散装水泥PLC控制系统及装卸工艺流程改进.pdf

散 装 水 泥 P L C 控 制 系 统 及 装 卸 工 艺 流 程 改 进 秦 皇岛港股份有 限公司杂货港务分公 司 林卫东 1 散水泥站装卸工 艺及控制系统 秦 皇 岛港 杂 货 分 公 司散 装 水 泥 装卸 系统 是 在 2 0世纪 9 0年代 由 日本 人 设 计 制造 的 ， 系统 的机 械 设 备主要包 括皮带机 、 斗提机 、 罗茨风机 、 电子秤 、 装 船 机 以及 各 种 闸 板 等 。控 制 系 统 采 用 的 是 日本 Y A S K A WA 安川 的 P L C产 品 C P 3 3 0 0 ， 在当时算 是 比较 先进 的一 套控制 系统 ， 但 是 已经 运行 将 近 2 O 年 了 ， 不 论在性 能上 ， 还 是在备件 的供应上 都存在着 问题。系统 的故 障率也在 不断升高， 基 本上都是 P L C模 块 的问题 ， 由于 C P 3 3 0 0系列 P L C已经停 产 ， 因此这些模 块价格 昂贵 ， 每块从几 千元到几 万元 ， 每 年的备件消耗近 3 0万元 ， 给公 司造成 了很大 的负 担 。系统 的故 障率 也 在不 断增 加 ， 再 加上 长期 使 用 期 间不断地增 改线 ， 图纸上 又没 有及 时更改 ， 给 维护 和检修 带来很 大 的困难 ， 因此 ， 只有对 系统进行 全面 的升级 改造 ， 才 能满足装 卸生产 的需要 。 改 造后 的散 水 泥站 增 加 了 1个简 仓 、 1条 装 车 线 、 2台除尘器 、 1台斗提机 、 1个装 车 平 台和 1台罗 茨风机 ， 将 原有 的安 川控制 系统升级 改造为美 国 A B 公 司的 C o n t r a l L o g i x 5 5 5 5产 品 。通过 增加装车 平 台 使 散水泥站 实现装船 、 装车 、 仓 储 、 余料 提取等 功能 ， 进 一步提高 装卸能力 。 2 控制系统改造方案 在 控制 系 统改造 的过程 巾， 通 过 缩短 系统 流程 时间 、 修 改系统流 程启动顺 序来缩 短设备 空转时 间 ， 从 而达 到节 能减排 的 目的。 2 ． 1 市场调 查及 P L C选型 在改 造前 的市 场调 查 中， 对 不 同 品牌产 品 的价 格 、 性能 、 通用 程度进行 了对 比。最为简 便易行 的办 法是选 用原 品牌 的升级 产品 ， 但 改造 费用 较高 ， 如 果 选用其他 品牌 的产 品 ， 改造 的难度 将 显著 增 加 。从 保证使用 、 节约资 金 出发 ， 最终 决定 选用 美 国 A B公 司 的 C o n t r a l L o g i x 5 0 0 0对 散水泥站 控制 系统 进行升 级改造 。C o n t r a l L o g i x 5 0 0 0编 程软 件 易 于 使用 ， 硬 件易于组态， 硬件 的框架式设计可靠， 安装容易， 无 需 工具 。根 据工 艺流 程 和地 理 分布 特点 ， 各 分控 站 4 在各 自范围内负责工艺参数的采集和设备运行的控 制 。以太 网中央控制 室 操 作站 、 工 程师 站 与分 控 站 P L C 、 成套 设 备控 制 系统 之 间采 用 基 于快 速 以 太 网的通 讯 系统 与快速 以太 网联 接 。通讯 系统采 用 C o n t r o l N e t 通讯总 线 ， 通 讯 介 质 为 同轴 电缆 ， 通 讯 速 率最高 可达 5 M b p s ， 网络距 离 最远 可 以达 到 1 k m， C o n t r o l N e t 通讯 总线 支持 P L C之问及 P L C和上位 机 之 间 的 自动数据链 接 ， 通 讯成本较 低 。 2 ． 2 升级 改造后 的控制 系统硬件 组成 基 于散水 泥站 整 个装 卸 系统 的分 布 特点 ， 设 置 4个远程 I ／ O站对整 个系统进 行 控制 。所 以改造 后 的散 水 泥 站 装 卸 系 统 由 A B公 司 的 C o n t r a l L o g i x 5 0 0 0系统 、 工控机 和 服 务器 组 成 ， 其 中 P L C控 制 系 统包括 1 个控制 中心 和 4个远 程 I ／ 0站 ， 整个 系 统 的结构 组成见 图 1 。 B u s i n e s s S y s t e m E th 一 一譬 堇 固 E t h e r N e f S w it c h D e v ic e N e ] ■ l l I ； l l l lu Iill奄 蓥 U 圈 1 控 制 系 统 结构 2． 3 P LC软 件编程 控制系统 软件采 用 A B公 司的 R S I o g i x 5 0 0 0梯 形 图编程软件 ， 编程 比较简 单， 节省工 程项 目开 发时 间 。R S L o g i x 5 0 0 0支持 L o g i x 5 0 0 0系 列 呵编 程控 制 器， 同时还集成 了运动控制功能和故障诊 断能力。 R S L o g i x 5 0 0 0具 有灵 活 易 用 的 编辑 功 能 、 通 用 的操 作 界面 、 诊 断和 纠错 工具 等 ， 支持结 构文本及 顺序功 能图两种编 程方式 。为 _r增强 可靠性 ， 在 P L C程序 中 ， 实现流程 键 的互 锁 以及设 备之 问的连锁控 制 。 2 ． 4上位机 改造 采用 研华 公 司生 产 的高速 、 高 可靠 性工 业 控制 计算 机作为 上位 机 ， 配套 C o n t r a l L o g i x 5 0 0 0系统 采 港 口装卸2 0 1 0年第 4期 总第 1 9 2期 用 R S V i e w 3 2作 为组 件集 成 并 用 于监 视 和 控 制 自动 化设 备和 过程 的人机 界 面监控 软 件 ， R S V i e w 3 2通过 开放 的技 术扩展 了视 野 ， 达 到 了 与其 他 罗 克 韦 尔软 件产 品 、 计 算机 以及 其他 应 用 程 序 的兼 容 。考 虑 到 电子 产 品故障 原因 和装卸 生产 中可 能两条 或 多条 流 程 同时作业 ， 采用 两 台工控 机 同时控 制装卸 流程 ， 其 中一 台为 主控机 ， 另一 台为 控制机 ， 可 以实 现两 台上 位机 同时监 控两 个 流程 ， 运 用 鼠标 和 键 盘对 装 卸 流 程进行 控制 ， 这种 控制 方式 相 比触 摸屏 更加 可靠 、 便 捷 且维 护简单 。整个 工 艺 流 程 的运 行 状 态 ， 设 备 的 运行 、 故 障 、 停 止 ， 中控 室急停 、 流程 启 动前 的铃声 报 警 ， 记录设备的运行 、 故障等信息储存到服务器上的 数据库中， 其他控制机可以通过网线连接实时查询 。 为 了便 于查询历 史 报 警 记录 ， 在 上 位机 中添 加 了报 警记 录 、 设 备运 行数 据 、 各 种 阀 门动 作状 态和 操作 员 操作 指令 等 实 时 储 存 功 能 ， 近 E x c e l 格 式 储 存 到 指 定 区域 ， 其他联 网计算 机 可 以通 过 网络 共 享 进 行查 询 等操作 。 3 技 术 创 新 3 ． 1启动 流程 改造 原 系统 的启 动 流 程是 除 尘 器 一 装 船 机 一2号 皮带 机一 1 号 皮带机 一斗 提机 一 水 平仓 一 仓 底充 气 盘 ， 这 种 启动流 程 的优 点是 装船 启 动 过 程 中能够 避 免上游设备先启动有物料流出而下游设备没有及时 启 动 ， 导致 物料 堵塞现 象 的发 生 ， 缺点是 下 游设 备先 启 动而 由于设 备 原 因 ， 仓 底 充 气 盘 启 动 后需 要 一 定 时间才 能有 物料 流 出 ， 而此 时下 游 设 备 始终 处 于 运 行状态 ， 浪 费 电能 。改 造过 程 中 ， 由于大功 率耗 电设 备主要 集 中在流 程 中下 游 ， 故 将 设 备 的 启 动 流程 修 改 为 除尘器 一 仓 底 充气 盘一 水 平 仓 一 装 船 机 一 2 号 皮带 机一 1 号皮 带 机一 斗提 机 ， 但 在此 过 程 中 ， 仓 底 电动 闸板 和液 压流 量 控 制 阀 必须 关 闭 ， 防止 物 料 流 出后 ， 在斗 提机 底部堆 积 ， 造成 重载无 法启 动 。 3． 2缩 短流程 启动 时 间 由于原流 程 各 设 备 之 问 的 启 动 时 问 间 隔 为 4 5 S ， 停 止 时间 间隔为 3 m i n ， 并 且在 设 备启动 前 1 5 mi n 和停 止后 1 5 m i n才 启动 和关 闭 除尘 器 ， 而在 此 期 间 其他 已经启 动 的设 备 处 于 空转 状 态 ， 这 样 就 导致 设 备启 动 和停止 过 程 中浪 费 电 能 。改 造 过 程 中 ， 考 虑 到 电网压 力 和 设 备 停 止 过 程 中使 设 备 上不 遗 留物 料 ， 经过 仔细计 算 ， 缩 短设 备启 动 时间 间隔和停 止 时 间 间隔 ， 从 而达 到提 高装卸 效率 、 节约 电能 的 目的 。 3 ． 3实现 系统照 明 中控控 制 根据 系统 的位 置将 整 个 系统 划 分 为 5个 区域 ， 在改 造 的过程 中 ， 在 现场 增加 照明 配电箱 ， 利 对现 场照 明进行 本 地 控制 和 远 程 控制 ， 并在 中编辑 单 独 的照 明控 制 画 面 ， 对 现 场 照 明进 监控 ， 以降低工 人 的劳动 强度 ， 避免 长明灯 现 生 ， 节 约 电能 。系统 照 明中控控 制 画面见 图 2 图 2照 明 系 统 上 位 机 控 制 画 面 3 ． 4增 加监控 画面 由 于整 个装 卸 系 统流 程 较 长 ， 生 产 过程 靠 人 工巡视 难度 较 大 ， 改 造 的 过程 中 ， 在 斗 提 带机 、 装船机等重点设备的重点部位加装了掳 通过 网线 连接 到 中控 室 的计 算机 上实 时监 控 备 的运 转情 况 ， 在发生 突发 事故后 ， 能够 及 时 施 ， 避 免重 大设备 事故 的发 生 。 3 ． 5优 化作 业流 程 在 以往 的工 艺 流程 中存 在功 能单 一 、 结 j 善 等 问题 ， 如 出仓循 环鼓 风 系统 只有一种 操作 在 清仓 等作业 中效 率低 、 耗能 大 、 流量不 稳定 过 程 中 ， 在流 程 中增加 了“ 清仓 ” 和 “ 稳 流 ” 两j 模式 ， 仓 内物料较多的时候使用 “ 稳流” 模式1 料 流量稳 定 ， 仓 内物料较 少 时使 用 “ 清仓 ” 模 按照 程序 设定 进行 清仓 。 4 结语 散水 泥站 控制 系统 和装卸 工艺 改造项 目 功 ， 改造后 的系统 运行 一 年 半 了 ， 设 备 状况 较 解决 了原 控制 系统 故 障 频 发 的 问题 ， 设 备 发 后能 够通 过上位 机 故 障 点检 表 清 晰 地反 映 出 少 了维修 的时 间 ， 通 过 上 位机 和监 控 画 面 能 地 了解 系统 的运 行状 况 ， 增 加 了监控 画面 ， 能f 对大 型机 械设备 的重 点部 位进行 监控 。 林卫 东 0 6 6 0 0 0 ． 河北省秦皇岛市海港 区滨海城 6 8 4 收稿 日期 2 0 1 0 0 6 2 9 D O I 1 0 ． 3 9 6 3 ／ j ． i s s n 1 0 0 0 8 9 6 9 ． 2 0 1 0 0 4 ． O 1 8