楊蕾

摘 要：本文著重介紹了自動(dòng)化系統(tǒng)在燒結(jié)工程中的應(yīng)用實(shí)例，包括系統(tǒng)的總體布置、組態(tài)、硬件設(shè)計(jì)、控制要點(diǎn)等幾方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化系統(tǒng)；組態(tài)；控制

1 前言

目前，自動(dòng)化系統(tǒng)普遍應(yīng)用于燒結(jié)工程中，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，對(duì)工廠的信息進(jìn)行管理；從單回路的連續(xù)控制，到包括順控功能的多回路復(fù)雜控制；能由操作站、上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中監(jiān)視、信息處理以及集中操作。這種控制系統(tǒng)用CRT操作臺(tái)作為人機(jī)接口的主要手段，其主要特點(diǎn)是，全部信息通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳遞，由上位計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和管理；操作人員在操作臺(tái)通過(guò)鍵盤(pán)集中操作，能同時(shí)進(jìn)行多參數(shù)顯示，圖表和圖像顯示，從而可以統(tǒng)觀全局。

自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般分為三個(gè)階段，下面以印度TATA工程為例，分別介紹自動(dòng)化系統(tǒng)的幾個(gè)設(shè)計(jì)階段。

2 自動(dòng)化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

首先，按工藝要求，根據(jù)工藝設(shè)備布置圖和工藝流程圖確定控制室的數(shù)量和位置。燒結(jié)工程中，主要的工藝設(shè)備一般集中在主廠房和配料室兩個(gè)地方，所以在主廠房控制室內(nèi)設(shè)工程師站HMI-1、主機(jī)設(shè)在主廠房，在配料控制室內(nèi)設(shè)工程師站HMI-2，兩個(gè)控制室的工程師站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠設(shè)備的操作、監(jiān)控和管理。

其次，I/O站的劃分與布置圖。燒結(jié)廠的生產(chǎn)過(guò)程是連續(xù)性的生產(chǎn)過(guò)程，在生產(chǎn)不間斷的情況下，任一設(shè)備環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會(huì)引起堆料事故的發(fā)生。在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中有些設(shè)備并不是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而是按一定的時(shí)間間隔周期性動(dòng)作，基于上述原因，生產(chǎn)中對(duì)燒結(jié)廠的設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、停止就有許多時(shí)序和連鎖的要求。連鎖系統(tǒng)的劃分原則是，在一個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備中，某一個(gè)設(shè)備的啟動(dòng)、停止立刻對(duì)它前后的設(shè)備發(fā)生影響，這些設(shè)備必須連鎖在一個(gè)系統(tǒng)中。系統(tǒng)劃分以緩沖礦倉(cāng)作界限。有了礦倉(cāng)作緩沖，礦倉(cāng)前后的設(shè)備一旦發(fā)生事故，并不會(huì)立即造成互相之間的影響，一般只要礦倉(cāng)貯存時(shí)間達(dá)到5～10分鐘，就可以作為連鎖系統(tǒng)之間的界限。有些設(shè)備，如主抽風(fēng)機(jī)的停、開(kāi)，并不使燒結(jié)機(jī)發(fā)生事故，可以成為獨(dú)立的I/O站。據(jù)此原則，整個(gè)工程分為原料受料倉(cāng)、燃料熔劑破碎室、配料室、混合制粒室、帶冷篩分室、高爐成品礦倉(cāng)、主抽風(fēng)機(jī)房、水泵站、機(jī)頭除塵配電室等I/O站。

3 自動(dòng)化系統(tǒng)的組態(tài)

確定控制系統(tǒng)組態(tài)，PC的選型是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。整個(gè)控制系統(tǒng)選用德國(guó)SIEMENS公司產(chǎn)品，主機(jī)選用CPU-414-4H，并且CPU主機(jī)應(yīng)冗余熱備用；本地I/O和遠(yuǎn)程I/O均采用ET200M分布式I/O系統(tǒng)，選用ET200M遠(yuǎn)程站是因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)需要不斷擴(kuò)充、修改時(shí)，使用分散的I/O系統(tǒng)較為方便，而且，獨(dú)立的遠(yuǎn)程I/O裝置直接放在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備附近，不需要遠(yuǎn)距離敷設(shè)電纜，也是較為經(jīng)濟(jì)型的選擇。CPU主機(jī)與各ET200M遠(yuǎn)程站通過(guò)PROFIBUS DP總線相互連接；并留有高層網(wǎng)絡(luò)的通信接口。機(jī)頭、機(jī)尾電除塵的PLC系統(tǒng)隨電除塵設(shè)備成套供貨，其PLC型號(hào)規(guī)格應(yīng)隨主PLC配套。

配置見(jiàn)圖1。

圖1

4 自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備設(shè)計(jì)

設(shè)備設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)方式類(lèi)別、布置安裝設(shè)計(jì)和配線設(shè)計(jì)等。硬件設(shè)計(jì)包括輸入、輸出模塊的選擇及點(diǎn)數(shù)的估算。輸入、輸出模塊的電壓等級(jí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與模塊之間的距離來(lái)選擇，該工程設(shè)有多個(gè)遠(yuǎn)程站，設(shè)備與模塊間距離較近，所以選擇DC24V模塊?？刂葡到y(tǒng)的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)可根據(jù)每個(gè)單體設(shè)備的I/O點(diǎn)數(shù)來(lái)決定，一般設(shè)備均有電源、運(yùn)行、故障、選擇開(kāi)關(guān)、安全開(kāi)關(guān)等輸入點(diǎn)，膠帶機(jī)還有跑偏、打滑、事故輸入點(diǎn)，個(gè)別設(shè)備還有正反轉(zhuǎn)、位置開(kāi)關(guān)等輸入點(diǎn)。最后按實(shí)際的I/O點(diǎn)數(shù)另加20%的備用量。系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式為連鎖集中控制和機(jī)旁手動(dòng)控制。系統(tǒng)的布置安裝設(shè)計(jì)以合理，緊湊為原則，PC柜內(nèi)布線應(yīng)完美整齊，便于裝卸I/O模塊。端子排也要進(jìn)行合理的安排，盡量把高電平電纜和低電平電纜的端子分開(kāi)。系統(tǒng)的主機(jī)特別重要，選用不間斷電源供電，其它地方供電電源選擇穩(wěn)壓電源供電。冶金工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較惡劣，現(xiàn)場(chǎng)的各種動(dòng)力線會(huì)產(chǎn)生干擾，這些干擾都將通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備相連的電纜引入PC柜，為抑制干擾，可選用屏蔽電纜，在敷設(shè)時(shí)，與電源電纜、動(dòng)力電纜分開(kāi)敷設(shè)。另外，接地也是抑制干擾的主要方法之一，柜體、屏蔽電纜均要求可靠接地，接地電阻不大于1Ω。

整個(gè)系統(tǒng)還要求通過(guò)上位機(jī)對(duì)整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和顯示，畫(huà)面顯示內(nèi)容有：設(shè)備電源顯示，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)顯示，過(guò)程狀態(tài)顯示，設(shè)備故障狀態(tài)顯示。

5 燒結(jié)工程自動(dòng)化系統(tǒng)的控制要點(diǎn)

控制的分類(lèi)有連鎖集中控制和機(jī)旁手動(dòng)控制。連鎖集中控制使各生產(chǎn)機(jī)械的電動(dòng)機(jī)之間具有電氣連鎖關(guān)系，并集中操作，其運(yùn)轉(zhuǎn)程序有：1）順序啟動(dòng)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，自生產(chǎn)系統(tǒng)的最終設(shè)備開(kāi)始，逆物料運(yùn)輸方向，依次延時(shí)啟動(dòng)，一直到最上游設(shè)備啟動(dòng)完畢后，啟動(dòng)才算完成。延時(shí)啟動(dòng)的延時(shí)時(shí)間對(duì)一般設(shè)備約3～5秒，但大型回轉(zhuǎn)的設(shè)備，如一、二次混合機(jī)等，其順序延時(shí)時(shí)間要適當(dāng)加長(zhǎng)。2）同時(shí)啟動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的各設(shè)備因事故同時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，如再行啟動(dòng)，則按順序啟動(dòng)對(duì)配料系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就會(huì)產(chǎn)生被輸送物料的組成發(fā)生變化，引起配料比的紊亂。為此，一般對(duì)從一次混合機(jī)起料流上方的設(shè)備，在同時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，啟動(dòng)時(shí)必須同時(shí)啟動(dòng)。3）順序停止，生產(chǎn)過(guò)程停機(jī)采用順序停止程序，即停機(jī)時(shí)，先停物料流動(dòng)最上游的給料設(shè)備，并順物料流動(dòng)方向，順次序往下游停止各設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。4）同時(shí)停止，從配料倉(cāng)起到燒結(jié)混合料倉(cāng)止，為了保持配料比的穩(wěn)定，要能實(shí)現(xiàn)同時(shí)停止。5）事故停止，對(duì)于連鎖的設(shè)備，當(dāng)由于某種事故原因而要實(shí)行事故停機(jī)時(shí)，操作中央控制室或機(jī)旁的事故停止開(kāi)關(guān)，連鎖設(shè)備可以同時(shí)停止。6）機(jī)旁運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于在中央控制室連鎖的設(shè)備，要求能夠在機(jī)旁進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)的操作，便于調(diào)試和檢修。操作程序是，把相應(yīng)的機(jī)旁操作開(kāi)關(guān)置于"機(jī)旁"，就可實(shí)現(xiàn)單機(jī)的啟停。

6 結(jié)束語(yǔ)

可編程序控制器的應(yīng)用，使燒結(jié)工程工業(yè)自動(dòng)化水平有了明顯的提高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，電氣控制系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)。而且，它具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程相連的接口，更直接地適用于控制要求的編程語(yǔ)言，可以在惡劣的環(huán)境下運(yùn)行等特點(diǎn)。隨著超大規(guī)模集成電子技術(shù)和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使得可編程序控制器在過(guò)程自動(dòng)化、工廠自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)綜合生產(chǎn)系統(tǒng)等自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱。

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