基于Profibus-DP總線的立磨電控系統(tǒng)優(yōu)化

傳統(tǒng)的水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)中，立磨主控制柜通過電纜與各油站控制柜、變頻柜、現(xiàn)場儀表、按鈕盒等設(shè)備進行連接，實現(xiàn)立磨以及附屬設(shè)備的集中控制，同時各潤滑油站傳感器連接電纜匯集于油站的接線端子箱內(nèi)，然后油站接線端子箱通過電纜與各油站控制柜連接，以實現(xiàn)油站控制柜對各油站的獨立控制；由此導(dǎo)致壓力、溫度、流量等信號不僅需要接入油站控制柜，還需要從油站控制柜接入主控制柜，出現(xiàn)多重接線情況。同時安裝于現(xiàn)場的壓力、溫度、流量、振動等檢測傳感器數(shù)量多，而且距離控制柜較遠，因此需要的連接電纜多且長，與連接電纜相配套的電纜線槽、支架等也多，相應(yīng)也增加了鋪設(shè)電纜支架、線槽、接線等施工的工程量，同時容易出現(xiàn)錯接、漏接等常見的電纜接線問題。為此設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、現(xiàn)場接線少、施工方便、調(diào)試簡單、維護簡單的立磨電控系統(tǒng)是大勢所趨。1、水泥終粉磨立磨及其附屬設(shè)備組成水泥終粉磨立磨由傳動系統(tǒng)（主電機、減速機和慢驅(qū)電機）、液壓潤滑系統(tǒng)（磨輥液壓站、主電機潤滑站、磨輥潤滑站、減速機潤滑站、干油潤滑站）、噴水系統(tǒng)（水泵、水閥、流量計）、研磨系統(tǒng)（磨輥、擋料圈和磨盤）、空氣分離器系統(tǒng)（選粉機）和電控系統(tǒng)（按鈕盒、接線箱和控制柜）組成。

2、傳統(tǒng)水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)介紹傳統(tǒng)水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)主要由高壓柜、控制柜、變頻器柜、現(xiàn)場儀表和操作按鈕盒組成（見圖1）。其中：高壓部分，高壓出線柜為主電機供電并與立磨控制柜進行安全聯(lián)鎖，一般由DCS直接控制主電動機啟停；低壓部分，由工廠的MCC出線柜負責給立磨主控制柜和變頻器柜供電，其中控制柜負責用電設(shè)備的供配電和控制，并將現(xiàn)場送來的傳感器信號經(jīng)過運算處理后，顯示在觸摸屏并控制現(xiàn)場設(shè)備運行，包含主控制柜、主電機油站控制柜、減速機油站控制柜、智能干油站控制柜等，各液壓、潤滑站配套的傳感器連接電纜匯集于各自的端子接線箱，然后通過油站端子接線箱與各自的控制柜連接；變頻器柜主要用于選粉機電機調(diào)速；現(xiàn)場儀表主要是將傳感器信號顯示數(shù)值并將數(shù)值送入控制柜內(nèi)的PLC；現(xiàn)場儀表按鈕盒用于在機旁操作設(shè)備圖1傳統(tǒng)水泥終粉磨立磨配電系統(tǒng)

3、基于Profibus-DP總線的水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)設(shè)計3.1供配電系統(tǒng)設(shè)計基于Profibus-DP總線控制的水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)與傳統(tǒng)水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)的供配電系統(tǒng)主要有兩點區(qū)別：一是潤滑油站不再配置獨立的油站電控柜；二是將分布式I/O站嵌入油站端子接線箱或者其他現(xiàn)場儀表箱內(nèi)，兩者皆由主控制柜統(tǒng)一供電和控制，見圖2。圖2Profibus-DP總線水泥終粉磨立磨配電系統(tǒng)3.2控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計整個控制系統(tǒng)基于Profibus-DP現(xiàn)場總線，采用遠程分布I/O控制方式，利用PLC中央處理器的結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建Profibus-DP控制網(wǎng)絡(luò)，整個系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。圖3Profibus-DP總線系統(tǒng)架構(gòu)采用以西門子S7-1500系列作為系統(tǒng)控制器，由分布式I/O站、DP從站、HMI觸摸屏等組成，其中分布式I/O站有8個：主電機油站I/O站、主減速機油站I/O站、磨輥油站I/O站、液壓站I/O站、智能干油站I/O站、溫度振動I/O站、噴水系統(tǒng)I/O站和磨輥位置檢測I/O站；DP從站有2個：變頻器從站和HMI從站。（1）PLC采用西門子S7-1500系列的DP接口型PLC（CPU1516-3PN/DP），作為主站與Profibus-DP控制網(wǎng)絡(luò)的各設(shè)備通信；配置CM1542-5通信模塊作為DP從站與DCS系統(tǒng)的PLC通信。（2）磨輥位置檢測I/O從站由于安裝位置距離磨機較近，振動和灰塵都比較大，環(huán)境比較惡劣，因此采用可在惡劣環(huán)境中使用的ET200eco高防護等級（IP68）分布式I/O，并放置防護等級IP65的I/O從站控制箱內(nèi)，實現(xiàn)雙重防護。同時ET200eco采用免接線的快速插接形式，通過專用的連接線纜并預(yù)制線纜長度，可實現(xiàn)ET200eco與傳感器之間的快速插接。（3）各潤滑油站、液壓站、噴水站、智能干油站采用ET200SP分布式I/O。ET200SP是西門子推出的新一代分布式I/O系統(tǒng)，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，采用快速接線技術(shù)，無須接線工具。ET200SP分布式I/O模塊安裝于各液壓或者潤滑油站的端子接線箱內(nèi)，溫度、壓力、液位、流量等傳感器的信號直接與I/O站的對應(yīng)模塊端子內(nèi)，在油站出廠前完成接線和調(diào)試。（4）變頻器選配DP總線通信模塊，將變頻器作為DP從站接入DP總線系統(tǒng)。

4、基于Profibus-DP總線的水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)優(yōu)缺點分析4.1優(yōu)點分析通過冀東水泥集團下屬某公司輥徑5.4m水泥終粉磨立磨項目的安裝與調(diào)試，Profibus-DP總線控制系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1）調(diào)試時間短。模塊化設(shè)計，極大地縮短電氣系統(tǒng)的調(diào)試時間，僅用3d時間完成1臺立磨電控系統(tǒng)的調(diào)試工作。（2）節(jié)約工程成本。采用DP總線通信方式，每個I/O站只需要1根電源線和1根DP專用通信線，極大地減少了電纜使用數(shù)量，同時也相應(yīng)減少了電纜鋪設(shè)、接線、校線的工程量，可節(jié)省一筆可觀的電纜采購以及安裝接線費用。（3）節(jié)省安裝空間。傳統(tǒng)電控方案使用4個控制柜，分別為主控制柜、減速機油站控制柜、主電機油站控制柜和智能干油站控制柜，而總線控制方案使用1個控制柜，節(jié)約大量安裝空間。（4）可維護性強。Profibus-DP的分布式I/O總線具有強大的診斷功能，支持三級診斷，站級、模塊級和通道級，每個輸入輸出通道都支持短路、斷線診斷和保護功能，及時故障預(yù)警，可以幫助維護工程師迅速發(fā)現(xiàn)、分析和排除故障。4.2缺點分析（1）在圖紙設(shè)計階段，由于I/O站嵌入安裝于油站接線箱內(nèi)或者其他現(xiàn)場儀表箱體內(nèi)，需要與相關(guān)設(shè)備供應(yīng)廠家深度配合，協(xié)助其更改原電氣圖紙設(shè)計以及模塊配置選型，溝通協(xié)調(diào)的難度比較大。（2）在出廠測試階段，需要配合主站的PLC完整測試各I/O站的接線是否正確，信號輸入、輸出是否正常，需要具備一定PLC編程經(jīng)驗的人才能完成測試工作。

5、結(jié)束語基于Profibus-DP總線的水泥終粉磨立磨電控系統(tǒng)，采用模塊設(shè)計思路，分布式I/O系統(tǒng)采用標準接口，可以快速地將I/O站接到