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ABB PLC在石灰窯監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

ABB（中國）有限公司

　　在上位機上用iFIX軟件設計了標準的人機界面，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容：
　　（1）工藝流程圖：如圖4所示，在該畫面中通過編程實現(xiàn)動態(tài)模擬顯示整個石灰窯的現(xiàn)場上料和出料過程，并且在窯體上實時顯示了各燃燒帶的溫度，以便于操作者能及時準確的掌握窯內(nèi)的燃燒情況。能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備的故障進行實時診斷。
　　

　　圖4 石灰窯監(jiān)控系統(tǒng)的工藝主畫面

　　（2）系統(tǒng)操作功能：它有自動和手動兩種工作方式，在故障和設備安裝調(diào)試階段一般用手動操作方式，正常運行時采用自動方式，以實現(xiàn)對一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制。
　　（3）報警記錄：對于如煤氣流量、壓力等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進行實時報警，當處于監(jiān)控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時會自動彈出一個報警對話框，在該對話框中操作者可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。
　　（4）實時曲線：在線監(jiān)視所有重要參數(shù)的實時變化，以便提前采取維持正常參數(shù)的措施和手段。
　　（5）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發(fā)展趨勢做進一步的預測。歷史曲線：檢查過去的數(shù)據(jù)記錄，以便發(fā)生故障時，分析出故障原因。
　　（6）報表打印：按不同的時間段實現(xiàn)統(tǒng)計與計量，以便于生產(chǎn)管理。
　　iFIX有多種驅(qū)動方式，本系統(tǒng)采用MBE驅(qū)動，很方便的進行連接、通訊。
　　4．PLC編程
　　系統(tǒng)控制軟件由主程序和多個子程序模塊組成的，它是以ABB Codesys v2.3編程軟件為開發(fā)環(huán)境，Codesys v2.3這套編程軟件符合IEC61131-3的國際標準，可支持IL、LD、FBD、SFC、ST五種不同的編程語言。可完成AC500系統(tǒng)的全部設置，包括所有的總線接口，而且還有全面的自診斷功能、報警處理、可視化調(diào)試工具和開放的數(shù)據(jù)接口。另外還可在沒有連接PLC硬件的情況下進行仿真，對用戶程式進行調(diào)試，包括相關的手動功能。調(diào)試后的程式再下載到CPU 控制系統(tǒng)中使用。
　　

　圖5 石灰窯自動配料、上料部分主流程圖

　　本文中采用的是梯形圖方式編程。本系統(tǒng)的控制分主控室集中和機旁兩種工作方式，在主控室的操作界面中，又分為手動和自動方式。整個控制程序是用ABB Codesys v2.3實現(xiàn)的，大致分為如下幾部分：小車上料、配料、稱重、布料、出灰、風量控制、電機電流、溫度、壓力、流量等模擬量的顯示報警，其中配料稱重和上料控制是本系統(tǒng)的控制難點，在編程中需要考慮的因素較多，并利用一些技巧，如稱重時的偏差及偏差的修正，石灰石給料機的工備切換，石灰石給料、焦炭給料的連鎖，給料量的設定、累計，上料與配料的連鎖，各種故障及誤操作的處理等，圖5為配料、上料部分在自動工作方式下的主流程圖。
　　PLC的一個顯著特點就是進行邏輯控制，可以把這種控制有效的應用在處理模擬量數(shù)據(jù)中，如模擬量數(shù)據(jù)的采集與變送。對于象溫度、壓力、流量等這樣的模擬量輸入輸出參數(shù)必須實時在線采集和測量，檢測部分由一次儀表構(gòu)成，即測量溫度的熱電偶或熱電阻，測量流量的孔板，測量壓力的電動差壓變送器或壓力變送器等。信號處理部分包括變送器、轉(zhuǎn)換器、變換器等，作用是將傳感器的輸出信號進行放大、線性化、轉(zhuǎn)換等處理后，變換成標準信號輸出給PLC，通過PLC程序的運行，轉(zhuǎn)換為界面可顯示的、并與實際值相符的各類值。在本文中經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換的信號為4－20mA的標準的電流信號輸出。
　　5. 通訊方式
　　ABB PM581 CPU上除了集成的兩個Modbus通訊接口和可選集成的以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)絡接口外，還可最多擴展4個通訊接口：ProfibusDP-V1 、DeviceNet、CANopen和以太網(wǎng)等總線接口。兩個串行接口，用于編程、ASCII通訊、Modbus通訊，或CS31通訊（只能用于主站）。
　　CS31現(xiàn)場總線從1989年研發(fā)至今，一直起著承先啟后的作用。通過這個總線，把前后多套系統(tǒng)有機的聯(lián)系在了一起。CS31總線便于設置和通訊簡單，總線的連接只需通過三個接線端子來實現(xiàn)，省去其它總線所需的額外連接成本。AC500控制系統(tǒng)的COM1口集成了CS31主站功能。CS31總線是一種點對多點的RS485串行通訊。每個通訊系統(tǒng)由一個主站和最大31個從站組成。通訊距離不加中繼為500米，加中繼最大可達到2000米。總線帶有自診斷功能。通訊介質(zhì)為: 屏蔽雙絞線。
　　可通過以太網(wǎng)和ARCNET 網(wǎng)進行編程，還可通過DDE和OPC方式和外部進行數(shù)據(jù)交換。。工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet）是一個用于工廠管理和單元層的通訊系統(tǒng)，被設計為對時間要求不嚴格用于傳輸大量數(shù)據(jù)的通訊系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)關設備來連接遠程網(wǎng)絡。本系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與上位機連接，進行編程、界面操作和現(xiàn)實。
　　6. 結(jié)論
　　本文討論了基于ABB AC500型PLC的石灰窯過程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。本控制系統(tǒng)是由濰坊中興電氣自動化公司設計制作，已在濰鋼生產(chǎn)線上得到實際使用,為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。在該系統(tǒng)中PLC控制充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點，給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來較大的益處。這種方法對其它生產(chǎn)線或設備的控制有一定的參考作用。
　　本控制系統(tǒng)功能全面，操作簡單實用，提高了勞動生產(chǎn)率，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故，改善了現(xiàn)場操作人員的勞動條件，對提高活性石灰生產(chǎn)的管理水平，保證設備安全穩(wěn)定運行起到了很好的促進作用。
　　
　　
　　參考文獻：
　　1.ABB 公司. Codesys v2.3 編程手冊，2006.
　　2.GE 公司.Intellution iFIX 使用手冊，2005.
　　3. John Enck & Mel Beckman局域及廣域互聯(lián)網(wǎng)絡設計基礎電子工業(yè)出版社。
　　4.湯子瀛,哲鳳屏,湯小丹等 .計算機網(wǎng)絡技術及其應用成都電子科技大學出版社。
　　5.鄭晟，鞏建平，張學.現(xiàn)代可編程序控制器原理與應用科學出版社
　　
　　作者簡介：安宏偉，濰坊學院信息與控制工程學院，副教授
　　王杰，濰坊中興電氣自動化公司，工程師
　　鮑華亮濰坊中興電氣自動化公司，工程師

狀　態(tài)：離線

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