基于plc控制的陶瓷過濾機(jī)系統(tǒng)

1、基于plc控制的陶瓷過濾機(jī)系統(tǒng)2005年No2鋁鎂通訊?47? 基于pie控制的陶瓷過濾機(jī)系統(tǒng) 耿強(qiáng),楊海龍 (中國(guó)鋁業(yè)中州分公司計(jì)控室自控車間,河南焦作454174) 摘要:本文簡(jiǎn)要介紹了選礦過程中陶瓷過濾機(jī)的作用,組成及工作原理,著重描述了系統(tǒng)的配置及單臺(tái)設(shè)備控制功 能的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵控制點(diǎn). 關(guān)鍵詞:陶瓷過濾機(jī);上位機(jī);下位機(jī) 1概述 陶瓷過濾機(jī)主要應(yīng)用于有色礦山的精礦脫水, 是新一代高效節(jié)能的液固分離設(shè)備,我單位共使用 8臺(tái)陶瓷過濾機(jī),由于其控制系統(tǒng)復(fù)雜,且分散,所 以在就地采用了PLC控制,遠(yuǎn)程接人了DCS控制 系統(tǒng),方便的控制方法,使其更有效的發(fā)揮作用. 2工作原理 陶瓷過濾機(jī)其機(jī)理與

2、盤式真空過濾機(jī)的工作原 理相類似,即在壓強(qiáng)差的作用下,懸浮液通過過濾介 質(zhì)時(shí),顆粒被截留在介質(zhì)表面形成濾餅,而液體則通 過過濾介質(zhì)流出,達(dá)到了固液分離的目的.其不同 處在于陶瓷過濾板具有產(chǎn)生毛細(xì)效應(yīng)的微孔,使微 孔中的毛細(xì)作用力大于真空所施加的力,具有良好 的過濾性和干燥性.陶瓷真空過濾機(jī)外形與盤式真 空過濾機(jī)相類似,主要由轉(zhuǎn)子,攪拌器,刮刀組件,料 漿槽,分配器,陶瓷過濾板,水路系統(tǒng),清洗設(shè)備和自 動(dòng)化系統(tǒng)等組成.其中料漿槽起承載料漿的作用, 攪拌器在料漿槽內(nèi)攪拌混和料漿,避免料漿沉積;陶 圖1工藝流程圖 瓷濾板安裝在轉(zhuǎn)子上,在減速機(jī)的帶動(dòng)下,以 2轉(zhuǎn)/min旋轉(zhuǎn),料漿在真空的作用下,吸附在

3、陶瓷 過濾板上,濾餅由刮刀刮下,由輸送機(jī)帶走,濾液通 過分配器到達(dá)真空桶,并由濾泵通過水路系統(tǒng)反沖 洗陶瓷過濾板.濾泵在真空桶下3m,可從真空桶內(nèi) 抽出濾液.陶瓷真空過濾機(jī)開停時(shí),由整個(gè)PLC控 制. 3系統(tǒng)構(gòu)成 整個(gè)系統(tǒng)由下位機(jī)和上位機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)組成去 完成數(shù)據(jù),指令及信息的傳遞.下位機(jī)的PLC與上 位機(jī)通過DH+網(wǎng)絡(luò)連接;PLC與就地觸摸屏通過 串口連接;此外通過一個(gè)AB通訊接口模塊(CIM), 將DH+數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換為RS232接口以后.連接到 DCS系統(tǒng)上.具體連接方式可參看系統(tǒng)拓?fù)鋱D 圖2控制系統(tǒng)拓?fù)鋱D下位機(jī) 所采用的是ALLENBRADLEYCONTROL )GIC系列PLC,ab公

4、司的RSL()GIX500組態(tài)軟 件包作為編程組態(tài)軟件,RSLCGIXS00運(yùn)行在NT 環(huán)境下,可完成梯形編程.拖放編輯,I/O模塊布局 和配置,數(shù)據(jù)庫(kù)編輯,程序出錯(cuò)診斷.故障預(yù)排除. 并提供DH+通訊功能,PLC系統(tǒng)采集陶瓷過濾機(jī) ? 48?鋁鎂通訊2005年2 的工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù),I/(3模塊和PLC機(jī) 架(7槽)之問保持實(shí)時(shí)通信,SLC5/04處理器組成 的模塊化控制器,其I/O數(shù)高達(dá)4096個(gè)輸入和 4096個(gè)輸出,存儲(chǔ)器容量為16K,32K和64K字之 一 .它們具有SLC5/03的全部性能,以及一個(gè)更快 的通信口和更短的執(zhí)行時(shí)問.SLC5/04有一個(gè)取 代DH一485口的內(nèi)

5、裝式DH+通信口,它能實(shí)現(xiàn)與 其它的SL(/04和PLC處理器,操作員界面和編 程終端的通信.DH+網(wǎng)絡(luò)的通信速度比DH一485 網(wǎng)絡(luò)快3倍.DH+網(wǎng)絡(luò)為多處理器及上位機(jī)聯(lián)網(wǎng) 提供了方便的功能,其通訊速度比DH一485網(wǎng)快2 11倍,輸入輸出點(diǎn)可達(dá)到4096,并具有在線編輯 功能. 下位機(jī)顯示系統(tǒng)采用PanelView600,Pan. elView600為操作員終端提供了一個(gè)高性能的,小 型平面型設(shè)計(jì)的操作員接口界面.它采用最新的操 作員接口技術(shù),其信價(jià)比較高并具有增強(qiáng)型報(bào)警 系統(tǒng),支持浮點(diǎn)數(shù)及在線打印等,保證在很小的形狀 系數(shù)下,最大限度地增強(qiáng)了操作員終端的性能. PanelBuilder6

6、00組態(tài)軟件圖形界面的優(yōu)點(diǎn),簡(jiǎn)化了 應(yīng)用設(shè)計(jì),降低了開發(fā)費(fèi)用.利用組態(tài)符號(hào),動(dòng)態(tài)目 標(biāo),圖表和輸入的位圖,在下位機(jī)上顯示手動(dòng)/自動(dòng) 開車,手動(dòng)/自動(dòng)停車,手動(dòng)清洗,參數(shù)設(shè)定,自動(dòng)運(yùn) 行,故障查詢,工藝參數(shù)圖,手動(dòng)控制圖,主畫面等.上位機(jī) 8套陶瓷過濾機(jī)的數(shù)據(jù)通過AB通訊接口模塊 (CIM),將DH+數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS232通訊接口以后, 上傳到選礦的DCS控制系統(tǒng)上作為上位機(jī).選礦 DCS控制系統(tǒng)采用的是HI)NEYWELL的TPS控 制系統(tǒng),它具有一個(gè)RS232通訊接口,可以與AB公 司多類型PLC(包括PL(,PL(,PL(及SL(二50o 控制器)以及其他串口設(shè)備進(jìn)行通訊的能力,并具有 數(shù)據(jù)

7、的上傳和下載的功能.它采用MODBUS作為 通訊協(xié)議,以主一從方式進(jìn)行查詢,即一設(shè)備(主設(shè) 備)能初始化傳輸(查詢),其他設(shè)備(從設(shè)備)根據(jù)主 叵互五 圈三.TPS與SLc500連接方式 圖311PS與SI.ff_5連接方式 設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的反應(yīng),這里系統(tǒng)只 能作為主設(shè)備.在DCS的串行通訊處理器內(nèi)建立 多個(gè)不同類型的數(shù)組點(diǎn),可以讀取SLC程序中的實(shí) 型,整形,布爾量和字符串.每個(gè)串行通訊處理器最 多可以連接2個(gè)串行通訊接口模件,而每個(gè)串行通 訊接口模件最多可以支持16個(gè)數(shù)組點(diǎn).上位機(jī)與 下位機(jī)的通訊結(jié)構(gòu)圖見圖三.通訊聯(lián)接方式 8套陶瓷過濾機(jī)的SLC與選礦的D(通訊的 尋址方式基本

8、相同,只是站號(hào)不一樣.這里只介紹 1#SLC與D(通訊的尋址方式.首先在SLC程 序中需要上傳和下載的數(shù)據(jù)地址按類型歸納到一個(gè) 文件號(hào)中,例如將開關(guān)量定義到B10中,將模擬量 定義到Fll中,這樣有利于D(尋址方便.然后在 D(的數(shù)組點(diǎn)里設(shè)置通訊的方式,包括站號(hào),波特 率,數(shù)據(jù)地址等.DCS具體尋址見表一. 表一DCS串行通訊尋址表 11PS數(shù)組11PS數(shù)組PLC通訊網(wǎng)絡(luò)SLC數(shù) 點(diǎn)名稱點(diǎn)類型站號(hào)據(jù)地址備注 l#陶瓷過濾機(jī)開Fil t目ll布爾型關(guān)量 l#陶瓷過濾機(jī)模FiI t12浮點(diǎn)數(shù)擬量 2#陶瓷過濾機(jī)開FiI ts21布爾型關(guān)量 2#陶瓷過濾機(jī)模FiI t22浮點(diǎn)數(shù)4Rs232/192K

9、bsFll擬量 8#陶瓷過濾機(jī)開FiI terSl布爾型關(guān)量 8#陶瓷過濾機(jī)模F ter82浮點(diǎn)數(shù)擬量 4系統(tǒng)功能 現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)設(shè)備上的下位機(jī)由崗位操作人員控 制,都具有自動(dòng)控制和聯(lián)鎖保護(hù)裝置,由觸摸屏供現(xiàn) 場(chǎng)觀察各工藝參數(shù)和設(shè)備狀態(tài),可手動(dòng)/自動(dòng)切換操 作以及緊急停機(jī);上位機(jī)在遠(yuǎn)程控制室,通過建立 設(shè)備網(wǎng)絡(luò),監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程;遠(yuǎn)程可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè) 備的起停,控制,監(jiān)控,同時(shí)綜合故障信號(hào)也由PLC 通過網(wǎng)絡(luò)傳送給D(.手/自動(dòng)開車 可進(jìn)入到手/自動(dòng)開車畫面,選擇采用開車的方 法,如選自動(dòng),則進(jìn)入全自動(dòng)開車狀態(tài),按照?qǐng)D四所 示步驟自動(dòng)運(yùn)行,在料漿槽液位達(dá)到600MM時(shí),開 啟真空泵.如選擇手動(dòng)開車,則

10、按照PanelView600 2005年No2鋁鎂通訊?49? 面版顯示信息按圖一所示手動(dòng)開啟各個(gè)設(shè)備. .-.開吸水閥AV04,真空閥AV05l初始化 YV 手/自動(dòng)開開水泵,捧水閥AV02 VT 開進(jìn)水閥AV0l系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)控制 Y 開主軸,攪拌電機(jī) 圍4 開真空泵V101 可進(jìn)入到手/自動(dòng)停車畫面,選擇采用停車的方 法,如選自動(dòng),則進(jìn)入全自動(dòng)停車狀態(tài),按照?qǐng)D五所 示步驟自動(dòng)運(yùn)行,在料漿槽液位低于60軸, 水閥AV01,系統(tǒng)停運(yùn)自動(dòng)控制 在陶瓷過濾機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行過程后,由兩個(gè)自 動(dòng)控制系統(tǒng)協(xié)助其完成過濾烘干過程,其一是料漿 槽液位自動(dòng)控制,即料漿槽液位高于820MM時(shí)關(guān) 閉進(jìn)料閥AV08,

11、液位低于500MM時(shí),開進(jìn)料閥. 確保料位高度在工作范圍內(nèi);其二是真空桶的液位 控制,即液位高于550MM時(shí),打開水泵出口的真空 桶出水閥,幫助其快速排水,液位低于200MM時(shí), 關(guān)閉真空桶出水閥確保整個(gè)系統(tǒng)的真空不丟失. (上接第52頁(yè)) 上式可直接化成Q0/F=Uc+dH2/dt 若以沉淀池進(jìn)水負(fù)荷q0表示,由前面計(jì)算可得: dH2/dt=qoUc 這就是高濁度水異重流沉淀池的水量連續(xù)方程 式.高濁度水異重流渾水層能分離出一部分水并通 過該層進(jìn)入上部清水區(qū),另一方面還留有一部分水 于渾水層中,使渾水層發(fā)生膨脹. 在泥量的動(dòng)平衡計(jì)算中,可近似認(rèn)為沉淀池出 流水的含沙量為零,相應(yīng)已被分離出的清

12、水體積的 遺留泥沙量為 UcSodt 而這部分被分離出來的泥沙,將全部通過渾水 層而進(jìn)入底部淤泥層,淤泥層的泥沙量增加,其增量 為 dH3/dtsodt 根據(jù)沉淀池泥沙平衡關(guān)系,其泥沙量運(yùn)動(dòng)平衡 式為 Ucsodt=dH3/dtsodt 式中:dH3/dr池底淤泥層和升速度(m/S) 一 渾水淤泥層厚度(m) s【廠?淤泥層平均含少量(/m3) 一 進(jìn)水含沙量(/m3) 上式可寫成dH3/dt=Ulc(So/sU) 該式反映出高濁度水動(dòng)態(tài)沉淀池,池底部泥沙 淤積厚度的變化規(guī)律.渾水層高度為H=H2+H3 將上述推導(dǎo)帶人該式得 H=5(q0一ulc)dt+J6uc(So/Su)dt 根據(jù)試驗(yàn)及工廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)上式進(jìn)行修正得 H=(qo/(1.980.004so)一uc)dt+6 Ulc(So/Su)dt 因此,實(shí)際控制渾液面高度為 H=(6(qo/(1.98