭機(jī)尾各設(shè)二級跑偏開關(guān)一組，長皮帶機(jī)機(jī) 頭、機(jī)尾、機(jī)中各設(shè)一組。重跑偏參與系統(tǒng)閉鎖，輕跑偏顯 示報(bào)警，以提醒工作人員進(jìn)行調(diào)整；在每條皮帶機(jī)上設(shè)置速 度檢測裝置，輕速度顯示報(bào)警，重速度參與閉鎖，起閉鎖保 護(hù)作用；在每條皮帶機(jī)旁設(shè)有緊急拉繩開關(guān)，緊急情況下可 以拉停皮帶。拉繩開關(guān)信號接入plc,起顯示及閉鎖作用； 在每一條皮帶機(jī)機(jī)頭溜槽設(shè)置堆煤檢測裝置，信號輸入集控 系統(tǒng)，參與系統(tǒng)聯(lián)鎖。3結(jié)語由西門子s7-400系列plc組成的選煤廠集控系統(tǒng)，質(zhì)量可靠，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)穩(wěn)定。從多年的實(shí)際運(yùn)行情況 來看，整個(gè)集控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、性能可靠、穩(wěn)定性強(qiáng)、維修 方便、操作簡單，為工廠節(jié)約了很大一部分電費(fèi)，同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。隨著科技的發(fā)9若想再提高自動(dòng)化水平,可采用cpu雙總線冗余的方案。參考文獻(xiàn)1 崔堅(jiān).西門子s7可編程序控制器一setep7編程指 南m.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.2 賈洪祥