快開式壓濾機改造控制部分技術(shù)說明

一、系統(tǒng)設(shè)計在本項目中，控制系統(tǒng)需要完成的工作主要包括以下幾個方面：1、實現(xiàn)壓濾機聯(lián)網(wǎng)，將其信號接入洗煤廠目前生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)；2、實現(xiàn)壓濾機之間的聯(lián)機閉鎖，解決卸料控制難，經(jīng)常壓刮板的問題；3、在調(diào)度室實現(xiàn)壓濾機卸料時拉板計數(shù)的監(jiān)測，從根本上杜絕空拉謊報的現(xiàn)象。4、在調(diào)度室實現(xiàn)對壓濾機重要參量的顯示功能；5、開發(fā)通訊程序，為此后的工作預(yù)留接口。洗煤廠現(xiàn)有快開式壓濾機控制系統(tǒng)是以SiemensS7226一體式PLC為控制核心，配以TP177B作為可視操作終端。根據(jù)壓濾系統(tǒng)工藝要求進(jìn)行智能控制，按手動運行和自動運行兩種工作方式完成壓濾系統(tǒng)的各項控制工作。但是，做為單運轉(zhuǎn)設(shè)備，廠家沒有考慮壓濾機進(jìn)行聯(lián)動運轉(zhuǎn)的情況，所定制的控制系統(tǒng)只能滿足自身的控制功能。要想實現(xiàn)我們的要求，必須對其進(jìn)行硬件和軟件上的擴展改造。首先，在硬件上，壓濾機采用CPU226作為控制核心，226作為200系列的一款低端一體式PLC，并沒有遠(yuǎn)程通訊功能，僅有的485/232通訊端口已被用做與TP177B觸摸屏的聯(lián)接。如果要實現(xiàn)與其它壓濾機的閉鎖、實現(xiàn)在調(diào)度室對其進(jìn)行監(jiān)控，必須對226進(jìn)行通訊擴展，增加通訊模塊和相應(yīng)的端口，使得壓濾機的信號可以傳輸?shù)秸{(diào)度室的監(jiān)控平臺。經(jīng)過篩選，我們最終選擇在CPU226上增加CP243-1通訊模塊，將壓濾機信號轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)出的電信號通過光纖鏈路器OSM轉(zhuǎn)成光信號上傳到洗煤廠控制網(wǎng)絡(luò)，由最近的S7-400控制站接收，再由控制站經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)秸{(diào)度室，使用WinCC軟件開發(fā)出相應(yīng)操作界面，顯示在調(diào)度室的監(jiān)控平臺上。軟件部分則包括對快開式壓濾機端拉板控制、通訊、設(shè)備間閉鎖程序的開發(fā)，S7-400控制站通訊程序的開發(fā)，以及調(diào)度室操作界面的數(shù)據(jù)組態(tài)和監(jiān)控畫面開發(fā)。項目系統(tǒng)圖如下所示： 上位機WinCC SCALANCEX-200 S7-400 OSM OSM。。。 S7-200 S7-200。。。快開式壓濾機快開式壓濾機2、OSM通訊轉(zhuǎn)接OSM又稱為光纖鏈路器，負(fù)責(zé)進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換，是SiemensIE的核心部件，用于為PLC通訊配置速率為100Mbit/s的交換機網(wǎng)絡(luò)。在本次改造中，負(fù)責(zé)從CP243-1到洗煤廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使用單模光纖做為物理連接。3、工業(yè)以太網(wǎng)（IE）傳輸介質(zhì)與協(xié)議傳輸介質(zhì)選用單模光纖。各壓濾機200站點作為子站掛接在主干網(wǎng)上進(jìn)行過程數(shù)據(jù)交換。主干網(wǎng)利用洗煤廠正在使用的工控網(wǎng)，目前主要完成各重介系統(tǒng)間通訊、生產(chǎn)與管理通訊，這次也做為壓濾機接入信號的通訊媒介。洗煤廠工控網(wǎng)按照光纖環(huán)網(wǎng)布置，是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光為載波信號傳遞信息的通信系統(tǒng)。整個系統(tǒng)由電端機、光端機、光纜和中繼器構(gòu)成。采用單模光纖(SMF)進(jìn)行通信，一般地，光信號在單模光纖內(nèi)可傳30km，在廠區(qū)內(nèi)，完全可以保證信號的穩(wěn)定性。掛接站點時需要的光電信號轉(zhuǎn)換器采用OSM（光纖鏈路器）。OSM一般備有兩對ST（100Mbit/s）光纖接口和一對RJ45（10/100Mbit/s）網(wǎng)線接口用以傳遞的同步或異步信號。光纖鏈路模塊的傳輸速率與距離無關(guān)，最大可為12Mbit/s，最大光纜長度可達(dá)到15公里。在保證數(shù)據(jù)流量的同時，也充分的滿足了站點之間距離遠(yuǎn)而需要進(jìn)行長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在設(shè)計中，分別對各個快開式壓濾機站點進(jìn)行IP地址設(shè)定，并對待傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，站點間的通訊可以使用TCP/IP協(xié)議來實現(xiàn)。快開式壓濾機的信號上載到以太網(wǎng)，與S7-400控制站通訊時，主要通過使用具備交換機功能的以太網(wǎng)設(shè)備來實現(xiàn)。在這里，我們?yōu)镾7-400控制站選擇的設(shè)備是工業(yè)以太網(wǎng)交換機SCALANCEX-200，它主要用于配置實時和同步實時網(wǎng)絡(luò)，可以承受大量的實時數(shù)據(jù)通訊和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通訊(TCP/IP)。兩個不同系列的站點通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部按不同網(wǎng)段進(jìn)行設(shè)置，SCALANCE根據(jù)各站點的以太網(wǎng)（MAC）地址過濾數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，局部數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依舊是局部的，這就保證了S7-400重介系統(tǒng)控制站和S7-200壓濾機控制站兩個不同級別站點的獨立性和穩(wěn)定性。對于網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)，交換機將端口處接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并獨立地將它們發(fā)送到其它子網(wǎng)絡(luò)用戶的目的地址。另外，SCALANCEX-200的沖突檢測采用CSMA/CD方法，不會限制端口外網(wǎng)絡(luò)的擴展。4、S7-400控制站程序由于廠家配置的226冗余能力不足，我們將涉及計算和閉鎖關(guān)系承接的程序放到S7-400控制站中進(jìn)行編寫，S7-400站CPU采用414-2，有足夠的空間和計算能力冗余。這部分的程序分控制和通訊兩部分。在控制部分，考慮到計數(shù)的真實性，對于每一個壓料循環(huán)，將入料泵壓力是否達(dá)標(biāo)作為其中一個判斷條件，有效的杜絕了無料空拉板的可能性。由于四臺壓濾機公用一條刮板運輸機，運輸能力不足，壓濾機同時卸料必然造成刮板被壓。在設(shè)備閉鎖設(shè)計中，我們根據(jù)刮板的實際運輸能力，調(diào)節(jié)每臺壓濾機每次卸料的板數(shù)和時間，使物料既能及時卸除，又不會造成壓料堵刮板，很好的滿足了設(shè)計需求。在通訊部分，編制414-2對應(yīng)226的通訊程序，劃分接收和發(fā)送數(shù)據(jù)塊，并分別對數(shù)字和模擬信號統(tǒng)一格式，以供WinCC使用。5、WinCC部分WinCC是生產(chǎn)和過程自動化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。它提供了適用于相關(guān)任務(wù)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能，可以對過程控制進(jìn)行信號可視化耦合，此外，WinCC基于Windows操作系統(tǒng)，可以使用VB、VC來開發(fā)背景函數(shù)，非常適用于對數(shù)字累計、函數(shù)運算等功能有需求的項目。針對洗煤調(diào)度的監(jiān)控需要，我們開發(fā)了快開式壓濾機工作狀態(tài)顯示、拉板計數(shù)顯示，以及與之相關(guān)的功能，在監(jiān)控界面上做到了準(zhǔn)確、實時、直觀的顯示。三、功能擴展本次設(shè)備升級在實現(xiàn)了所有預(yù)計功能的同時，為以后的功能拓展也打下了基礎(chǔ)，目前對快開式壓濾機的控制主要集中在設(shè)備聯(lián)動和拉板計數(shù)部分。而借助于已經(jīng)搭建的硬件平臺，我們可以進(jìn)行深度開發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)需求，可將壓濾機的部分或全部控制操作都集成到調(diào)度室監(jiān)控平臺，對每一臺快開式壓濾機的設(shè)備狀態(tài)、工作進(jìn)程、設(shè)備產(chǎn)量進(jìn)行數(shù)字化的管理。四、總結(jié)通過以上工作，新系統(tǒng)投入運轉(zhuǎn)之后，很好的實現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，監(jiān)控平臺真實的反映出壓濾機的生產(chǎn)能力，對生產(chǎn)過程的考核做到了