摘要： 本文以某鋁業(yè)公司碳素廠陽(yáng)極石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)為例, 介紹了美國(guó)A-B SLC505可編程序控制器（PLC）和上位機(jī)監(jiān)控軟件RSview系統(tǒng)的應(yīng)用。給出了一種經(jīng)濟(jì)、可靠、易于維護(hù)的控制系統(tǒng)方案，闡述了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制功能的實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： PLC；在線切換；上位機(jī)；自動(dòng)停車保護(hù)；脈沖振打
Abstract This article introduced application of A-B SLC505 Programmable Logic Controller and RSview software on petrol-coke transit system in carbon plant of one aluminium company.The article shows the structure and successful use of this control system which has proved to be economic，reliable and easily for maintenance.
Key words PLC；Online switch；Host computer；Auto-stop protection;Pulse beaten
引言
隨著工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，PLC （Programmable Logic Controller,又稱可編程控器），以其可靠性、靈活性、優(yōu)良的性能價(jià)格比、使用方便等特點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域迅猛發(fā)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
石油焦是鋁電解用碳素陽(yáng)極生產(chǎn)的主要原料。石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)，是把貯存在倉(cāng)庫(kù)中的石油焦，經(jīng)過(guò)破碎篩分處理成滿足煅燒需要的原料，輸送到煅前料倉(cāng)。由于該系統(tǒng)邏輯控制點(diǎn)多、自動(dòng)化程度高、上下游設(shè)備間關(guān)聯(lián)度大，所以選用PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，并設(shè)立上位機(jī)進(jìn)行全系統(tǒng)監(jiān)控。本文著重討論P(yáng)LC在系統(tǒng)中控制功能的實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)監(jiān)控界面的開(kāi)發(fā)。
1 工藝介紹
石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)主要由天車抓料系、破碎篩分系、提升系、分料輸送系、收塵系組成。用來(lái)滿足煅燒窯系統(tǒng)煅前日用料倉(cāng)物料供給。主要抓料天車、調(diào)速皮帶、破碎機(jī)、篩分機(jī)、輸送皮帶、斗式提升機(jī)、分料擋板等設(shè)備組成。其中破碎篩分系、提升系是兩套系統(tǒng)，破碎篩分系統(tǒng)可以一備一用，也可以同時(shí)工作；提升系實(shí)現(xiàn)設(shè)備一備一用。工藝流程簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖1.
圖1石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)站工藝流程簡(jiǎn)圖
2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)
2.1 SLC500的特點(diǎn)
SLC500模塊化可編程控制器及輸入輸出模塊由羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)，產(chǎn)品目錄號(hào)為1746和1747系列。該系列產(chǎn)品采用框架式結(jié)構(gòu)，為在不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用提供了同樣穩(wěn)定可靠的平臺(tái).SLC500系統(tǒng)構(gòu)成處理器、輸入輸出模塊和相關(guān)外部設(shè)備。處理器功能強(qiáng)大、使用靈活，并有各種內(nèi)置通訊方式和不同容量的內(nèi)存供用戶按需選擇。根據(jù)用戶的實(shí)際需要，輸入輸出模塊可以非常方便的擴(kuò)展。同時(shí)羅克韋爾自動(dòng)化提供了便捷的內(nèi)置通訊接口、種類豐富的第三方專用模塊、簡(jiǎn)單方便的基于Windows平臺(tái)的編程軟件。因而SLC500成為當(dāng)前市場(chǎng)上最為流行的中小型PLC之一。
2.2 硬件配置
基于SLC的上述特點(diǎn)，本系統(tǒng)采用了美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化公司的SLC505 PLC。系統(tǒng)所需的輸入/輸出配置是:開(kāi)關(guān)量輸入100點(diǎn)；開(kāi)關(guān)量輸出50點(diǎn)；模擬量輸入5點(diǎn)；模擬量輸出2點(diǎn)；在適當(dāng)考慮余量的基礎(chǔ)上，實(shí)際的硬件配置如下：
⑴ CPU選用1747-L551；
⑵ 8塊開(kāi)關(guān)量輸入，共16×8=128點(diǎn)；4塊開(kāi)關(guān)量輸出，共16×4=64點(diǎn)；1塊模擬量輸入，共8×1=8點(diǎn)；1塊模擬量輸出，共4×1=4點(diǎn)；
⑶ 兩個(gè)機(jī)架，分別是10槽和7槽；
⑷ 交換機(jī)一臺(tái)
⑸ 上位監(jiān)控操作員站一個(gè)
⑹ 工程師站一個(gè)
2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?
上位機(jī)通過(guò)RSLINX軟件，建立與PLC的聯(lián)系,可以通過(guò)RS232和以太網(wǎng)任意一種通訊方式通訊。本控制系統(tǒng)中，上位機(jī)監(jiān)控操作員站通過(guò)以太網(wǎng)借助交換機(jī)與PLC進(jìn)行通訊，設(shè)置工程師調(diào)試接口，同時(shí)交換機(jī)預(yù)留和其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通訊的端口。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D見(jiàn)下圖2.
監(jiān)控軟件RSview-SE安裝在上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，開(kāi)發(fā)出工藝流程界面，通過(guò)以太網(wǎng)一方面把設(shè)備的狀態(tài)點(diǎn)取上來(lái)，在流程界面上顯示；另一方面把操作員發(fā)出的操作命令送到PLC，進(jìn)而通過(guò)PLC的輸出驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的設(shè)備做出動(dòng)作響應(yīng)。
圖2 石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D
2.4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
通過(guò)PLC程序完成石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，結(jié)合上位監(jiān)控操作員站，在主控室實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)設(shè)備、工藝參數(shù)的監(jiān)視、控制、操作、調(diào)整。
在程序設(shè)計(jì)中，考慮上、下游設(shè)備之間的關(guān)聯(lián)性，設(shè)計(jì)了相關(guān)的連鎖保護(hù)，下游設(shè)備不運(yùn)行，上游設(shè)備無(wú)法啟動(dòng)；代表電機(jī)電流大小的4～20mA信號(hào)通過(guò)模擬量輸入模塊采集進(jìn)PLC，送給監(jiān)控界面顯示,控制調(diào)速皮帶速度的控制信號(hào)從監(jiān)控軟件寫到PLC，再轉(zhuǎn)換成4～20mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)控制皮帶調(diào)速。
在這個(gè)系統(tǒng)中有以下幾個(gè)需要注意、影響整個(gè)系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題點(diǎn)：
2.4.1 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備在線切換控制
根據(jù)工藝設(shè)計(jì)要求，兩套篩分系統(tǒng)、兩個(gè)分料擋板和兩臺(tái)斗式提升機(jī)必須可以在線切換控制，即如果其中一套（臺(tái)）設(shè)備出現(xiàn)故障，操作人員可以在不停料的情況下，立即把另外一套（臺(tái)）設(shè)備加入流程控制，出故障的設(shè)備退出流程檢修。
設(shè)計(jì)的程序中考慮了在切換系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)上、下游流程繼續(xù)運(yùn)行，新進(jìn)入流程的和即將退出流程的設(shè)備有一個(gè)時(shí)間段是同時(shí)運(yùn)行，具體的參數(shù)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行整定。這樣能確保退出流程的設(shè)備里的物料能夠完全排出，新進(jìn)入流程的設(shè)備不會(huì)造成堵料。
2.4.2 自動(dòng)停車保護(hù)
從安全角度考慮，在輸送皮帶兩側(cè)安裝了拉繩開(kāi)關(guān)。在斗式提升機(jī)的入口和出口處，安裝了堵料報(bào)警開(kāi)關(guān)。在設(shè)計(jì)程序時(shí)，編制了如下的保護(hù)。
如果有人不小心摔到皮帶上或者違犯規(guī)定穿越（跨、鉆）正在運(yùn)行的皮帶碰到拉繩開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)會(huì)立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復(fù)位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動(dòng)。
一旦斗式提升機(jī)的入口或者出口出現(xiàn)堵料，堵料開(kāi)關(guān)動(dòng)作，系統(tǒng)會(huì)立即停車，并發(fā)出聲光報(bào)警，提示操作人員前往檢查、處理。處理完畢后，按壓復(fù)位按鈕清除故障，系統(tǒng)方可重新啟動(dòng)。
在設(shè)計(jì)PLC程序時(shí)，把兩個(gè)煅前日用料倉(cāng)的高限報(bào)警信號(hào)引到PLC程序，一旦煅前日用料倉(cāng)料位超過(guò)高限報(bào)警，操作人員沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，程序會(huì)自動(dòng)保護(hù)性的停止系統(tǒng)。
2.4.3 收塵器的脈沖振打控制
石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)中有三個(gè)收塵器，為了延長(zhǎng)脈沖閥的使用壽命，在咨詢廠家技術(shù)參數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了收塵器收塵布袋脈沖振打控制的PLC程序。根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)的PLC程序中采用定時(shí)器和計(jì)數(shù)器，精確地控制收塵器收塵布袋的脈沖振打時(shí)間和振打間隔時(shí)間，讓脈沖閥按照固定的順序依次振打。
3 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 RSview Supervisory Edition（RSview -SE）的特點(diǎn)
RSview-SE作為Rockwell Software人機(jī)界面軟件產(chǎn)品家族的一員，支持諸如安全、畫面、報(bào)警、操作和報(bào)警記錄、趨勢(shì)等等HMI的核心功能，為企業(yè)提供集成的一體化的監(jiān)控方案，為目前市場(chǎng)主流的上位機(jī)監(jiān)控軟件之一，廣泛應(yīng)用于冶金、化工、石油、食品、建材、水處理等領(lǐng)域，深受廣大用戶喜愛(ài)。它主要有如下特點(diǎn)：
基于網(wǎng)絡(luò)的分布式監(jiān)控、共用的開(kāi)發(fā)環(huán)境- RSview Studio、增強(qiáng)的羅克韋爾自動(dòng)化優(yōu)選連接方案、直接I/O數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、透明的數(shù)據(jù)集成、畫面對(duì)象的VBA支持、數(shù)據(jù)通訊的冗余熱備、集成了Windows安全。
3.2 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)
正是看中了RSview-SE的上述優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用RSVIEW-SE上位機(jī)監(jiān)控軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)石油焦轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的操作員上位機(jī)監(jiān)控。RSVIEW-SE提供了強(qiáng)大的項(xiàng)目組態(tài)功能，項(xiàng)目設(shè)計(jì)者可以利用現(xiàn)有的圖形庫(kù)，建立自己的圖形對(duì)象，其模塊化的設(shè)計(jì)方法，大大提高了項(xiàng)目開(kāi)發(fā)效率。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)包括系統(tǒng)工藝流程圖畫面和PC操作臺(tái)畫面。在操作臺(tái)界面上，設(shè)計(jì)了所有的操作按鈕，防止誤操作，相關(guān)的按鈕進(jìn)行了集中放置；考慮到操作的方便性，部分設(shè)備設(shè)計(jì)了單動(dòng)按鈕。在工藝流程圖界面上，為了能形象的反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，采用動(dòng)、靜結(jié)合，不同的顏色表示不同的狀態(tài)以及平面和立體相結(jié)合的方式，建立上位機(jī)畫面。操作人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制整個(gè)工藝流程的設(shè)備運(yùn)行狀況、主要工藝參數(shù)，并可方便的在畫面間切換。
在畫面上設(shè)計(jì)了設(shè)備的狀態(tài)，系統(tǒng)啟動(dòng)前，按壓試燈按鈕，不滿足啟動(dòng)條件的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)紅燈閃爍，這樣檢修人員就直接到對(duì)應(yīng)的設(shè)備出檢查處理，節(jié)約故障查找時(shí)間，提高效率。
4 結(jié)束語(yǔ)
該系統(tǒng)自2004年8月設(shè)計(jì)調(diào)試完成并投入運(yùn)行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，使用方便，自動(dòng)化程度高，降低了定崗人員編制，提高了企業(yè)的工作效率；而且該系統(tǒng)具有一定的安全保護(hù)能力，受到了用戶的好評(píng)。同時(shí)該系統(tǒng)在現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)，設(shè)備調(diào)整和程序修改方便都體現(xiàn)了較強(qiáng)的優(yōu)越性，因此具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1 A-B SLC500TM and Micrologix TM 1000 指令集 參考手冊(cè)
2 A-B SLC500 PLC 用戶手冊(cè)
3 Rslogix500 編程手冊(cè)
4 RSview-SE應(yīng)用手冊(cè)
