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基于modis的自動(dòng)化備煤及配煤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

山西省某焦化廠的煤礦準(zhǔn)備和配煤管理系統(tǒng)采用先進(jìn)的控制裝置,采用國內(nèi)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、備煤系統(tǒng)、配煤系統(tǒng)和傳感器檢驗(yàn)保護(hù)系統(tǒng)組成的綜合控制系統(tǒng)。1總結(jié)1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)系統(tǒng)以施耐德公司ModiconQuantumPLC為系統(tǒng)核心,兩臺(tái)PLC主機(jī)組成雙機(jī)熱備系統(tǒng)。PLC主機(jī)的用戶內(nèi)存容量、開關(guān)量I/O、寄存器、內(nèi)部線圈等的容量滿足整個(gè)備煤及及其除塵、除鐵器系統(tǒng)的控制程序編制、監(jiān)測、信號采集及處理要求。PLC主機(jī)與上位機(jī)間采用以太網(wǎng)通訊(網(wǎng)絡(luò)通訊速率l00Mbit/s)。本系統(tǒng)中所用到的硬件模塊采用Quantum系列,主要有:CPS電源模塊、CPU塊、ACI輸入模塊、DDI輸入模塊、DDO輸出模塊、以太網(wǎng)模塊、雙機(jī)熱備模塊,其中配煤系統(tǒng)采用富士系列變頻器驅(qū)動(dòng),控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。1.2上位機(jī)軟件系統(tǒng)軟件分為上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分。上位機(jī)軟件對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理,是整個(gè)系統(tǒng)的人機(jī)操作界面,又包括主控站軟件和配煤站軟件。(1)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主控站軟件是基于Windows2000Server操作系統(tǒng),采用WinCC作為組態(tài)開發(fā)平臺(tái)。WinCC是西門子公司用于生產(chǎn)過程自動(dòng)化的專用組態(tài)軟件,用戶通過WinCC可以方便地對工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)編程。在本系統(tǒng)中,主控機(jī)監(jiān)控軟件主要包括以下功能:監(jiān)視功能:實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。參數(shù)設(shè)置:對配比進(jìn)行設(shè)置和管理;對系統(tǒng)設(shè)備的啟動(dòng)停止延時(shí)、對設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行設(shè)置和管理。起??刂?控制系統(tǒng)順序起停,對設(shè)備單獨(dú)調(diào)試進(jìn)行設(shè)置和控制。趨勢曲線:顯示配煤通道以及計(jì)量儀表的流量實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線;顯示主皮帶電機(jī)和一二次破碎機(jī)的電流實(shí)時(shí)曲線。故障管理:對系統(tǒng)的報(bào)警、故障信號實(shí)時(shí)記錄和顯示,并進(jìn)行歸檔和統(tǒng)計(jì)。報(bào)表管理:記錄、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況,生成用戶報(bào)表,并對報(bào)表進(jìn)行存儲(chǔ)和定時(shí)打印。主站軟件監(jiān)控界面參見圖2。(2)配煤站通訊模式配煤站軟件是基于Windows2000Professional操作系統(tǒng),采用VB6.0作為開發(fā)平臺(tái),利用OPC方式進(jìn)行通訊,其中OPC作為應(yīng)用程序的通訊接口標(biāo)準(zhǔn),在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已得到了廣泛的應(yīng)用。在通訊結(jié)構(gòu)上,主控站作為Server,配煤站作為Client。通過OPC通信,用戶可以方便、快速地在主控站和配煤站之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)站與現(xiàn)場儀表之間采用RS485方式實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。配煤站軟件對現(xiàn)場配煤儀表和計(jì)量儀表的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理,包括以下功能:用戶管理:對用戶的權(quán)限進(jìn)行配置,對用戶登陸、退出進(jìn)行記錄。通信管理:對RS485通信進(jìn)行設(shè)置,檢測OPC通信,實(shí)時(shí)顯示通信狀態(tài)。參數(shù)設(shè)置:設(shè)置數(shù)據(jù)的顯示方式,設(shè)置并讀取現(xiàn)場儀表的配比、PID參數(shù)以及其它各種操作參數(shù)。數(shù)據(jù)監(jiān)控:實(shí)時(shí)顯示儀表的帶速、流量等數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的狀態(tài)進(jìn)行記錄歸檔。報(bào)表管理:對歸檔的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢,并以班報(bào)表、日報(bào)表、月報(bào)表形式進(jìn)行打印。(3)組態(tài)工具—下位機(jī)軟件下位機(jī)軟件是采用Quantum系列PLC專用編程軟件Concept,Concept是高性能組態(tài)工具。Concept包括ICC編程語言功能塊圖(FBD)順序功能流程圖(SPC),指令表(IL)和結(jié)構(gòu)化文本(ST)以及梯形圖,本系統(tǒng)控制程序中,采用LL984邏輯語言編程。2行控制的程序系統(tǒng)給煤任務(wù)來自上位機(jī)的配比輸入與計(jì)算進(jìn)行控制,即將所需要的各種不同規(guī)格的原煤成分輸入配比計(jì)算程序,指定配料計(jì)算方法及參數(shù),由程序計(jì)算出所需要的不同煤種和配比。2.1稱格帶檢測當(dāng)某種所需的配比確定以后,上位機(jī)將其設(shè)定值通過通訊接口傳送給稱量控制儀表,儲(chǔ)煤倉內(nèi)的煤下落到稱量皮帶上,其重量由稱重傳感器檢測,取得煤流量(測量值)的反饋電壓信號(1mV~30Mv)到稱量控制儀表并運(yùn)算成PV當(dāng)前值,經(jīng)PID運(yùn)算再輸出4~20mA控制信號至變頻器,作為反饋值輸入變頻器與給定值進(jìn)行比較運(yùn)算,以此改變其U/F的實(shí)際值,從而改變稱量皮帶的轉(zhuǎn)速來控制煤量的大小。2.2操作方法(1)帶流量控制料倉開關(guān)及稱量皮帶電機(jī)均由現(xiàn)場或者是控制室內(nèi)操作臺(tái)的按鈕操作,手動(dòng)控制皮帶電機(jī)的起停和速度給定,由稱量控制儀表PID輸出直接控制皮帶的速度,達(dá)到流量控制目的。此種方式適用于調(diào)試狀態(tài)、非自動(dòng)狀態(tài)和其它特殊要求時(shí)使用。(2)煤倉自動(dòng)開啟和出煤過程自動(dòng)化控制回路各配煤量由上位機(jī)根據(jù)配料制度計(jì)算后統(tǒng)一設(shè)定,可進(jìn)行采集和處理各配煤控制回路來的稱量信號和開關(guān)量狀態(tài),實(shí)現(xiàn)煤倉自動(dòng)開啟、稱量檢測、煤量調(diào)節(jié),以及選擇和切換不同煤倉進(jìn)行出煤的整個(gè)配煤過程自動(dòng)化控制。3s電源系統(tǒng)主電源供電電源入口處加有隔離穩(wěn)壓電源、UPS電源,以減少臨近的高壓破碎機(jī)及變頻調(diào)速設(shè)備對控制系統(tǒng)的干擾。重新設(shè)置了可靠接地裝置,采用了埋樁式接地方式,排除了因接地混亂而造成的干擾故障。4

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