Abstract :The paper introduces in detail the configuration ,function and usage of the fluidized-bed roasterPLC system in a smelter. It is proved through actual use that the hardware system is advanced and reliablewhile the software runs steadily. It can serve as a reference for improving the automatic control level of Znfluidized2bed roaster.
Keywords :www.51lunwen.orgPLC;control system;profibus2DP ;main station ;sub-station
可编程序控制器(Programmable Controller ,简称PLC) 是20 世纪80 年代初迅速发展起来的新一代工业控制装置. 它以微处理器为核心,综合了计算机技术、自动控制技术以及现代数据通讯技术,为设备控制以及实现过程自动化提供了重要手段.
1 工程概况
某冶炼厂根据引进丹麦的托普索低浓度SO2 烟气制酸工艺而配套新建了1 台42 m2 锌精矿沸腾焙烧炉. 其工艺流程为:沸腾炉出炉烟气经余热锅炉将温度降至400 ℃左右依次进入第一、第二段漩涡收尘器,电收尘器后的SO2 烟气动力波由排风机至净化,然后送托普索制酸.
2 自动控制的原理和结构
2. 1 系统简介
该沸腾炉控制系统采用Profibus2DP 和FF 总线相结合的方式,其中逻辑控制采用Profibus2DP 总线系统,过程控制采用Fondation Fieldbus (FF) 总线系统. FF 总线采用了Fisher2Rosement2DeltaV 系统,Profibus2DP 总线采用了SIEMENS 公司的S72300 系统. Deltav 系统包括操作员站、现场控制站及工程师站等,该系统能实时显示工艺流程图画面、分组控制画面、总貌图画面、报警一览表画面及历史趋势画面等.
PLC 系统的上位机设在Deltav 内. PLC 系统由1 个主站(主控室1 台S72300) 和9 个从站(1～9 # ) 组成. 主站内的通信单元CP341 RS485 与Deltav 的两端口串行接口卡VE4006P2 之间采用Modbus (RTU) 协议进行串行通信,PLC 的主站与从站之间的通信网络在Profibus 网上采用令牌式通信,其最高速率为12 MHz ,本系统的速率设为3 MHz.
2. 2 PROFIBUS2DP 简介
Profibus 以ISO7498 为基础,以开放式系统互联网络[2 ] (OSI ,Open System interconnection) 作为参考模型,定义了物理传输特性、总线存取协议和应用功能. 从Profibus 的特点分析,它和PLC 有较近的“血缘关系”,在欧洲有广泛的支持率,在世界范围也有较大影响力,是IEC61158国际标准的8 个子集之一.
2. 3 PLC 从站
如图1 所示,1～3 # 从站作用: < 1 > 沸腾炉上料线(包括圆盘及抛料机等) 及铺底料线联锁控制; < 2 > 余热锅炉给水系统、电动阀及给料线联锁控制. 4 # 从站由电收尘设备厂家成套带来,负责新电收尘4 个电场的阴阳极振打及1、2 次电流、电压的测量等,本设计仅通过通信口与4 # 从站通信,由此获取1～4 # 电场的1、2 次电压及电流. 5～6 # 从站由高压鼓风机设备厂家成套带来,分别负责对两台风机进行控制,内容分别包括:无忧论文网 www.51lunwen.org 控制风机的开停、主电机定子温度、风机轴承温度及油泵运行等,本设计通过通信口与5～6 # 从站通信,由此获取风机的开停及故障信号等. 7 # 从站为仪表专业测量风机前后温度及油压等. 8 # 从站由排风机设备厂家成套带来,负责对排风机进行控制,内容分别包括:控制风机的开停、风机出口流量及压力指示等,9 # 从站为仪表专业测量风机前后温度及油压等. 4 # ～6 # 、8 # 等由主体设备配套的PLC从站均是西门子的产品,它们均有1 个EM277 的通信单元,均支持Profibus 的协议,主站内CPU自带的通信口与EM277 即可完成主站与从站之间的通信任务.
2. 4 从站控制原理
控制系统I/ O 点数如下:158 点开关量输入,84 点开关量输出,130 点模拟量输入,16 点模拟量输出. 开关量输出模块实现对电机、阀门等起停控制. 模拟量输出模块实现对圆盘给料机、输送机等调速控制. 处理器根据接收到的状态反馈信号,经过运算,发出对现场设备的控制或联锁信号等,整个系统即以预定的程序自动运行.
3 与制酸、净化系统的信号联系
该沸腾炉与托普索制酸、动力波净化系统均有信号联系(简称“大联锁”) . 比如,动力波净化、托普索制酸各自系统中任一台排风机事故跳闸,沸腾炉系统必须立即停炉.
4 功能描述
4. 1 PLC 程序介绍
S72300 的编程软件是STEP7[2 ] . 在本项目中,程序块、数据块定义见表1 ,程序结构见图2.该程序设计采用的是结构化和模块化的程序结构形式,结构清晰,维护方便. 此处只将S72300与变频器的通信处理做一简单的描述: S72300 与Siemens 变频器MasterDrives 6SE71 的通信采用Profibus2DP 协议,为此,需在变频器中设置如下参数: P060 = 4选择电子板配置
P053 = 7 CBP(profibus2DP 口) 可用
P918 = 8 站点地址
PLC 发送到变频器的PZD(过程数据区域) 值:
PZD1 - K3001 控制字
PZD2 - K3002 速度给定值(电机速度)
PLC 从变频器收到的PZD 值:
PZD3 - P734. 01 = K0032 状态字
PZD4 - P734. 02 = K148 速度实际值
PLC 中需按实际工艺要求填好控制字,并将需要的运行速度填入速度给定值,再调用函数SFC15 将数据发至变频器;同时,调用SFC14 读取变频器参数PZD3 状态字和PZD4 速度实际值. 由此完成了PLC 与变频器之间的通信任务.
4. 2 程序使用介绍
1) 上料线、铺料线及阀门等的控制:上料线、铺料线及阀门均有手动和自动2 种方式,手动时在现场单独起停各设备,自动时在工控机上可分别起/ 停联锁线(工控机上有急停按钮) 和开关阀门,并且可控制阀门停在任意位置.
2) 当“大联锁”投入控制时: ①当“大联锁”投入控制时,必须按下列次序启动下列设备:
沸腾炉炉尾排风机→鼓风机→上料线(铺料线) ; ②如有外部“大联锁”信号,将根据“大联锁”信号的性质,立即或延时停排风机、鼓风机上料线(铺料线) 或立即停上料线; ③如排风机跳闸,立即停鼓风机、上料线(铺料线) ; ④如鼓风机跳闸,立即停上料线(铺料线) ; ⑤如因联锁信号(“大联锁”信号或排风机跳闸、鼓风机跳闸) 停上料线(铺料线) ,抛料机不停,由人工手动停抛料机.
5 调试注意事项
1) 防止PLC 与变频器之间的干扰,采取措施如下:①PLC 由小型隔变压器供电; ②PLC 的输出全部带24 V 的隔离中间继电器; ③PLC 柜与变频器要分开安装,二者相距至少2. 0 m 以上; ④PLC 与变频器要分别接地.
2) 屏蔽接地、通信电缆及信号电缆的敷设:通信电缆、信号电缆安装时应尽量避开电磁干扰源,特别与动力电缆敷设的间距应大于200 mm.
6 结 语
该套控制系统在沸腾炉工段是首家采用,且规模全国最大,硬件系统先进可靠,组态软件运行稳定,使现场技术人员在主控室能及时掌握运行参数工况和故障报警信息,提高了工作效率,满足了工艺要求,故障率低,抗干扰能力强.
参考文献:
[1 ] SIEMENS SIMATIC S7 S72300. 可编程序控制器硬件和安装手
