自动化控制系统在粉煤灰加气混凝土消费中的设计与应用.docx

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1、自动化控制系统在粉煤灰加气混凝土消费中的设计与应用自动化控制系统在粉煤灰加气混凝土消费中的设计与应用 作为一家成立较早的消费加气混凝土砌块的新型环保建材企业，主要利用华电青岛发电排放的粉煤灰为主要原材料进展蒸压加气混凝土砌块的消费与经营。为进一步知足企业持续快速开展的要求，进步消费效率和治理程度，公司在消费中积极施行消费自动化控制系统，为逐步实现现场级、控制级、企业级的信息化网络环境奠定根底。 2 加气混凝土消费自控系统介绍2.1工艺设计要求 该消费线主要由破碎系统、粉磨系统、制浆系统、打浆系统、浇注系统、切割系统及蒸养系统来构成。控制系统需要对其中的破碎、粉磨、制浆、打浆、浇注、蒸养经过进展

2、监测与控制。根据消费工艺设计要求，消费自控系统采用典型的两级监控方式。上位机以标准的工业控制计算机IPC作为主要的人机界面HMI，为消费治理级，完成对下位机的监控、消费操纵治理等，主要面向操纵人员；下位机由可编程控制器PLC构成，为根底测控级，完成消费现场的数据收集及经过控制等，面向消费经过。 1在消费经过中，存在大量的物理量，如压力、温度、称重等模拟量参数。需要通过PLC对这些参数进展实时收集和处理。2加气混凝土消费的自动控制，即实现原料制备、配料、浇注、蒸养等经过的自动控制。在监控画面上显示各工况参数并控制设备运行状态的同时，进展故障诊断。3根据各原材料称重设定参数进展称重配料经过控制；根

3、据各温度参数，调节浇注、静养、蒸压的进汽压力。4自控系统通过参加时间日程表的控制，实现一天当中不同环境温度对应不同的消费周期。5在符合消费条件的情况下，对整个消费经过可实现手动/自动切换。6对调节局部可采用手操器控制，确保进汽的温度、压力准确稳定，使蒸汽温度到达加温要求，并对其故障实现实时报警和联锁启停切换控制。自动控制系统配料局部流程图，如下：2.2 控制系统选型及特点 为了知足上面提到的蒸压加气混凝土砌块消费自控系统的设计要求，我们选用西门子公司SIMATIC S7-300可编程控制器PLC和研华公司IPC-610工控机IPC构成的自控系统，再配以先进的WinCC监控软件，来实现换热首站自

4、控系统的各项功能。 当前可编程控制器PLC是专为工业环境下应用而设计的工业控制计算机，已经成为电气控制系统中应用最为广泛的核心位置，它不仅能实现复杂的逻辑控制，还能完成各种顺序或者定时的闭环控制功能，并且抗干扰才能强、可靠性高、稳定性好、体积小，能在恶劣环境下长时间、不连续运行，且编程简单，维护方便，并配有各类通讯接口与模块处理，可方便各级连接。 S7-300采用模块化构造、合适密集安装，模块化构造设计使得各种单独的模块之间可进展广泛组合以用于扩展。在一块机架底板上可安装电源、CPU、I/O模板、通讯处理器CP等模块，并且可以通过接口模块实现多个机架的扩展工作方式。 SIMATIC S7-30

5、0可编程控制器3 控制系统构成3.1 控制系统硬件配置根据设计要求本系统所选用的硬件产品，如下所示：1工业控制计算机IPCADVANTECH IPC-610，Pentium 2.8GHz处理器，512Mb内存，80Gb硬盘；2中央处理单元 CPUCPU 313C，2DP；3信号模块 SMSM 321，数字量输入模块3块；SM 322，数字量输出模块1块；SM 323，数字量输入/输出模块1块；SM 331，模拟量输入模块1块；SM 332，模拟量输出模块1块；4通讯处理卡 CPCP 5611通讯卡2块；5负载电源模块 PSPS 307，电源模块1块。可编程控制器硬件组成构造，如下：3.2 控制

6、系统网络构造系统网络拓扑构造，如下：3.3 软件组态经过与效果 工控组态软件WinCCWindows Control Center是一个集成的人机界面HMI和监控治理系统，它是西门子公司在经过自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能相结合的产物，是世界上第一个集成的人机界面HMI软件系统。它真实的将工厂控制软件集成到自动化经过中。HMI人机界面系统作为根底自动化系统重要组成局部，用于控制系统的各种数据的设定、显示、故障报警，以及相应操纵和设备的在线调试及维护，发挥越来越重要的作用。换热首站HMI系统信息以友好方式与用户交互。通过自动化控制系统接收经过计算机PCS和操纵人员通过HMI输入的数

7、据进展处理，处理后再将经过数据信息、机组状态信息和各种测量值以符号、数值、曲线、图表及历史记录的形式在HMI画面上显示。最终实现了在HMI操纵站上位机上以最少的设备数目提供最大可能的信息，帮助操纵人员和设备维护人员快速准确的理解系统当前状态及其相关信息的设计目的。 在上位机上用WinCC组态软件设计了标准的人机界面，主要包括以下几个方面的内容： 1工艺流程图：在画面中通过编程实现模拟显示整个加气混凝土消费现场的全经过，并且在设备本体上实时显示了相关状态或者参数，以便于操纵者能及时准确的把握设备的运行情况，可以对现场设备的故障进展实时诊断。2手操器的操纵与对现场仪表的监控：手操器有手动和自动两种

8、工作方式，在设备安装调试阶段一般用手动操纵方式，进入正常运作时常用自动方式，以实现对一些重要的模拟量数据的准确控制，自动调节程序由PID闭环控制回路完成。3报警记录：对于如称重、釜压、釜温等一些重要的模拟量输入参数进展实时报警，当处于监控下的任何一个变量超出预先设定的平安值时，报警灯就会立即闪烁，同时通过报警一览表对话框可以检查报警超出的范围以及错误的出处，并对此采取相应的措施。4历史趋势：在此画面中除了实时显示变量的变化趋势，操纵员还可以检查过去的经过数据记录，通过对过去历史趋势的比拟进而可以对变量将来的开展趋势做进一步的预测。另外，还具有报警或者变量记录档案库数据的运行报表。5班次消费报表

9、：通过对实事数据的记录，对各消费班次原材料的用量进展记录并进展数据统计，形成班次消费报表及月度报表，为消费治理提供可靠根据。6摄像监控：通过摄像及图像收集设备对图像的处理，使操纵人员通过视频窗口实时监控现场设备运行状况。系统监控画面3.4 网络通讯方式 为了知足在单元层、现场层及其它方面的不同要求，有多种通讯网络及国际标准可供我们选择，主要有Industrial EthernetIEEE 802-3和802.3u、PROFIBUSIEC 61158/EN 50170、AS-IEN 50295、EIBEN50090、ANSI EIA 776、MPI及Point-to-point connecti

10、ons等。根据本系统的网络通讯要求和特点，我们选用了PROFIBUS-DP通讯方式，其优点是CPU可以同时与多个设备建立通讯联络，如编程器、HMI设备和其它可编程控制器可以连接在一起同时运行，无需屡次编写通讯程序。由于PROFIBUS-DP只使用ISO模型中第一层和第二层及用户接口层，所以可以保证数据传输的高速性，传输速率可达12Mbps。PROFIBUS-DP凭借传输速度快、数据量大以及良好的可扩展性等特点，成为目前广阔用户普遍采用的通讯方式。我们利用PLC的DP接口与上位机CP5611插卡的DP接口进展数据交换，它们均采用RS485物理接口实现网络通讯。同时，在系统中预留了与企业MIS的接

11、口，为提升企业信息治理程度奠定了根底。 4 系统功能4.1 控制中心数据收集功能 上位机将可编程控制器中传出的数据信息直接收集，通过软件功能将信号以文字、图像、报表等方式形成人机界面。操纵人员通过此界面进展监控操纵。 4.2 控制中心控制信号发送功能 控制信号由上位机经通讯模块送入控制器，由控制器来实现各控制指令。 4.3 监控中心控制及集中治理功能 在上位机的监控画面上点击相关控制设备均可对其进展控制，对相关参数及设备运行状态实现实时显示、报警和历史记录并形成报表。十分是对各班次的消费配料情况进展记录、统计，为相关消费治理部门提供可靠的消费分析与决策根据。通过摄像监控功能实时监控消费现场设备

12、运行状况，可及时发现设备及管路的异常现象，最终实现设备无人值守、控制室集中治理的目的与要求。 4.4 系统调节控制功能 主要包括浇注前加温控制、蒸压釜升温、恒温、降温控制等功能。通过以上控制功能的实现，最终完成对整个消费经过的顺序、调节控制及联锁保护等控制。 本文讨论了基于SIMATIC S7-300系列可编程控制器的加气混凝土消费自控系统的设计与实现，充分发挥了该系列可编程控制器配置灵敏、控制可靠、编程方便及可现场调试的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。同时，在消费现场需要采用大量一次仪表元件及执行机构等设备，为进一步进步整个系统可靠性我们选用了相应的传感器及电动执行机构，进而解决了相关系统接口及现场通讯问题，进一步进步了系统可靠性，最终实现了设计目的与要求。 2006年12月该系统投入试运，2007年1月正式投入运行。在一年多的实际应用中,该系统对进步企业消费效率和治理程度发挥了积极作用，为企业带来了可观的经济效益和良好的社会效益。同时，该工程也得到了相关行业专家的广泛认可，以为值得进一步推广应用。 0