快开式压滤机改造控制部分技术说明Word下载.docx
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4、在调度室实现对压滤机重要参量的显示功能;
5、开发通讯程序,为此后的工作预留接口。
洗煤厂现有快开式压滤机控制系统是以SiemensS7226一体式PLC为控制核心,配以TP177B作为可视操作终端。
根据压滤系统工艺要求进行智能控制,按手动运行和自动运行两种工作方式完成压滤系统的各项控制工作。
但是,做为单运转设备,厂家没有考虑压滤机进行联动运转的情况,所定制的控制系统只能满足自身的控制功能。
要想实现我们的要求,必须对其进行硬件和软件上的扩展改造。
首先,在硬件上,压滤机采用CPU226作为控制核心,226作为200系列的一款低端一体式PLC,并没有远程通讯功能,仅有的485/232通讯端口已被用做与TP177B触摸屏的联接。
如果要实现与其它压滤机的闭锁、实现在调度室对其进行监控,必须对226进行通讯扩展,增加通讯模块和相应的端口,使得压滤机的信号可以传输到调度室的监控平台。
经过筛选,我们最终选择在CPU226上增加CP243-1通讯模块,
没有以太网口的200系列PLC的以太网通讯。
在此基础上,可以使用STEP7或者MicroWin对CPU226进行远程组态、编程和诊断。
而且,通过以太网,CPU226还可以其它挂接在网上的S7-200、S7-300、S7-400控制器进行通讯。
在开放式SIMATICNET通讯系统(洗煤厂现有通讯模式)中,作为单元级节点存在。
A)电气控制系统构成如下图所示:
OSM
CP243-1
CPU226PLC
触摸屏
输入信号输出信号
B)通讯流程图如下图所示:
向OSM发送数据
2、OSM通讯转接
OSM又称为光纤链路器,负责进行光电信号的转换,是SiemensIE的核心部件,用于为PLC通讯配置速率为100Mbit/s的交换机网络。
在本次改造中,负责从CP243-1到洗煤厂工业网络的联接,使用单模光纤做为物理连接。
3、工业以太网(IE)传输介质与协议
传输介质选用单模光纤。
各压滤机200站点作为子站挂接在主干网上进行过程数据交换。
主干网利用洗煤厂正在使用的工控网,目前主要完成各重介系统间通讯、生产与管理通讯,这次也做为压滤机接入信号的通讯媒介。
洗煤厂工控网按照光纤环网布置,是以光纤为传输介质,以光为载波信号传递信息的通信系统。
整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。
采用单模光纤(SMF)进行通信,一般地,光信号在单模光纤内可传30km,在厂区内,完全可以保证信号的稳定性。
挂接站点时需要的光电信号转换器采用OSM(光纤链路器)。
OSM一般备有两对ST(100Mbit/s)光纤接口和一对RJ45(10/100Mbit/s)网线接口用以传递的同步或异步信号。
光纤链路模块的传输速率与距离无关,最大可为12Mbit/s,最大光缆长度可达到15公里。
在保证数据流量的同时,也充分的满足了站点之间距离远而需要进行长距离数据传输的要求。
在设计中,分别对各个快开式压滤机站点进行IP地址设定,并对待传数据进行分类汇总,站点间的通讯可以使用TCP/IP协议来实现。
快开式压滤机的信号上载到以太网,与S7-400控制站通讯时,主要通过使用具备交换机功能的以太网设备来实现。
在这里,我们为S7-400控制站选择的设备是工业以太网交换机SCALANCEX-200,它主要用于配置实时和同步实时网络,可以承受大量的实时数据通讯和标准数据通讯(TCP/IP)。
两个不同系列的站点通信网络内部按不同网段进行设置,SCALANCE根据各站点的以太网(MAC)地址过滤数据业务,局部数据业务依旧是局部的,这就保证了S7-400重介系统控制站和S7-200压滤机控制站两个不同级别站点的独立性和稳定性。
对于网络间的数据,交换机将端口处接收到的数据进行保存,并独立地将它们发送到其它子网络用户的目的地址。
另外,SCALANCEX-200的冲突检测采用CSMA/CD方法,不会限制端口外网络的扩展。
4、S7-400控制站程序
由于厂家配置的226冗余能力不足,我们将涉及计算和闭锁关系承接的程序放到S7-400控制站中进行编写,S7-400站CPU采用414-2,有足够的空间和计算能力冗余。
这部分的程序分控制和通讯两部分。
在控制部分,考虑到计数的真实性,对于每一个压料循环,将入料泵压力是否达标作为其中一个判断条件,有效的杜绝了无料空拉板的可能性。
由于四台压滤机公用一条刮板运输机,运输能力不足,压滤机同时卸料必然造成刮板被压。
在设备闭锁设计中,我们根据刮板的实际运输能力,调节每台压滤机每次卸料的板数和时间,使物料既能及时卸除,又不会造成压料堵刮板,很好的满足了设计需求。
在通讯部分,编制414-2对应226的通讯程序,划分接收和发送数据块,并分别对数字和模拟信号统一格式,以供WinCC使用。
5、WinCC部分
WinCC是生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术系统。
它提供了适用于相关任务的图形显示、消息、归档以及报表的功能,可以对过程控制进行信号可视化耦合,此外,WinCC基于Windows操作系统,可以使用VB、VC来开发背景函数,非常适用于对数字累计、函数运算等功能有需求的项目。
针对洗煤调度的监控需要,我们开发了快开式压滤机工作状态显示、拉板计数显示,以及与之相关的功能,在监控界面上做到了准确、实时、直观的显示。
三、功能扩展
本次设备升级在实现了所有预计功能的同时,为以后的功能拓展也打下了基础,目前对快开式压滤机的控制主要集中在设备联动和拉板计数部分。
而借助于已经搭建的硬件平台,我们可以进行深度开发,根据生产需求,可将压滤机的部分或全部控制操作都集成到调度室监控平台,对每一台快开式压滤机的设备状态、工作进程、设备产量进行数字化的管理。
四、总结
通过以上工作,新系统投入运转之后,很好的实现了预期目标,监控平台真实的反映出压滤机的生产能力,对生产过程的考核做到了及时准确,解决了拉板计数的真实性问题,解决了压滤机联动和卸料压刮板的难题,优化了生产过程,规范了工作方式,获得了很好的经济和社会效益。
技术创新点:
1、封闭式压滤机控制系统的通讯扩展;
2、S7-200与S7-400间的以太网通讯;
3、OSM和SCANLANCE在以太网中的应用。
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