PLC触摸屏配置方案优缺点分析及改进研究.pdf

P L C触摸屏配置方案优缺点 分析及 改进研究金 晶 。 等 P L C触摸屏配置方案优缺点分析及改进研究 An a l y s i s a n d Re s e a r c h on t h e Ad v a n t a g e s a n d Di s a d v a n t a g e s o f PL C T o u c h S c r e e n Co n f i g u r a t i on S t r a t e g i e s a n d I t s I mp r o v eme n t 舍 品 互孚 钭 纠 孝 西安陕鼓动力股份有限公司， 陕西 西安7 1 0 0 7 5 摘要应用于鼓风机组的触摸屏存在数据存储时间短 、 工作不稳定等问题， 这对机组的正常操作及可靠运行造成 了一定影响。对 此， 在分析了触摸屏配置方案的优缺点的基础上， 提 出了“ 台式机 P L C ” 、 “ 触摸屏一体机 P L C ” 以及 “ 触摸显示器 主机 P L C ” 等方 案。这些方案有效地提高了控制系统的可靠性与稳定性， 对提升机组控制水平具有推动作用 关键词 鼓风机组触摸屏控制系统传感器P L C 中图分 类号 T P 2 7 3 文献标 志码 A Abs t r a c t Th e t o u c h s c r e e n s u s e d i n b l a s t u n i t s f e a t u r e d e me r i t s o f s h o r t d a t a s t o r a g e t i me a n d u n s t a b l e o p e r a t i o n e t c ．，n o r ma l o p e r a t i o n a n d r e l i a b l e r un n i n g o f t h e u ni t i s h a mp e r e d ．T h us t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t h e t o u c h s c r e e n c o n fig u r a t i o n s t r a t e g i e s a y e a n a l y z e d，a n d t h e s c h e me s o f“de s k t o pP LC”．“ t o u c h s c r e e n i n t e g r a t e d ma c h i n ePL C” a n d “t o u c h s c r e e n d i s p l a y h o s t c o mp u t e r PL C” a r e p r o p o s e d． T h e s e s c h e me s e ffe c t i v e l y e n h a n c e t h e r e l i a b i l i t y a n d s t a b i l i t y o f t he c o n t r o l s y s t e m，t h e y a r e a b l e t o p r o mo t e t he c o nt r o l l e v e l o f t h e u n i t s ． Ke y wo r ds B l a s t u n i t To u c h s c r e e n Co n t r o l s y s t e m S e n s o r P LC 0 引言 鼓风机组广泛应用 于高炉鼓 风 、 电厂及 炼油 厂脱 硫鼓风、 高炉和焦炉煤气加压输送等工艺流程， 此类机 组在整个工艺过程 中是非常关键 的设备 ， 一 旦停机 或 者损坏 ， 整个 工艺 过程 都有 可能停 产 l l ] 。此 类机 组 的检测点较少、 控制回路相对简单、 无需频繁操作 ， 一 般选用中型 P L C进行机组监控 。 如施 耐德 M 3 4 0系列 、 西门子 3 0 0系列等 上位机常采用工控机 、 台式机或者 触摸屏进行实时监测 。其 中， 触摸屏具有 占用空间小 、 配置成本低等优点 ， 在许多机组 中得到了应用 。 分析现场应 用反馈 回来 的触 摸屏使用 问题可 知 ， “ 触摸屏 P L C ” 配置方案存在一些不足 ， 对机组 的正 常 操作和可靠运行也造成了一定影响。因此 ， 对该方案的 优缺点展开分析并进行改进研究具有现实意义 。 位， 最终实现对计算机的查询和输入， 从而简化计算机的 输入方式 ， 真正实现零距 离操作l 3 ] 。触摸屏 的本质就是 传感器， 由触摸检测部件和触摸屏控制器组成。触摸检 测部件安装在显示器屏幕表面， 用于检测用户触摸位置 ， 然后将信号送至触摸屏控制器。触摸屏控制器的主要作 用是接收触摸检测装置发 出的触摸信息 ． 然后转换成触 点坐标发送给 C P U， 同时接收执行C P U发出的命令信息。 根据传感器类型划分， 触摸屏主要分为表面声波 式、 电阻式、 电容式、 红外式和新概念式等类型。由于电 阻式触摸屏价格相对 便宜 ， 市场 占有 率较高 ， 鼓风 通 风 机组控制系统中的触摸屏主要采用 电阻式l 4 ] 。 在鼓风机组控制系统中 ． “ 触摸屏 P L C ” 配置方案 如图 1所示 。 1 “ 触摸屏 P L C” 方案分析 控 制 1 ． 1 “ 触摸屏 P L C ” 方案优势 现 场 触摸屏是一种 附加在显示器表面的透 明介质 ， 其通 过使用者的手指触摸该介质来实现对计算机的操作定 修改 稿收到 日期 2 0 1 2 0 3 1 9 。 第一作者金晶 1 9 8 6 一 ， 男， 2 0 1 0年毕业于西安科技大学控制理论与 控制工程专业， 获硕士学位， 助理工程师； 主要从事压缩机控制系统的设 计及 优化 工作 。 童L ● ● ● 变 送器 I l 保护 表 I l 阀阀 位 I 调节阀 l 阀 位 控制 I 控 制l 模拟量输入信号 数字量 模拟量 数字量 输入信号 输出信号 输t tt 信 I-__●_n●- 氟 荫 天 秸 粤 图 1 “ 触摸屏 P L C ” 配置方案 Fi g． 1“To u c h s c r e e nPLC”c o n f i g u r a t i o n 3 4 P ROCES S AUTOMATI ON I NS TRUM E NT AT I ON Vo 1 ． 3 4 No ． 5 Ma y 2 0 1 3 P L C触摸屏配置方案优缺点分析及改进研 究金 晶， 等 图 1中， 压力变送器 、 轴振动变送保护表、 调节 阀 电动执行机构等 4～ 2 0 m A模拟量输入信号． P t l O 0等 热电阻输入信号， 压力开关等数字量输入信号以及调 节阀阀位控制等模拟量输出信号， 电机控制等数字量 输 出信号与 P L C输 人输 出模块连 接 P L C与触摸屏 可 以通过以太网进行通信 如有需要， P L C也可以和上 层控制系统进行通信 ， 触摸屏自带上位运行软件。 “ 台式机 P L C ” 配置方案如图 2所示。P L C与台 式机通过以太网通信 如有需要， P L C也可以和上层 控制系统进行通信 ， 台式机配置有上下位编程及运 行软件， 具备工程师站功能。 控制室 l触摸屏I 以 太 网 I _和 墼 至 篓 堕 一 面茵面一I蘧 面 模 拟 曩 输 入 信 号 I 数 字 量 模 拟 量 数 字 量 囱 l 输 入 信 号 输 出 信 号 输 出 信 号 “ 触摸屏 P L C ” 配置方案优势较为明显。在鼓风机组 方案。但是在机组现场投运及后续运行过程中， 出现 1 现场一 ①时间一长触摸不灵敏 ， 损坏后维 修麻烦 ， 触摸屏上位程序的二次安装不方便 ； ②机组 运行过 程 中程 序不便 于后 续改进 ③数 据存 储 时 间短 。 2 现场二 ①用户操作不方便， 屏幕较小， 分辨 率及亮度较低； ②工作不稳定， 有时会出现通信中断， 现场处理问题 ， 大大增加了服务成本 ， 且存储量小， 无 法保存长时间的历史数据 只能存储 1 5 r a i n 。 3 现场三 控制柜安装在室外 当地气温有时 低于一 l 0 q c ， 使用温度超出了触摸屏的工作温度 0～ “ 触摸屏 P L C ” 配置方案 的不 足 主要 表现 在 以下几 个 方面 。 ① 数据存储时间短。 无法保存长时间的历史趋势 数据。例如某品牌触摸屏存储容量为 6 4 M B， 上位组 态画面约占用 3 0 MB ， 剩余 3 4 MB主要用于存储数据。 鼓风机组中需要存储的模拟量点约 2 0个 。 数字量约 4 0个。如果设定数据每秒存储一次 ， 则每秒存储容量 为 2 0 x 4 B 4 0 8 B 8 5 B ， 而一天存储容量约为 7 MB ， 则此触摸屏可以存储约4 ． 9天的数据。对于存 储容量小于6 4 M B的触摸屏 ， 其存储时间更短， 现场一 的历史数据只能存储 1 5 m i n ， 不利于机组事故停机后 研究历史趋势、 分析事故原因。 ② 鼓风机组控制系统主要采用电阻式触摸屏． 使 用寿命较短 一般为3 a ， 长时间使用触摸不灵敏。如 果触摸屏出现故障， 操作人员很难判断是屏幕表面损 坏还是屏 内器件故障 ， 维修 不方便 ， 只能直接换新且重 新安装上位程序。 ③ 在前期机组 自控系统设计过程中． 触摸屏品牌 的选择通常依据 P L C品牌 ， 而 P L C品牌 的选 择主要 由 用户要求决定。用户要求的 P L C品牌不同， 所配置的 触摸屏品牌也可能不同 还有部分用户指定触摸屏品 牌 ， 从而造成上位编程人员需要熟悉各种触摸屏编程 环境 ， 编程任务较重。 ④ 存在个别特殊情况． 如现场三， 触摸屏嵌入控 制柜表面 ， 控制柜直接放置于现场， 但没有考虑到触摸 屏的工作温度一般为 05 0 o C 当地气温有时低 于 一 1 0 o C ， 导致触摸屏频繁故障， 影响控制系统运行稳 定性 。 总结“ 触摸屏 P L C ” 配置方案的优缺点， 寻找适合 鼓风机组 的配置方案 ， 对提升 机组控制 水平具 有重要 推动作用。 2 “ 触摸屏 P L C ” 方案改进 在鼓风机组控制 系统 中， “ 触摸屏 P L C ” 配置方案 存在的不足比较突出。为提高控制系统的可靠性、 稳 定性及可操作性 ， 减少后续工程服务成本， 该配置方案 可做如 下改进 。 ① 在鼓风机组控制系统设计过程中， 建议优先采 用“ 台式机 P L C ” 配置方案。 ② 对于某些特殊的场合 ， 如无独立的控制室 、 台 式机无处放置或控制室离 P L C较远需要进行光纤通 信等不得不采用触摸屏时 ， 建议采用“ 触摸屏一体机 P L C ” 或 “ 触摸显示器 主机 P L C ” 配置方案 。 I 下转第 3 9页 3 5 延迟焦化 过程间歇操作顺序控制 系统开发唐玉玲 序即可转入下一步序 。需 要说 明的是 若 当前 步序是 2 0 ， 步进时转入步序 1 ， 实现流程的循环运行。控制程 序采用西门子 s t e p 7软件设计完成， 编程语言采用梯 形图。 3 现场调试 在中石化某炼油厂 ． 对本文设计的顺序控制系统 进行 了现场试用 。操作员站和工程师站软件采用 西 门 子 Wi n C C软件设计完成。操作员站软件设计 了主画 面、 流程图以及实时趋势、 报警、 参数设置、 顺序控制状 态设置等界面。 现场试用结果表明 ①本顺序控制系统能较好地 实现延迟焦化流程的顺序控制及安全联锁； ②设计的 3 种控制模式 ． 能应对现场所有的工况 ； ③ 由于沿用了 传统的内外操结合方式， 经过简单的培训， 运行人员即 可熟练地使用本系统； ④操作员站采用定制界面， 充分 考虑了现场操作习惯 ， 界面友好， 功能丰富； ⑤系统实 现 了与 D C S的通信 ， 能较好地实 现系统 间的协调 。 4结束语 延 迟焦化 是 应 对 原 油重 质 化 、 劣 质 化 趋 势 的有 效 手段 ． 也 能对渣 油进行 深 度加 工 。 近年 来得 到 了长 足发展。然而 ， 目前延迟焦化流程 的控制水平相对 低下 ， 尤其是间歇操作过程大多数采用手动操作方 式 ， 无法进 一步满 足焦 炭塔 缩短 生产 周期 、 扩 容 增产 的需求 。 顺序控制是解决延迟焦化过程间歇操作的有效手 段 ． 本 文采用 P L C设 计 了延迟 焦化 的顺 序 控制 系 统。 顺控流程采用步序、 子步序结构， 能有效简化系统设 计 ， 内外操相结合的方式可以进一步确保操作安全性。 在硬件设计方面， 以冗余 P L C系统为硬件平台保证了 控制系统的可靠性。设计完成的顺序控制系统已成功 应用 于中石 化某炼 油厂 ， 取得 了较好 的效果 ， 获得了业 界的好评 。 参考文献 『 1 ]瞿 国华． 延迟焦化工艺在 重质／ 劣质原油 加工过程 中的地位 和 发展[ J ] ． 炼油技术与工程， 2 0 1 0 ， 4 0 6 1 7 ． [ 2 ]谷振生， 王晓明． 国内外重油加工技术新进展[ J ] ． 炼油与化工， 2 0 1 0， 2 1 1 6 8 ． [ 3 ]刘 方 涛． 延 迟 焦 化技 术 的 现状 及展 望 [ J ] ． 广 州 化 工 ， 2 0 1 0， 3 8 1 2 7 - 3 2 ． [ 4 ] 申海平 ， 刘 自宾 ， 范启 明． 延 迟焦 化技 术进展 [ J ] ． 石 油学 报 ， 2 0 1 0 1 0 1 4 - 1 8 ． [ 5 ]姜飞． 延迟焦化装置全流程建模与仿真培训系统的研究[ D ] ． 北京 中国石油大学 ． 2 0 0 7 ． [ 6 ] C o l v e r t J H ， T e x H ． C o n t m l s y s t e m f o r d e l a y e d c o k e r U S A ， 5 0 2 4 7 3 0 [ P ] ． 1 9 9 1 - 0 6 1 8 ． [ 7 ]Z h o u M F ． I t e r a t i v e l e a r n i n g mo d e l p r e d i c t i v e c o n t r o l f o r a c l a s s o f c o n t i n u o u s ／ b a t c h p r o c e s s e s [ J ] ． C h e mi c a l E n g i n e e r i n g ， 2 0 0 9 1 7 9 7 6 -9 8 2 ． [ 8 ]Yu X D， We i Y J ， Hu a n g D X ． I n t e l l i g e n t s w i t c h i n g e x p e r t s y s t e m f o r d e l a y e d c o k i n g u n i t b a s e d 0 n i t e r a t i v e l e a r n i n g s t r a t e g y[ J ] ． E x p e rt S y s t e ms w i t h A p p l i c a t i o n s ， 2 0 1 1 3 8 9 0 2 3 9 0 2 9 ． [ 9 ]王少勇． 焦炭塔间歇操作的自动顺序控制[ j ] ． 炼油技术与工 程 ， 2 0 1 0 ， 4 0 3 4 9 5 2 ． [ 1 0] 徐庄 ， 龚朝兵 ， 刘彬． S I S在延迟焦化装置的应用 [ J ] ． 化工 自动化及 仪表 ， 2 0 1 0 ， 3 7 4 1 0 8 1 1 1 ． [ 1 1 ] 龚朝兵， 陈梓剑， 徐庄， 等． 惠炼延迟焦化焦炭塔顺控系统的调 试与运行 [ J ] ． 中外能源 ， 2 0 1 0 ， 1 5 7 8 7 8 9 ． 上接第 3 5页 3 结束语 “ 触摸屏 P L C ” 配置方案具有其适合的应用场所 ， 如玻璃纤维生产线捻线机 自动控制 ] 、 焦化厂推焦车控 制 ] 、 汽轮机冷却水泵控制 等。 无需设置独立的控制 室。但在鼓风机组控制系统中， 大多建有独立的控制 室 ． “ 触摸屏 P L C ” 配置方案的不足尤显突出。“ 台式机 P L C ” 、 “ 触摸屏一体 机 P L C ” 以及 “ 触摸显 示器 主机 P L C ” 配置方案有效地解决了前者存储时间及使用寿命 短等不足， 减少了工程服务人员的后期维护成本， 提高 了控制系统的可靠性、 稳定性及可操作性， 大大提升了 机组控制水平。 参考文献 [ 1 ]吴玉林， 陈光庆， 刘树红． 通风机和压缩机[ M] ． 北京 清华大学 自动化仪表 第3 4卷第 5期2 0 1 3年5月 出版社 ． 2 0 0 5 ． [ 2 ]李方涛 ， 李书丞 ， 苏成 利 ， 等． 离心式压缩 机防喘振控制及故 障 诊断系统研 究与 应用 [ J ] ． 化工 自动 化及 仪表 ， 2 0 1 1 ， 3 8 5 5 8 9 5 9 2． [ 3 ]韩冰． 触摸屏技术及应用 [ M] ． 北京 化学工业 出版社 ， 2 0 0 8 ． [ 4 ]吴志晟． P L C控制系统与触摸屏在鼓风机中的应用[ J ] ． 杭氧科 技 ， 2 0 0 9 3 2 8 3 3 ． [ 5 ]许琼． P L C与触摸屏在鼓风机中的应用[ J ] ． 杭 氧科技 ， 2 0 1 0 Z 1 8 7 8 9 ． [ 6 ]路海东． 对于触摸屏在P L C的高温风机控制系统的改进[ J ] ． 中 国水泥 ， 2 0 1 0 5 7 3 7 4 ． [ 7 ]赵显红， 张晓红． 触摸屏与 P L C在捻线机 自动控制系统中的应 用 [ J ] ． 自动化仪表 ， 2 0 0 8 ， 2 9 7 6 6 6 8 ． [ 8 ]唐一科， 王久斌， 谢志红． 煤化工炼焦推焦车自动行走控制系统 的研制[ J ] ． 重庆大学学报 自然科学版， 2 0 0 3， 2 6 1 2 3 2 3 4 ． [ 9 ]傅光辉， 李创军． 汽轮机循环冷却水泵变频改造 [ J ] ． 能源研究 与管理 ， 2 O L O 1 5 1 5 9 ． 3 9