常村礦選煤廠plc控制回路升級改造

常村礦選煤廠plc控制回路升級改造

主洗集中控制系統(tǒng)眾所周知，有許多煤廠，工作方法復雜。為了充分發(fā)揮設備和系統(tǒng)的效率，降低生產(chǎn)消費，防止事故發(fā)生，必須實行集中控制，采用現(xiàn)代管理制度對生產(chǎn)進行可靠的監(jiān)控、控制和科學管理。常村礦選煤廠是一座優(yōu)質(zhì)高效選煤廠，原有集控系統(tǒng)運行以來，多次發(fā)生繼電器柜線路及模塊燒毀事件，影響生產(chǎn)的進行。無法適應高產(chǎn)高效選煤廠的要求等很多問題，本著安全、可靠、先進的原則，我廠于2003年底與中國礦大信息與電氣工程學院合作對主洗集中控制系統(tǒng)進行了升級改造。采用TSXQuantum140303型PLC(編程軟件為符合IEC1131-3標準的Concept2.0)，監(jiān)測監(jiān)控軟件為iFIX2.6，并增加了工業(yè)電視及LED屏播功能，主站設在主洗調(diào)度室，完成了選煤廠組網(wǎng)，并與礦局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，礦長室、礦調(diào)度室、廠長室均可瀏覽。1使用電線發(fā)生器1.1設備互聯(lián)保護(1）與設備的連接。要實現(xiàn)集中控制，現(xiàn)場的每一臺設備都要與PLC連接，構成回路，才能使現(xiàn)場受檢測設備的電信號經(jīng)輸入模塊傳遞給PLC，或?qū)LC發(fā)出的命令經(jīng)輸出模塊轉(zhuǎn)換成合適的電壓、電流值來驅(qū)動現(xiàn)場設備，輸入/輸出模塊簡稱I/O模塊。此回路系統(tǒng)設計的優(yōu)劣直接對集中控制系統(tǒng)設施保護、程序設計、節(jié)省費用等起關鍵作用。常村礦選煤廠某集控設備控制原理見圖1。圖中KA1是一組設備的集中、就地轉(zhuǎn)換繼電器，根據(jù)設備功率大小不等，設備臺數(shù)不一。當KA1線圈吸合或斷開時，將分別實現(xiàn)該組設備集中控制或就地運行；K1是該設備集中、就地轉(zhuǎn)換繼電器。KA1、K1均連接于PLC的輸出模塊，分別受命于PLC的不同指令。此設計實現(xiàn)了集中控制的雙重保險。KMA是該設備的接觸器，取其一常開接點KM驅(qū)動繼電器KA，該設備的返回信號取自KA的一常開接點，連接于PLC的輸入模塊，將該設備的運行狀態(tài)反饋給PLC。J、D、F分別為集中控制、就地、返回信號電源。(2）信號系統(tǒng)連接。1）將選煤廠的控制信號以跳汰機為中心分6路并連入PLC，參與過程控制，當集中控制系統(tǒng)發(fā)出起車命令后，在行將起車的各設備發(fā)出不間斷音響和燈光信號30s，告知現(xiàn)場巡視人員，系統(tǒng)將要集控起車；任何一路的一臺設備就地異常停車，均可通過PLC反應到本路信號系統(tǒng)上，發(fā)生就地報警，該路電鈴及跳汰機的電鈴都要響15s。該系統(tǒng)連接于PLC的輸出模塊。2）禁起信號：此信號線一端接于就地控制箱上的停車按鈕，使用其常開接點，另一端連接于PLC的輸入模塊。當設備出故障時由現(xiàn)場人員按下停車按鈕，產(chǎn)生禁起信號，告知該設備故障。解除后禁起信號消失。(3）模擬信號連接。要實現(xiàn)集中控制，皮帶流量和倉存、水位顯示必不可少。將核子秤、煤位和水位探測儀的輸出連接于PLC，對計算公式編程，將實現(xiàn)流量及倉存等的監(jiān)測，并在編程中做為變量使用。此信號連接于PLC的模擬量輸入/輸出模塊。1.2plc的硬件配置采用Concept進行PLC編程是以項目、PLC配置、程序和區(qū)段分級完成的。要使一個項目順利完成，首先進行PLC配置再編程，而程序由多個區(qū)段組成。脫機狀態(tài)下，在PC上用Concept對PLC硬件配置：1）確定PLC型號及對存儲器容量設置。2）對存儲器劃分，為程序所需要的離散量輸入（以1為前綴）、離散量輸出（以0為前綴）、輸入寄存器（以3為前綴）、保持寄存器（以4為前綴）賦于足夠的地址范圍。3)I/O映象、Modbus通訊、ModbusPlus通訊參數(shù)等。1.3其他控制板設備設計(1）確定起停車時間及邏輯根據(jù)選煤工藝流程繪制全廠設備的起、停車邏輯關系圖。1）起車邏輯與報警邏輯。按照逆煤流逐臺起車的原理，對全部設備分別賦予起車時間（x秒），即前一臺設備有返回信號且x秒后，該設備可以起車。但要注意：(1)大功率設備不能同時起車，否則會造成瞬時過流使斷路器動作。(2)撈坑斗提不能同時起車。(3)輔助系統(tǒng)如供風、供水的起車順序應恰到好處，以不浪費、不影響生產(chǎn)為宜。如果發(fā)出起車命令0.5s后，該設備沒有返回信號，系統(tǒng)將發(fā)出報警信號，表明該控制回路有問題。解除后報警信號消失。2）停車邏輯與禁起邏輯。(1)正常停車：當系統(tǒng)發(fā)出停車命令后，從煤源設備起順煤流方向依次按設定的停車時間逐臺停至最末臺設備。停車時間≥卸載時間。(2)事故停車與禁起：當起車或運行過程中某一臺設備發(fā)生故障自行停車或按控制箱上的停車按鈕產(chǎn)生禁起信號，則它的前一臺煤源設備以10ms的速度立即停車，按此閉鎖關系，直到最末臺煤源設備。解除后，禁起信號消失。若故障能及時排除，由操作人員重新發(fā)出起車命令，則系統(tǒng)將再次從故障設備起動已停設備；否則發(fā)出停車命令，停止生產(chǎn)。(2）確定和說明變量。針對每一臺設備確定要使四個邏輯成立的所有條件，將它們做為變量，并在變量說明對話框中賦于變量輸入或輸出地址、類型、注釋等。分配地址應有規(guī)律：PLC輸入或輸出模塊各點應連續(xù)編址，如i77表示第5個輸入模塊的第32點，在程序中以100077表示，為503設備的輸入地址；從煤源第一臺設備起順序編址，以防漏編，并便于查找、修改；超出實際點部分為軟件電器，是虛擬的。(3）編寫程序。將503的各變量運用LD的觸點/線圈、功能或功能塊（計時器、計數(shù)器等）以起車、停車、報警、禁起等邏輯關系連接起來，就是503設備的驅(qū)動程序。再將所有設備以及模擬量換算等的程序分區(qū)段組合起來，為整個系統(tǒng)的驅(qū)動程序。編寫程序時，針對每一個變量，只需輸入它的名稱，concept系統(tǒng)自動配備相應的地址，大大方便了用戶解讀、修改、調(diào)試程序。2使用ifx2.1組態(tài)軟件的選擇PLC的優(yōu)點是抗干擾能力強、工作性能穩(wěn)定，但其最大的缺點就是不可視性，控制系統(tǒng)的實時工作狀況以及一些重要參數(shù)都無法同時提供給操作人員，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)雖能做出反應，但操作人員無法判斷其準確位置、發(fā)生時間、故障性質(zhì)，不能及時采取相應措施。因此我們采用美國最著名的基于WindowsNT/2000的組態(tài)軟件。與硬件PLC結合使用，更能精確地監(jiān)測監(jiān)控生產(chǎn)過程，確保系統(tǒng)可靠、高效。網(wǎng)絡拓撲結構見圖2。將PLC的ModbusPlus口與裝有iFIX及其I/O驅(qū)動器的PC相連，并在iFIX的數(shù)據(jù)庫編輯器中給所有變量匹配與Concept中相同的I/O地址，確定報警類型等一系列工作，iFIX便可與PLC實時交互通訊。等所有程序都調(diào)試成功，PLC可脫離Concept獨立工作，監(jiān)測監(jiān)控由iFIX來完成。2.2監(jiān)控管理設計(1）利用iFIX內(nèi)置VBA及功能強大的圖形工具、功能專家、內(nèi)置向?qū)?、圖符集及現(xiàn)場仿真圖形，無需編程，制作實時監(jiān)控3D-FLASH畫面，通過顏色及線條的變化產(chǎn)生動畫，反映所控數(shù)據(jù)源(包括標簽、I/O地址、對象屬性、歷史數(shù)據(jù)、畫面屬性、VBA事件、全局變量和表達式)的不同狀態(tài)。同時設有安全級別，可進行系統(tǒng)的登錄或注銷，非專業(yè)人員無權操作系統(tǒng)。1）主畫面中有：控制系統(tǒng)、原煤系統(tǒng)、主洗系統(tǒng)、煤泥水系統(tǒng)、模擬量仿真圖（2副）、全廠設備圖、重新登錄、退出系統(tǒng)等按鈕，打開即是其畫面，嵌有日報表、報警管理等按鈕。2）首次將破碎間和主廠房2個高壓室中避雷器、進線、聯(lián)絡、儀表柜、所用變壓器及各趟回路中上下隔離和油開關、變壓器及其變配電的低壓室中各回路等的運行信號傳輸?shù)絇LC，參與編程并制作成《供配電系統(tǒng)圖》反應其運行情況，放置在主畫面中。3）雙擊“控制系統(tǒng)”按鈕，輸入口令后，畫面中出現(xiàn)6個按鈕：集中就地選擇、自動控制/單獨控制、自動控制、單獨控制、禁起復位、退出。點擊相應按鈕將實現(xiàn)：“就地”或“集中控制”；在“集中控制”時進行流程選擇，單臺設備強制停止操作，發(fā)出起車、繼續(xù)起車或停車命令；在“單獨控制”中進行單臺設備起停車的操作；設備禁起信號復位；退出“控制系統(tǒng)”至主畫面等操作。以此驅(qū)動PLC至現(xiàn)場設備，實現(xiàn)監(jiān)控功能。(2）數(shù)據(jù)庫管理。1）報警管理系統(tǒng)。在就地和集控兩種狀態(tài)下，任何異常停車都發(fā)出聲光報警信號，自動彈出報警畫面并顯示故障設備號、故障時間、恢復時間，建立故障數(shù)據(jù)庫，可隨時調(diào)用查看，進行故障分析；并具備報警確認和報警解除功能。2）實時監(jiān)控數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)管理。iFIX利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)MicrosofAccess，依靠ODBC支持，使用結構化查詢語言（SQL）作為標準的語言獲取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，再結合ActiveX控件及VB編程，實時記錄、存儲、顯示、采集設備運行狀態(tài)、開停及運行時間，模擬量數(shù)值；并對以上數(shù)據(jù)及產(chǎn)量、質(zhì)量、外運量、當天事故及檢修情況等建立歷史數(shù)據(jù)庫，可采集可人工輸入，自動生成報表；可人工查找、增刪、修改；存儲期為一年，隨時可調(diào)閱、打印年度內(nèi)任一天的有關數(shù)據(jù)。(3）實現(xiàn)動態(tài)數(shù)據(jù)交換(DDE)。通過iFIX的DDE功能，選煤廠的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)作為服務器實時對廠部各組室、礦局域網(wǎng)(客戶機)交換數(shù)據(jù)，可連到礦長室、礦調(diào)度室、廠長室及各業(yè)務科室，實現(xiàn)畫面與數(shù)據(jù)共享。3軟件：軟新型設備監(jiān)控對PLC編程后，用組態(tài)軟件IFIX對其進行調(diào)試。通過IFIX界面上所做的軟按鈕發(fā)出命令，或在現(xiàn)場操作來控制設備起停，用動畫畫面或顏色變換來監(jiān)測設備的運行。反復將各種因素都調(diào)試成功后，將程序下載至PLC的內(nèi)存中，這時PLC可脫離編程PC獨立工作，而監(jiān)測、監(jiān)控的任務仍由IFIX來完成。4功能6:自動生成報表系統(tǒng)支持服務平臺(1）輸入、輸出與現(xiàn)場采用保險隔離；只設一個操作臺對電源進行管理，保證了在緊急情況下的急停車，增強了PLC的可靠性，減少了I/O模塊數(shù)量。（2）實現(xiàn)信號系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三者的聯(lián)鎖關系。集中、就地、信號電直通現(xiàn)場，獨立走線，互不干擾。（3）將選煤廠控制信號以跳汰機為中心分為6路并連入PLC，參與過程控制，任何一路的一臺設備有問題均可通過PLC反應到本路信號系統(tǒng)上。（4)iFIX以其畫面豐富漂亮，操作靈活可靠，贏得用戶好評。其畫面、仿真開關完全代替了笨重的控制臺、模擬盤以及各種儀表、開關的使用。且此系統(tǒng)能對事件快速反應，動作迅速，減少原材料消耗及有觸點系統(tǒng)的不可靠性，提高生產(chǎn)效率。（5）將供電系統(tǒng)