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PLCPLCPLCPLC 人机界面及其在制氮设备中的应用人机界面及其在制氮设备中的应用人机界面及其在制氮设备中的应用人机界面及其在制氮设备中的应用 关键词关键词关键词关键词 制氮设备 摘要 PLC 人机界面及其在制氮设备中的应用 随着我国自动化控制水平的不断提高 PLC 可编程序控制器 文本显示器 触摸屏已广泛应用于各行各业 现将它们作一简单介绍 并阐述其在制氮设备中的应用 一 可编程序控制器 在自动化控制领域 PLC Programmable Logic Controller 是一种重要的控制设备 PLC 具有通用性强 使 用方便 适应面广 可靠性高 抗干扰能力强 编程简单等特点 目前 世界上有 200 多厂家生产几百个品种 PLC 产品 例如 美国 AB 德国 siemens 日本三菱 Omron 施耐德 GE 等 在 PLC 应用方面 我国是很活 跃的 应用的行业也很广 例如钢铁 机械 冶金 食品 饮料 包装 汽车 石化等行业 从结构上分 PLC 分为固定式和组合式 模块式 两种 固定式 PLC 包括 CPU 板 I O 板 显示面板 内存块 电源等 这些元素组合成一个不可拆卸的整体 模块式 PLC 包括 CPU 模块 I O 模块 内存 电源模块 底板 或机架 这些模块可以按照一定规则组合配置 CPU 是 PLC 的核心 起神经中枢的作用 每套 PLC 至少有一个 CPU 它按 PLC 的系统程序赋予的功能接收并存 贮用户程序和数据 用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据 并存入规定的寄存器中 同时 诊 断电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等 进入运行后 从用户程序存贮器中逐条读取指 令 经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号 去指挥有关的控制电路 CPU 主要由运算器 控制器 寄存器及实现它们之间联系的数据 控制及状态总线构成 CPU 单元还包括外围 芯片 总线接口及有关电路 内存主要用于存储程序及数据 是 PLC 不可缺少的组成单元 CPU 速度和内存容 量是 PLC 的重要参数 它们决定着 PLC 的工作速度 IO 数量及软件容量等 因此限制着控制规模 PLC 系统的其它设备 1 编程设备 编程器是 PLC 开发应用 监测运行 检查维护不可缺少的器件 用于编程 对系统作一些设定 监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工作状况 但它不直接参与现场控制运行 小编程器 PLC 一般有手持型编程器 目前一般由计算机 运行编程软件 充当编程器 2 人机界面 最简单的人机界面是指示灯 按钮等 目前液晶屏 或触摸屏 式的一体式操作员终端应用越来越广泛 由 计算机 运行组态软件 充当人机界面非常普及 3 输入输出设备 用于永久性地存储用户数据 如 EPROM EEPROM 写入器 条码阅读器 输入模拟量的电位器 打印机等 目前 国内 PLC 市场仍以国外产品为主 主要是采用德国 Siemens S7 200 系列 S7 200 系列销售突破 10 万台 Profibus 全球节点超过 1000 万 它在 PLC 市场领域中占有率相当高 根据工艺的要求 系统控制功能特点 用户的需要及变压吸附和再生的技术要求 确定分子筛吸附 再生 均压等各阶段 的时间 用梯形图或指令语句方式编辑 PLC 控制程序 控制各阶段阀门的开关状态及有关相应的报警 如 纯度 碳位报 警等 如用户需要在线显示 修改参数 如纯度 压力 流量 温度 露点等 及提供预留给用户标准信号 如电流信 号 4 20mA 作 DCS 系统 如需要在线显示 修改参数要增加模拟量扩展模块与显示部分 文本显示器 TD200 或触摸屏显 示 碳位报警系统 当设备在长期使用过程中 吸附塔内分子筛逐渐下沉 当下沉到一定程度 PLC 控制系统会发出间断声光 报警 即提示用户应尽快添加分子筛 但系统仍然可继续运行 报警同时存在 这时候如果用户继续使用设备 分子筛继 续下沉到另一个程度 这时制氮机会自动卸压后停机 同时发会发出连续声光报警 此时应立即添加分子筛 否则系统拒 绝工作 纯度报警系统 当产品气纯度达不到预先设定纯度值时 纯度设定值是通过二次仪表 TD200 或触摸屏进行设定的 PLC 控制系统会发出间断声光报警 并对不合格气体进行排空 有自动排空与手动排空 根据用户需求自选 若不合格气体 连续排空时间超过 1 小时 排空时间长短可通过 TD200 或触摸屏进行设置 则说明设备存在故障 不能制得合格气体 控制系统会自动卸压后停机 并发出间断声光报警 由于压力 流量 温度及露点等 电流或电压信号 这些信号是模拟信号 因此必须通过 EM231 模拟量输入模块 进行 A D 转换 然后通过 PLC 编程在 TD200 或触摸屏上显示 根据这些数据再通过 PLC 编程进行与预置参数进行比较 超过或 低于预置值将发出报警信号 报警信息详细内容可在 TD200 或触摸屏上查找 在纯化系统中通过 PLC 编程可以进行自动加 氢控制与闭环控制 通过 PLC 编程对温度进行 PID 控制 PID 控制精度高 波动小 响应快 PID 调节中 用比例环节 P 来决定基本的调节响应力度 用微分环节 D 来加速对快速变动的响应 用积分环节 I 来消除残留误差 对 PID 进行整 定时 总是先调节比例环节 然后一般是调节积分环节 最后调节微分环节 二 文本显示器 目前国内市场上使用的文本显示器有西门子 HITECH eView 台达等品牌 其中西门子 TD200 文本显示器最为普遍 它是 所有 SIMATIC S7 200 系列操作员界面问题的最佳解决方法 TD200 连接很简单 只需用它提供的连接电缆接到 CPU 22X 系列 PPI 接口上即可 不需要单独的电源 如果 TD200 与 S7 200 系列之间距离超过 2 5m 需接额外电源 背光 LCD 液晶显示 即使在逆光情况下也容易看清 TD200 具有下列用途 1 显示信息 显示最多 80 条信息 每条信息最多可包含 4 个变量 2 在控制系统中起设定和修正参数的作用 例如 改变动作 报警等的设定值 3 可以提供 8 个由用户自定义的功能键 4 提供密码保护功能 变压吸附制氮 制氧设备及氮气纯化设备中 一般均配有 TD200 文本显示器 它可以方便用户进行设备运行参数 状态查 询 并能在授权的状况下对系统参数进行适当的修改 极大地满足了用户对产品操作使用简单有效的要求 典型使用情况如下 1 显示制氮设备换热器出口气体温度 超温时自动跳出文字报警信息 2 氮气低压故障报警处理 当氮气压力低于设定值时 文本显示器有文字提示 一旦氮气压力满足条件 系统恢复正常 并对故障报警自动复位 3 超温故障报警处理 当系统由于硬件损坏而引起不正常的加温 如 SSR 固态继电器 CPU 继电器的接点 热电偶等器件的损坏而引起 这些 故障须用户特别小心注意 发现此故障应立即检查维修 故障有指示灯闪烁报警 并有文字提示 4 显示设备运行的累计时间 三 触摸屏 人机界面 Human Machine Interface 在工业控制领域 随着生产方式和技术的进步 人机交流的工具已从机械的操作杆 按钮开关和指示灯等发展到了友好的 触摸屏和信息面板等 由于人机界面 HMI 产品的应用越来越广 HMI 产品和供应商也越来越多 从技术 产品到市场等 各环节看 融操作监控 数据存取 参数修改功能于一体的 HMI 已逐渐成为一个相对独立的产业门类 目前 世界上触摸 屏的品牌很多 例如 SIEMENS OMRON 施耐德 三菱 A B 台湾 EVIEW HITECH 日本 HAKKO 富士等等 其中 PRO FACE 是世界上为数不多的 HMI 专业供应商 据有关报告显示 Pro face 在中国的 HMI 市场中表现出色 成为其中的领军品牌 Pro face 是全球著名的日本 Digital 电子有限公司的主要成员之一 公司主要产品包括 可编程触摸屏 GP 系列 ST 平板式工业计算机 PL 系列 PS 系列 图形逻辑控制器 LT 系列 GLC 系列 以及 IT 产品信息终端等各类人机界面 日本 Digital 电子有限公司成立于 1972 年 是全球 HMI 行业领袖 20 多年来以其精湛的技术 优良的品质和严格的管理 享加全球 Pro face 这一品牌已成为优质人机界面的 名展 Pro face 它以其出制的外氮 设密的备摘设计 高效的运算 能力 要出的控制体系 P 越的品质和LC的 人 令制多高端机械设备生产机商和各大型界目工程单位对 Pro face 的产 品面不及手 其其是在中的可编程触摸屏 可连接世界上 200 多个品牌 PLC 为的中提供了尽大的操作空间 上