PLC在选煤厂自动控制系统中的应用.pdf

第1 期 2 0 0 7 年2 月 选煤技术 C O A LP R E P A R A T I O NT E C H N O L O G Y N O ．1 F e b ．2 0 0 7 文覃编号1 0 0 1 3 5 7 1 2 0 0 7 0 1 0 0 5 9 0 2 P L C 在选煤厂自动控制系统中的应用 邱晓荣 天地科技股份有限公司唐山分公司，河北唐山0 6 3 0 1 2 摘要介绍了选煤厂工业自动化控制系统，包括系统的原理图设计、硬件组成、软件组成以及系 统通信。采用国产监控软件组成上位机自动化监控系统，实现了对各个设备的运行情况的监视， 实时显示各种工艺参数，并对整个系统实施远程控制。通过西门子编程软件S T E P 7 实现P L C 的 各种逻辑控制功能和各种设备的软件保护。该系统在多家选煤厂使用后，大大提高了生产效率和 自动化程度，取得了良好的效果。 关键词组态王；P L C ；自动控制；监控系统 中图分类号T D 9 4 8 ．9文献标识码A 随着微电子技术和计算机通信技术的飞速发 展，P L C 在硬件配置、软件编程、通讯联网功能以 及模拟量控制等方面均取得了长足的进步，从而为 工业自动化控制注入了前所未有的生机和活力。 P L C 和网络通讯技术的新型分布式控制系统的设计 与应用，是现代生产过程自动化的一个主要发展趋 势。自动化实时监控系统集数据采集、微机控制、 P L C 控制于一体，实现了整个车间的自动化控制， 收稿日期2 0 0 6 1 1 2 3 作者简介邱晓荣 1 9 6 9 一 。女，河j e 省新河县入，工程师，现 在天地科技股份有限公司唐山分公司自动化工程中心任职。电话 0 3 1 5 7 7 5 9 4 4 5 。 使操作员在控制室内即可对选煤厂生产系统进行监 视和控制。 1 原理图设计 在经典系统理论和现代D C S D i s t r i b u t e dC o n ． t r o lS y s t e m 控制系统中，通常采用若干个控制器 过程站 对一个生产过程中的众多控制点进行控 制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。 本文所及自动控制系统以单个设备作为一个控制 点，既可以实现单独控制，也可以实现集中连锁控 制。各控制点的设计原理图如图1 所示 图中为 系统中一脱介筛控制原理图 。当启动按钮按下 之一。在谐波分量不大时，产生的转矩也很小，而且 正序和负序谐波电流产生的转矩相互抵消一部分， 所以谐波电流产生的平均转矩可以忽略。但在电网 的谐波含量较大时振动将随之加剧，特别是振动频 率接近电机的固有振动频率时，将会引起电机的强 烈振动。 另外，高频谐波还会使电机发生啸叫，这是高 次谐波通过电机向空间辐射的结果，它将使人们的 作业环境变坏，影响作业人员的身心健康。 4 结论 谐波不仅存在于公共电网，而且对电网中的各 种电气设备造成危害。电力电子装置 变频器等 的引进使电动机所处的电网环境进一步恶化，谐波 会使电机的损耗增加和效率降低，其直观表现是电 机的温升提高，缩短了绝缘材料和电机的使用寿 命；还会使使电机的转矩产生脉动，从而使其起动 和运行性能变坏，同时产生振动、噪声甚至啸叫， 破坏操作人员的工作环境。因此，为延长电机的使 用寿命提高自动化控制装置的可靠性，在引进变频 器等先进电力电子装置的同时，应积极开发和引进 谐波抑制技术和设备，以消除谐波的危害，提高选 煤厂的经济效益。 参考文献 [ 1 ]王兆安，杨君，刘进军．谐波抑制和无功功率补偿 [ M ] ．北京机械工业出版社，2 0 0 2 ．1 4 ，4 5 4 7 ． [ 2 ]全国中等职业技术学校电工类专业通用教材编写组． 可编程序控制器及其应用[ M ] ．北京中国劳动社 会保障出版社，2 0 0 1 ．1 5 2 1 ． [ 3 ]刘惠鹏．电机学[ M ] ．徐州中国矿业大学出版 社．1 9 8 9 ．2 0 8 2 1 4 ． [ 4 ] TJE 米勒．电力系统无功功率控制[ M ] ．胡 屋根，译．何仰赞，校．北京水利电力出版社， 1 9 9 0 ． [ 5 ]牟道槐．发电厂变电站电气部分[ M ] ．重庆重 庆大学出版社，1 9 9 6 ．2 1 1 2 1 2 ． 5 9 万方数据 第1 期选煤技术2 0 0 7 年2 月2 5 日 时，线圈通电吸合，实现自锁，即实现现场级控 制。当转换开关打到自动档时，将通过P L C 作为 控制级，通过I ／0 接口连接到执行器，实现系统的 自动控制。操作采用计算机操作站，通过网络与控 制器连接，收集生产数据，传达操作指令，实现了 分散控制集中管理的目的。 L 1 图1脱介筛控制原理图 2 系统简介 本系统是一个设备状态实时监测与控制系统， 该控制系统由三个部分组成现场控制级、P L C 控 制级和上位机控制级。 现场控制级主要是由现场设备旁边控制箱内的 控制按钮实现对各个设备的手动控制；P L C 控制级 主要是靠写人P L C 中C P U 模块的程序实现各个设 备之间的连锁关系和各种保护；上位机控制级主要 通过组态软件组态王来实现整个系统的监控功能。 所有控制信号均通过两台上位机发出，操作台上没 有硬操作按钮，所有操作均为软操作。为保证系统 始终处于正常运行中，将两台计算机设为热备关 系，以保证系统的完整性。双机热备是主机和从机 通过T C P ／I P 网络连接，正常情况下主机处于工作 状态，从机处于监视状态，一旦从机发现主机异 常，从机将会在很短的时间之内代替主机，完全实 现主机的功能。 2 ．1 系统的硬件组成 本系统采用西门子S 7 3 0 0 系列P L C ，由于西 门子P L C 具有功能强大、产品类型多样、稳定性 能优良、性价比高等特点，占有很大一部分自动化 产品市场。硬件拓扑图如图2 所示，上位机控制级 由两台设为热备关系的工业级计算机组成。上位机 和P L C 之间通过C P 5 6 1 1 卡连接。 P L C 控制级主要由一个主站和多个分站组成， 通过远程模块1 5 3 1 连接，它们之间的通讯方式 是P r o f i b u s D P 。 6 0 7I 厘凰l 蠢障吲 o O ㈧IA O I o ；I 辇| i 1 5 i h | i | l ；l I ㈧l I I ；x 眨l㈣瓤眨 图2 硬件拓扑图 P L C 控制级通过其I ／O 模块与现场级传感器、 执行器等连接，进行数据的采集和设备的控制。 2 ．2 系统的软件设计 本系统中，软件的设计开发均在W I N D O W S 环 境下运行，上位机采用组态王组态软件建立实时监 控画面，下位机采用西门子S I M A T I CS t e p 7 5 ．3 完成编程和调试。 2 ．2 ．1 ．上位机监控的建立 组态王是一套基于W I N D O W S 操作系统，可用 来快速构造和生成上位机监控系统的组态软件，它 为用户提供了从驱动设备、数据采集到数据处理、 报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决 实际工程问题的完整方案和操作工具。它支持W I N ． D O W S 标准的A C T I V E X 控件，可完成复杂的任务。 用它建立的监控界面功能如下①提供清晰完整的 过程动态检测功能，支持工艺流程显示、实时趋势 曲线显示、历史趋势曲线显示和数据报表显示，通 过C R T 画面及图表的配合使用，从整体和细节两个 方面对过程进行监测；②通过对画面中按钮的动画 连接实现对设备的起、停和故障处理等远程控制； ③具有实时数据报表、历史数据报表和时间报警功 能，支持报表打印等。用户可创建多样的报表，提 供报表工具条，操作简单明了。比如日报表的组态 只需用户选择需要的变量和每个变量的收集间隔时 间，就可随意组态不同变量、不同时间间隔的报表。 2 ．2 ．2 下位机的编程与调试 S I M A T I CS t e p7 5 ．3 可用于S 7 、M 7 、C 7 、 W i n A C 的编程、监控和参数设置，它具有硬件配 置和参数设置、通信组态、编程、测试、启动和维 护、文件建档、运行和诊断功能等，并具有在线监 控、在线编辑、程序下载上载功能。它有3 种基本 的编程语言梯形图 L A D 、功能块图 F B D 和语句表 S T L ，编程方便灵活。本系统中使用 它的操作步骤如下①根据实际硬件配置完成硬件 在S I M A T I CS t e p 7 5 ．3 中的组态，调整相关参数 设置，并下载到C P U 模块中；②编写程序，按照 万方数据 第1 期 2 0 0 7 年2 月 选煤技术 C O A LP R E P A R A T l 0 NT E C H N O L O G Y N O ．1 F e b ．2 0 0 7 文l l t m 号1 0 0 1 3 5 7 1 2 0 0 7 O l 一0 0 6 1 0 3 田陈煤矿选煤厂生产集中控制系统的改造 周焕海，逯新保，孙铭华，江涛 枣矿集团公司田陈煤矿，山东滕州2 7 7 5 2 3 摘要介绍了田陈煤矿选煤厂原生产集控系统存在的问题以及针对存在问题所进行的技术改造及 改造后新系统的特点、功能与效果。 关键词集控系统；更新改造；功能；特点；效果 中图分类号T D 9 4 8 ．9文献标识码B 田陈煤矿选煤厂于1 9 9 4 年1 0 月建成投产，设 计原煤处理能力1 ．2 M t ／a 。采用原煤混合跳汰、煤 泥水两段浓缩与两段回收、粗煤泥沉降离心机回 收，细煤泥压滤机回收工艺。建厂之初同步建设并 应用了选煤厂生产设备集中开车监控系统，起到了 一定的作用，但由于从系统设计到具体使用等方面 存在诸多问题，影响了系统正常运行，特别是经过 收稿日期2 0 0 6 一I O 一2 4 作者简介周焕海 1 9 6 7 一 ，男。山东省滕州市人。助理工程 师。1 9 8 8 年毕业于泰安煤校计算机及应用专业，长期在选煤厂从 事自动控制、仪器、仪表及计算机应用工作。联系电话 0 6 3 2 4 0 6 3 0 0 7o 1 0 年来的使用，系统暴露的问题及使用中的故障 愈来愈多，该系统实际只能起到模拟盘的作用。 1 原生产集控系统及存在的问题 原集控系统1 9 9 4 年底投入运行，采用上位机、 下位机分布式控制方式。上位机选用一台台湾研华 4 8 6 工控机，工控机通过分屏卡连接两个4 8 c m 大 屏幕，分别显示主厂房和压滤厂房及各个泵房的设 备运行状态；下位机选用西门子T i 5 4 5 可编程序控 制器，该控制器只配置2 2 0 V 离散输人、输出模 块。上位机、下位机通过串行口协议通讯，控制系 统如图1 所示。 工艺要求实现各个分散控制点设备的起停及逻辑互 锁关系和越限保护等功能，并下载到C P U 模块当 中，完成P L C 控制级功能。我们采用梯形图编写 程序，因为梯形图比较直观，编写、调试时比较清 晰，好理解，利于在现场进行培训。 2 ．2 ．3 通讯的实现 上位机和下位机的通讯是通过C P 5 6 1 1 卡，采 用P R O F I B U S D P 通讯协议实现的。但是，因为 西门子3 0 0 系列的通讯协议未公开，组态王无法直 接与P L C 设备通讯，只能通过双方都认可的O P C 规范进行数据交换。使用S I M A T I CN E T6 ．3 软件在 上位机中建立一个O P C 服务器，在组态王中建立 客户端O P C 服务器，通过客户端O P C 服务器与 P L C 服务器进行数据交换。 3 系统功能 本系统实现了选煤厂的集中控制和重介密度过 程控制。主要功能有①工艺流程的动态实时显示； ②启车预告，逆煤流联锁启车，顺煤流联锁停车； ③当现场的故障检测和保护装置动作以后，故障设 - - - - _ 卜- - ．_ 一- 4 - - - 4 - - 备以及煤流上游设备联锁带负荷停车，其下游设备 正常运行。故障短时间排除后，可以继续从故障点 处启车，节省了启车时间。若故障需要很长时间才 能排除，其下游设备经延时，待负荷排清后顺序停 止运行；④从上位机可以按闭锁关系启、停单台设 备，也可解除闭锁关系启停单台设备；⑤可以实现 重介密度过程参数的实时监测、控制；⑥生产参数 的实时趋势曲线、历史趋势曲线显示；⑦各类生产 报表的生成及打印；⑧监控和记录所有报警信息。 4结束语 应用工控组态软件组态王6 ．5 1 和编程软件S I ． M A T I CS t e p 7 5 ．3 及N E T 6 ．3 ，配以可靠的硬件系 统，设计构成一套选煤厂集中控制和重介密度自动 控制系统。该系统组态灵活简单方便、人机界面友 好，系统可靠性能强。 该系统已在许多选煤厂中应用，并取得了良好 的效果，实现了生产过程的自动化监控，提高了生 产能力和管理效率。 6 1 万方数据 PLC在选煤厂自动控制系统中的应用PLC在选煤厂自动控制系统中的应用 作者邱晓荣， QIU Xiao-rong 作者单位天地科技股份有限公司,唐山分公司,河北,唐山,063012 刊名 选煤技术 英文刊名GOAL PREPARATION TECHNOLOGY 年，卷期2007，““1 引用次数1次 相似文献10条相似文献10条 1.期刊论文 吕黎.张凯军.LV Li.ZHANG Kaijun PLC和组态王6.5在等离子处理机控制系统中的应用 -信息化研究 2009,352 在综合了PLC可编程逻辑控制器与组态王6.5技术特点的基础上,结合等离子处理机系统提出了PLC与组态王6.5等离子处理机系统集成监控方法,阐 述了等离子处理机电气控制系统原理和组态王监控软件实现,给出了PLC程序流程和组态王监控编程方法.结果表明,采用PLC和组态王6.5联合监控的等离 子处理机,具有过程控制实时性好、性能稳定、控制精度高、界面直观等优点.对工艺流程的监控和参数设置简便,提高了印制电路板的生产效率,提高了 系统自动化水平. 2.期刊论文 张建立.张志强.马胜钢.ZHANG Jian-li.ZHANG Zhi-qiang.MA Sheng-gang 基于PLC与组态王的远控给 煤机的设计与应用 -煤矿机械2010,311 结合大同煤业集团马脊梁煤矿的生产实际,设计了基于S7-200PLC与组态王6.52的远控液压给煤机.论述了其液压系统的组成、工作原理,说明了远程 电控系统的结构及工作原理,分析了远控系统的主要功能.远控系统使用组态王6.52设计控制界面,可直接触摸屏幕进行控制、也可用鼠标控制能够在300 m外的集控室通过PLC及旋转编码器精确控制给煤机闸门的开度,在78的范围内,实际绝对误差小于1.2.1 a多的生产实际证明.该给煤机噪声小、给煤 能力大,控制稳定可靠. 3.期刊论文 郑健.成佳妮 组态王数据库访问在PLC控制系统中的应用 -工业控制计算机2007,204 讨论了在PLC控制系统中,利用组态王数据库访问功能,将大量分散型数据的采集和处理分离,即组态王只负责采集数据、连接数据库并动态保存数据 ,而具有强大的数据处理功能的MS Access、Visual FoxPro等数据库工具负责数据分析处理的方法. 4.期刊论文 靳雷.王建跃 组态王和PLC在机械手臂控制系统的应用 -化工自动化及仪表2010,373 根据机械手臂的特点和控制要求,将西门子S7-200 PLC和组态王组态软件用于机械手臂控制系统,介绍了相应的硬件设计和软件编程,并给出了利用 OPC技术实现组态王与S7-200的通讯链接.利用组态王组态软件模拟现场画面、人机界面简单明了,方便易用.实际应用表明,由S7-200 PLC和组态王软件构 成的控制系统具有成本低廉、经济实用、可靠性高等特点. 5.期刊论文 付海涛.Fu Haitao 组态王在烧结PLC控制系统中的应用 -烧结球团2006,313 组态王是一个集成的人机界面HMI和监控管理系统.本文以烧结生产的控制系统为例,介绍了组态王软件和PLC相结合,如何通过通讯、图形画面和报 表报警的组态,来完成监控的要求. 6.期刊论文 朱星.周建斌.庄景齐.夏远洋.ZHU Xing.ZHOU Jian-bin.ZHUANG Jing-qi.XIA Yuan-yang 基于CAN总线 的PLC与组态王通信的实现 -中国测试2009,354 为了完成基于CAN协议的可编程控制器与KingView的通讯,以高性能AVR单片机为处理器设计实现了CAN总线协议与MEWTOCOL-COM协议转换的数据适配 卡.PC机通过CAN总线控制PIC,并将PLC采集到的状态信息送回PC上的组态王软件处理,完成状态监测.实验结果表明,该系统具有良好的实时性、可靠性和 实用性. 7.期刊论文 葛晓忠.马俊.GE Xiao-zhong.MA Jun 基于组态王和PLC的小型立体仓库的设计 -机械制造与自动化 2009,386 介绍了小型立体仓库的控制系统,系统上位机以组态王6.5工控软件作为设计平台,下位机选用PLC作为现场设备.利用上位机的监控界面,通过从现场 设备硬件获取实时数据,处理后以图形方式显示在上位机屏幕上,再按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送至现场硬件设备,以控制执行机构. 8.期刊论文 高德欣.王景景.刘军.路永华 用组态王实现微机与PLC在以太网中的通讯 -控制工程2003,103 为了解决工业控制中的网络通讯问题,介绍了一种组态王6.0与三菱A系列PLC,利用以太网通讯模块,通过TCP/IP协议实现网络通讯的设计方法,详细介 绍了上/下位机的具体实现设计步骤,并结合实际情况给出了上/下位机的网络通讯程序.该通讯方法经实际工程应用,取得良好的通讯效果, 基于以太网通 讯的PLC分布控制系统,具有较高的使用价值,值得在工业控制中推广应用. 9.期刊论文 洪茜.宋运伟.韩国勇 基于PLC和组态王的油品馏程自动测定仪 -工业控制计算机2009,2212 介绍了一种基于PLC和组态软件“组态王“的油品馏程自动测定仪.主要包括仪器的测量原理、硬件设计、通讯方式构成以及软件设计思想.实际运行结 果表明,该馏程自动测定仪具有较高的精度和可靠性,能够满足实际应用的需求,具有广泛的市场应用前景. 10.期刊论文 樊勇.袁海亮.FAN Yong.YUAN Hai-liang PLC和组态王在蔬菜发酵系统中的应用 -微计算机信息 2009,2513 本文主要介绍了西门子S7-226PLC与组态王软件在蔬菜发酵系统中的应用,着重讨论了该控制系统的设计,数据的采集,通讯和监控. 引证文献1条引证文献1条 1.刘燕平 PLC在选煤楼控制系统中的应用[期刊论文]-矿山机械 20093 本文链接 下载时间2010年6月3日