《建龙焦化厂备煤》doc版.doc

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155126摘要：黑龙江建龙钢铁公司焦化厂备煤、筛焦、地面除尘站PLC微机控制系统，在设计之初就充分考虑了生产控制自动化。通过事先招标形式选择美国罗克韦尔自动化公司ControlLogix 关键词：焦化厂备煤、筛焦，地面除尘站PLC微机控制系统1、概述及控制系统焦化厂备煤、筛焦，地面除尘站PLC微机控制系统，在设计之初就充分考虑了生产控制自动化。通过事先招标形式选择美国罗克韦尔自动化公司ControlLogix 1.1、备煤PLC控制系统备煤PLC控制系统和配煤计算机控制系统两部分，实现了备煤系统所有皮带的远程开停、事故报警、联锁，对翻车机、堆取料机、粉碎机等重点设备的状态监视，配煤计算机控制系统选择西门子公司S7400PLC控制系统，实现圆盘给料机、称量带式皮带称的顺序起停、报警以及料流的PID调节，保持系统自动、半自动及手动操作。“配料管理”软件，可实现实时控制、自动配料、报警和数据打印等功能。实现了配煤操作的完全自动化。1.2、筛焦PLC控制系统 本系统可实现出炉焦炭至焦场之间输送设备的自动控制。其控制范围为焦炭输送皮带、单层振动筛、双层振动筛等主要工艺设备。1.3、地面除尘站PLC微机控制系统本系统可实现按工艺流程，实现设备的循环启动, 自动控制主风机、停脉冲控制仪、仓壁震动器、排灰阀、刮板运输机等重要设备。2、配煤系统组成整个系统由二台工业PC、一套西门子S7-400PLC及16套单回路闭环控制系统组成；每个闭环控制回路由现场的称量带式输送机、秤体、传感器、现场操作箱设备及控制室内的称重控制器、变频器等组成。并且与焦化厂备煤PLC通讯。2.1、工作原理 配煤槽里的煤料通过圆盘给料机均匀地落到称量带式输送机上，称量和速度信号输入到称重控制器，经过处理得出实际给料量，将实际给料量与设定的给料量不断进行比较，并经变频器调整圆盘给料机给料速度，使之精确地以恒定的期望给料速率给料，保持给料量基本恒定。2.2、控制方式工业PC对各回路的数据进行集中管理，S7-400PLC实现圆盘给料机、称量带式输送机的顺序起停、报警以及模拟量的输入、输出，实现系统自动、半自动及手动。2.2.1、 由工业PC设定各种相关参数，并与S7-400PLC实现系统的自动控制。2.2.2、当系统故障或计算机离线时，可由称重控制器输入配比并显示配料参数，与称量带式输送机、圆盘给料机、变频器实现系统的半自动控制。2.2.3、当半自动系统故障时，可通过现场操作箱，手动调节变频器，实现手动控制配料。2.3、现场设备现场设备包括称量带式输送机、秤体、称量传感器、速度传感器、现场操作箱。2.4、配煤室设备 配煤室设备包括S7400PLC控制柜、称重控制器柜、变频器柜等，工业PC、操作台、打印机。2.5、自动配煤S7400PLC与备煤ControlLogix PLC系统之间接点联系2.6、工控机S7400PLC软件功能 工控机PC和S7400PLC作为中央控制部件和显示部件与16台皮带秤称重控制器相连，用于对称量和给料系统的过程控制和管理，实现对圆盘给料、称量带式输送机的顺序启动、报警以及模拟量的输入、输出实现系统自动、半自动及手动控制，并与备煤ControlLogix PLC系统进行通讯，实现联锁启停。采用标准串行接口与皮带秤称重控制器和打印机、上位机连接。显示部分能同时显示16台称量和给料装置的工艺流程图、工作状态、物料名称、瞬时流量、百分比、累计流量、皮带数度、电机转速、设定值以及自动配煤系统总的设定值、配煤比、总瞬时流量、总累计量；时间显示(年、月、日、时)。可以通过工控机PC对S7400PLC软件维护和内部参数设定、系统校称、以及对各回路运转参数的设定，显示器能显示出故障来历及处理措施。对各种检测参数进行定时、随机打印；自动生成班产、日产、月产等统计报表。3、焦化工程ControlLogix PLC控制系统，应完备煤、筛焦，地面除尘站设计规范所规定技术要求。3.1、诊断功能：维护人员能够利用维护画面方便地进行整个系统的维护工作，这些画面上能方便地观察到整个系统的状态，系统故障位置及故障原因，并能指导维护人员完成整个系统的维护工作。维护画面至少应包括下列类型：l 系统诊断画面l 系统维护画面l 系统软件运行状态画面l 系统硬件状态画面3.2、测试功能：测试功能和运行状态可手动切换，在测试状态下，可对模拟量和数字量输出卡件各通道输出值人工给定，便于调试现场执行机构和检查电磁阀、继电器等开关装置的逻辑状态；可对模拟量和数字量输入卡件各通道输入值人工设定，便于对组态参数进行整定以及判断画面显示、逻辑关系是否正确等。3.3、 硬件配置：ControlLogix PLC控制系统硬件总成套、总集成，其中包括由隔离栅、24VDC电源、UPS电源等的系统成套和集成，满足设计规范要求，来实现系统配置的最优化。成套机柜采用威图款式的产品，具体要求如下：l 机柜尺寸：按定货设备表l 颜色：浅灰色l 安装方式：并排安装l 机柜开门方式：前后开门、带锁l 进线方式：机柜底部进线3.4、系统技术规范：a) 环境要求：i. 工作温度：0o 60oCii. 储存温度：-40o 85oCiii. 相对湿度：5%- 95% 无冷凝iv. 抗振动：10 150Hz 5.0G最大峰值加速度v. 工作抗冲击：30G峰值持续11秒vi. 存储抗冲击：50G峰值持续11秒vii. 机构认证：国家安全认证、CCC、CE、TUV SIL2安全认证3.5、工程师站功能：工程师站负责系统组态和系统调试及系统维护，它也可以作为操作员站来使用，操作系统采用微软的Windows2000服务器版，具有一体化软件编程环境和全局数据库。支持组态点中文描述输入及显示；支持中文报表。工程师站被设置在主控室内。3.5.1、 工程师站硬件配置工业PC计算机：选用研华工业控制计算机作为工程师站，其技术参数如下：主频：PIV2.8GHzRAM： 512M硬盘：80GB软驱：3.5，1.44MB光驱：40倍速光驱128M显存CRT：21纯平彩显，最低分辨率12801024，（菲利普）。标准键盘，鼠标ETHERNET 网卡（100M）音箱 3.6、系统软件 Win2000 系统软件（服务器版） Microsoft Office办公软件控制系统软件包括:RSLOGIX5000软件CITECT SCADA组态软件软件的功能说明RSLOGIX5000软件用于对1756L55M13控制器进行组态、逻辑编程，编程语言为梯形图编程方式。其内置的功能块可以提供过程控制所需要的所有控制算法，来完成顺序控制功能。监控软件Citect为整个工厂的所有控制和监视需求。Citect具有独特的“可伸缩结构”，并且可以快速安装及易于管理。Citect是基于Windows平台上的工业软件系统。3.7、 PLC系统3.7.1、 PLC主要安装设备 每个PLC系统机柜内配置以下主要设备与附件：中央处理单元(CPU)，L55M13处理器；通讯模块，CNBR卡件；过程I/O卡件；连接现场信号的接线端子；电源装置各种接线,相关附件及机柜散热装置；3.7.2、 PLC系统的功能： 系统处理器L55M13,CPU采用摩托罗拉工业级芯片,内存容量为1.5M。处理速度为5ms,50ms,100ms,到2s。a) 常规控制功能具有丰富的常规连续控制与运算功能模块(内部仪表)，通过有关功能模块的组合,可实现各种控制功能。b) 顺序逻辑控制(SEQUENCE)功能 具有很强的顺控功能。c) 数据采集功能 PLC系统能对大量非控制的过程变量进行采集、处理和分配；PLC控制系统采用的IO卡件，全部带有微处理器芯片，现场输入的信号在卡板上进行量程的整定，信号特性的设置，A/D转换，这就大大降低了处理器的负荷。d) 全部卡件都具有带电插拔功能及故障报警功能。e） PLC系统具有在线组态和调试功能。f） PLC系统具有CONTROL NET网络冗余功能。g） 为满足用户离线组态的要求，罗克韦尔自动化可以提供系统仿真软件。在离线方式下，进行系统组态及功能调试仿真。3.8、 操作员站3.8.1、 操作员站功能及配置要求操作员站用以实现人机对话，进行工艺设备运转操作、工艺参数设定、运转状态监视、工艺流程显示、趋势曲线功能、报表功能、操作安全功能以及故障报警处理等功能。通过操作员站可以完成PV，SP，OP值的显示及操作，PID参数的整定等功能。系统提供报警功能包括系统报警及过程报警。系统报警实现对控制系统本身产生的报警显示和管理（如IO卡件故障）；过程报警可以实现对各种回路参数的显示及管理。为了保证其安全性，操作员站可以设置不同的安全等级，使用用户名及密码方式进行功能之间的转换。3.8.2、操作员站技术参数操作员站选用 研华工业控制计算机 5台。配置如下：CPU：PIV2.8GHz内存：256MB硬盘：80GB1.44MB软驱40倍速CD-ROM . 128M显存ETHERNET 网卡（100M）CRT显示器：21纯平彩显，最低分辨率12801024（菲利普）标准操作员键盘，鼠标. 音箱3.8.3、操作员站软件操作员站软件包括：Windows 2000 （专业版）CITECT SCADA客户端软件3.9、 ControlNet网络控制网通讯采用确定性的通讯协议，罗克韦尔标准ControlNet同轴电缆用于工厂控制室和I/O室冗余ControlNet连线。3.10、 ETHERNET网络光纤用于工厂操作站之间的连接。3.11、 供电要求220VAC，50HZ。3.12、 系统接地3.12.1、通常场所接地电阻= 4 欧姆，危险场所接地电阻=8A WG 的铜制导线；4、装煤除尘、出焦除尘系统概述焦化配套地面除尘系统，装煤除尘：装煤除尘采用导烟除尘车，依靠地面站的风机抽吸吸尘孔冒出的烟尘，掺混冷空气后，经集尘干管送到地面站除尘设备进行净化处理。推焦除尘：在拦焦机上带有大型集尘罩，该集尘罩与地面站除尘设备之间用一条固定于焦侧的水平干管连接，通过干管将抽吸的烟气送到除尘设备处理净化后排放。41、装煤除尘、出焦除尘工艺过程简述焦化污染产生于焦炉的出焦时的推焦过程，装煤时的炉门打开过程和熄焦过程中，主要是含有焦油类物质的煤气和粉尘。就污染程度而言，装煤污染大于出焦污染，出焦污染大于熄焦污染。本文讨论装煤除尘、出焦除尘地面站系统设计：装煤除尘、出焦除尘开启后，风机处于低转速，非常阀处于开状态。出焦信号到来后，关闭非常阀，风机提到高转速，由导焦车吸气罩吸人烟尘，经冷却器冷却后，进入袋式除尘器净化，净化后的气体排人大气。装煤信号到来后，打开管道切换阀，关闭非常阀，风机提到中速，烟尘的处理同出焦。装煤结束后，启动脉冲控制仪进行反吹，启动仓壁震动器将布袋灰尘震下，由排灰阀排除到刮板输送机，又经斗式提升机送至粉尘仓，由汽车定时外运。 42、装煤除尘、出焦除尘系统组成简述 装煤除尘、出焦除尘系统由主风机，主风机人口阀，偶合器，非常阀，管道切换阀，蓄热式冷却器，粉尘仓，2台刮板运输机，1台斗式提升机，12个脉冲袋式除尘器和连接管道等部分组成。其中每个脉冲袋式除尘器对应有1个脉冲控制仪，1个仓壁震动器，2层气动排灰阀。主风机有高，中，低三档转速，对应偶合器的高，中，低三档位置来控制。非常阀是混风装置，在风机为低转速时打开。管道切换阀是煤气切换阀，在装煤过程中打开。4.3、计算机控制系统的硬件组成 企业系统Ethernet 工程师站 操作员站 ControlLogix 自动化平台ControlNet 控制部件 图1装煤、出焦系统拓扑图4.3.1、 信号处理功能实现对数字量的输入，输出和模拟量的输入，输出的处理。 4.3.2 、控制功能实现各设备的顺序逻辑控制，对系统的选择，切换，起点，终点的确定及对系统的运行进行控制和管理。4.3.3、 其他功能料仓监视功能：对料仓料满状态监视。4.3.4 、计算机控制系统的软件功能计算机软件是以Windows 2000为平台，采用RSLogix 5000 组态/编程软件，监控软件CITECT SCADA来实现以下功能。控制级由ControlLogix控制系统构成，其硬件设备配置如下；设有一主一从两个站，其中除尘地面站为主站，出焦站为从站，每站配一台工控机，两台工控机互为冗于，操作台、打印机、PLC机柜、UPS电源等硬件设备如图l所示：其中主站PLC控制柜有三个机架筛焦从站设两个机架。主站配有CPU模块，I/O接口模块，电源模块，21个数字量输入模块，6个数字量输出模块，2个模拟量输入模块，1个模拟量输出模块。操作站工控机有两台，两台工控机之间和两个CPU之间通过通讯电缆连接，打印机用来打印报表和报警。操作站设于地面站中控室，以便于集中控制。CRT画面显示功能：实现生产过程流程画面，操作画面，设定，报警等画面。通信功能：实现与上位机，PLC之间的通信。打印功能：打印报表，报警。报警功能：设定优先级，实现事故报警。 5、除尘系统PLC编程按照功能分类的思想，将程序分为四个部分。5.1、 系统启动由于除尘只有一种方式，只须按工艺流程，实现设备的循环启动。在启动之前，首先判断模拟量条件和启动三条件是否满足，是则发出启动指令。因为偶合器是模拟量控制的，因此在程序中采用直接输出模拟量的方法去调节风机转速，根据需要标定高，中，低三档转速。一旦调好转速，则输出的模拟量不再改变。在出焦过程中风机处于高速，装煤过程中风机处于中速，其余时候风机处于低速。流程如图3所示。 52、 集中停止正常手动停止或某些轻度故障自动停机的方式。先停主风机，经过一段时间后，停脉冲控制仪，仓壁震动器，排灰阀，刮板运输机。当所有设备处于停止状态时，系统就处于停止状态。此时应注意将偶合器降至低位，关闭主风机人口阀，打开非常阀，作为下一次系统启动的三个先决条件。 53、 一起停止紧急手动停止或某些重故障自动停机的方式。当系统出现紧急状况时，采用此种停止方式，可以很快使系统处于停止状态。 5.4、 模拟量处理由于除尘系统存在大量模拟量，且模拟量要不论系统启动与否一直处于监视状态，因此单独划为一块。偶合器的位置判断也在此功能中。5.5、RSLogix 5000 组态/程序编制由于PLC程序集中于设备控制功能，要实现全面的自动控制功能，良好的人机界面，采用 RSLogix 5000组态的上位机需要编程如下几个部分： 5.5.1、 画面：实时监视，方式选择，模拟量显示，控制系统起停，提供各种查询窗口。 5.5.2、 报警：归档报警变量，实现报警查询和实时报警。 5.5.3、 历史：归档过程变量，实现设备起停时间查询。 5.5.4、 报表：实现报警报表和设备开停时间报表的导出保存和打印。 6、结束语焦化备煤、筛焦、除尘地面站控制系统投入运行以后，完全实现工艺控制自动化，对企业来说从生产数据管理到提高生产效率都启到非常良好的效果，特别是减轻员工劳动强度提高工作效率，改善工作环境，提高配煤准确率，提升焦炭产品质量方面都启到了绝对性作用。计算机两级过程控制除尘地面站系统，具有良好的控制性能，友善的人机界面，适合广泛应用于焦化厂备煤、筛焦、除尘地面站推广。 作者：王野，男，39岁，黑龙江建龙钢铁有限公司焦化厂主管工程师，联系电17恫甚秸饲仇碗古丢涉喇七疽绅赛弟攒赠冉震噬杂斗咙栈帮匆氟深腮酶帖瑞轮速社蜘厂萨墟畔搞镜嘶禁贷鹰嘉匪贫炙叼戊