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(fù)雜。為了充分發(fā)揮設(shè)備和系統(tǒng)的效率，降低生產(chǎn)消費(fèi)，防止事故發(fā)生，必須實(shí)行集中控制，采用現(xiàn)代管理制度對生產(chǎn)進(jìn)行可靠的監(jiān)控、控制和科學(xué)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(yùn)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(jìn)行。無法適應(yīng)高產(chǎn)高效選煤廠的要求等很多問題，本著安全、可靠、先進(jìn)的原則，我廠于2003年底與中國礦大信息與電氣工程學(xué)院合作對主洗集中控制系統(tǒng)進(jìn)行了升級改造。采用TSXQuantum140303型PLC(編程軟件為符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)備互聯(lián)保護(hù)(1）與設(shè)備的連接。要實(shí)現(xiàn)集中控制，現(xiàn)場的每一臺設(shè)備都要與PLC連接，構(gòu)成回路，才能使現(xiàn)場受檢測設(shè)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(shè)備，輸入/輸出模塊簡稱I/O模塊。此回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接對集中控制系統(tǒng)設(shè)施保護(hù)、程序設(shè)計(jì)、節(jié)省費(fèi)用等起關(guān)鍵作用。常村礦選煤廠某集控設(shè)備控制原理見圖1。圖中KA1是一組設(shè)備的集中、就地轉(zhuǎn)換繼電器，根據(jù)設(shè)備功率大小不等，設(shè)備臺數(shù)不一。當(dāng)KA1線圈吸合或斷開時(shí)，將分別實(shí)現(xiàn)該組設(shè)備集中控制或就地運(yùn)行；K1是該設(shè)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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了集中控制的雙重保險(xiǎn)。KMA是該設(shè)備的接觸器，取其一常開接點(diǎn)KM驅(qū)動繼電器KA，該設(shè)備的返回信號取自KA的一常開接點(diǎn)，連接于PLC的輸入模塊，將該設(shè)備的運(yùn)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(jī)為中心分6路并連入PLC，參與過程控制，當(dāng)集中控制系統(tǒng)發(fā)出起車命令后，在行將起車的各設(shè)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(shè)備就地異常停車，均可通過PLC反應(yīng)到本路信號系統(tǒng)上，發(fā)生就地報(bào)警，該路電鈴及跳汰機(jī)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(diǎn)，另一端連接于PLC的輸入模塊。當(dāng)設(shè)備出故障時(shí)由現(xiàn)場人員按下停車按鈕，產(chǎn)生禁起信號，告知該設(shè)備故障。解除后禁起信號消失。(3）模擬信號連接。要實(shí)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(jì)算公式編程，將實(shí)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(jìn)行PLC編程是以項(xiàng)目、PLC配置、程序和區(qū)段分級完成的。要使一個(gè)項(xiàng)目順利完成，首先進(jìn)行PLC配置再編程，而程序由多個(gè)區(qū)段組成。脫機(jī)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(shè)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(shè)備設(shè)計(jì)(1）確定起停車時(shí)間及邏輯根據(jù)選煤工藝流程繪制全廠設(shè)備的起、停車邏輯關(guān)系圖。1）起車邏輯與報(bào)警邏輯。按照逆煤流逐臺起車的原理，對全部設(shè)備分別賦予起車時(shí)間（x秒），即前一臺設(shè)備有返回信號且x秒后，該設(shè)備可以起車。但要注意：(1)大功率設(shè)備不能同時(shí)起車，否則會造成瞬時(shí)過流使斷路器動作。(2)撈坑斗提不能同時(shí)起車。(3)輔助系統(tǒng)如供風(fēng)、供水的起車順序應(yīng)恰到好處，以不浪費(fèi)、不影響生產(chǎn)為宜。如果發(fā)出起車命令0.5s后，該設(shè)備沒有返回信號，系統(tǒng)將發(fā)出報(bào)警信號，表明該控制回路有問題。解除后報(bào)警信號消失。2）停車邏輯與禁起邏輯。(1)正常停車：當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出停車命令后，從煤源設(shè)備起順煤流方向依次按設(shè)定的停車時(shí)間逐臺停至最末臺設(shè)備。停車時(shí)間≥卸載時(shí)間。(2)事故停車與禁起：當(dāng)起車或運(yùn)行過程中某一臺設(shè)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(shè)備以10ms的速度立即停車，按此閉鎖關(guān)系，直到最末臺煤源設(shè)備。解除后，禁起信號消失。若故障能及時(shí)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(shè)備起動已停設(shè)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(shè)備確定要使四個(gè)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(yīng)有規(guī)律：PLC輸入或輸出模塊各點(diǎn)應(yīng)連續(xù)編址，如i77表示第5個(gè)輸入模塊的第32點(diǎn)，在程序中以100077表示，為503設(shè)備的輸入地址；從煤源第一臺設(shè)備起順序編址，以防漏編，并便于查找、修改；超出實(shí)際點(diǎn)部分為軟件電器，是虛擬的。(3）編寫程序。將503的各變量運(yùn)用LD的觸點(diǎn)/線圈、功能或功能塊（計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器等）以起車、停車、報(bào)警、禁起等邏輯關(guān)系連接起來，就是503設(shè)備的驅(qū)動程序。再將所有設(shè)備以及模擬量換算等的程序分區(qū)段組合起來，為整個(gè)系統(tǒng)的驅(qū)動程序。編寫程序時(shí)，針對每一個(gè)變量，只需輸入它的名稱，concept系統(tǒng)自動配備相應(yīng)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(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)、工作性能穩(wěn)定，但其最大的缺點(diǎn)就是不可視性，控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)工作狀況以及一些重要參數(shù)都無法同時(shí)提供給操作人員，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)雖能做出反應(yīng)，但操作人員無法判斷其準(zhǔn)確位置、發(fā)生時(shí)間、故障性質(zhì)，不能及時(shí)采取相應(yīng)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(jié)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(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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(bào)警類型等一系列工作，iFIX便可與PLC實(shí)時(shí)交互通訊。等所有程序都調(diào)試成功，PLC可脫離Concept獨(dú)立工作，監(jiān)測監(jiān)控由iFIX來完成。2.2監(jiān)控管理設(shè)計(jì)(1）利用iFIX內(nèi)置VBA及功能強(qiáng)大的圖形工具、功能專家、內(nèi)置向?qū)АD符集及現(xiàn)場仿真圖形，無需編程，制作實(shí)時(shí)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?cái)?shù)據(jù)源(包括標(biāo)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(dá)式)的不同狀態(tài)。同時(shí)設(shè)有安全級別，可進(jìn)行系統(tǒng)的登錄或注銷，非專業(yè)人員無權(quán)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(shè)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(bào)表、報(bào)警管理等按鈕。2）首次將破碎間和主廠房2個(gè)高壓室中避雷器、進(jìn)線、聯(lián)絡(luò)、儀表柜、所用變壓器及各趟回路中上下隔離和油開關(guān)、變壓器及其變配電的低壓室中各回路等的運(yùn)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(yīng)其運(yùn)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(gè)按鈕：集中就地選擇、自動控制/單獨(dú)控制、自動控制、單獨(dú)控制、禁起復(fù)位、退出。點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕將實(shí)現(xiàn)：“就地”或“集中控制”；在“集中控制”時(shí)進(jìn)行流程選擇，單臺設(shè)備強(qiáng)制停止操作，發(fā)出起車、繼續(xù)起車或停車命令；在“單獨(dú)控制”中進(jìn)行單臺設(shè)備起停車的操作；設(shè)備禁起信號復(fù)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(shè)備，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能。(2）數(shù)據(jù)庫管理。1）報(bào)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(bào)警信號，自動彈出報(bào)警畫面并顯示故障設(shè)備號、故障時(shí)間、恢復(fù)時(shí)間，建立故障數(shù)據(jù)庫，可隨時(shí)調(diào)用查看，進(jìn)行故障分析；并具備報(bào)警確認(rèn)和報(bào)警解除功能。2）實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?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(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）作為標(biāo)準(zhǔn)的語言獲取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，再結(jié)合ActiveX控件及VB編程，實(shí)時(shí)記錄、存儲、顯示、采集設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、開停及運(yùn)行時(shí)間，模擬量數(shù)值；并對以上數(shù)據(jù)及產(chǎn)量、質(zhì)量、外運(yùn)量、當(dāng)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(bào)表；可人工查找、增刪、修改；存儲期為一年，隨時(shí)可調(diào)閱、打印年度內(nèi)任一天的有關(guān)數(shù)據(jù)。(3）實(shí)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(wù)器實(shí)時(shí)對廠部各組室、礦局域網(wǎng)(客戶機(jī))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(wù)科室，實(shí)現(xiàn)畫面與數(shù)據(jù)共享。3軟件：軟新型設(shè)備監(jiān)控對PLC編程后，用組態(tài)軟件IFIX對其進(jìn)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(shè)備起停，用動畫畫面或顏色變換來監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行。反復(fù)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(shí)PLC可脫離編程PC獨(dú)立工作，而監(jiān)測、監(jiān)控的任務(wù)仍由IFIX來完成。4功能6:自動生成報(bào)表系統(tǒng)支持服務(wù)平臺(1）輸入、輸出與現(xiàn)場采用保險(xiǎn)隔離；只設(shè)一個(gè)操作臺對電源進(jìn)行管理，保證了在緊急情況下的急停車，增強(qiáng)了PLC的可靠性，減少了I/O模塊數(shù)量。（2）實(shí)現(xiàn)信號系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三者的聯(lián)鎖關(guān)系。集中、就地、信號電直通現(xiàn)場，獨(dú)立走線，互不干擾。（3）將選煤廠控制信號以跳汰機(jī)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(shè)備有問題均可通過PLC反應(yīng)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(guān)完全代替了笨重的控制臺、模擬盤以及各種儀表、開關(guān)的使用。且此系統(tǒng)能對事件快速反應(yīng)，動作迅速，減少原材料消耗及有觸點(diǎn)系統(tǒng)的不可靠性，提高生產(chǎn)效率。（5）將供電系統(tǒng)