洗煤厂重介系统PLC监控的设计与研究.pdf

第 3期 总第 1 4 8 期 2 0 0 8年 6月 机 械 工 程 与自 动 化 MECHANI CAL ENGI NEERI NG AUT0MAT1 0N No． 3 J u n ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 0 8 0 3 0 1 5 1 0 3 洗煤厂重介 系统 P L C监控 的设计与研究 张照薪，李铁鹰 太原理7 - 大学 信 息7-程学院 自动化系 ，山西 太原0 3 0 0 2 4 摘要 该重介系统 的控 制是基 于西门子公司 S 7 3 0 0的 P L C和 Wi n C C组态 的软硬件平 台进行开发和设计的 。 整个系统采 用一个中心控制站来实现设备状态和生产数据 的采 集与处理 ，同时使用两台上位机对现场情况进 行 实时和同步监 控 。 该系统改革 了传统的洗煤模式 ， 实现 了重介 系统从 有人生产到基本无人生产 的飞跃 ， 达到 了洗煤生产线 的 自动化控 制要 求 ，节约 了成本 ，提高 了效率 。 关键词 重介 系统；P L C；密控系统；密控算法 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 在工业生产必需的能源领域中，煤的种类、质量 与品性 的重要性我们有 目共睹。各行各业 中尤其是 国 家命脉如电力、钢铁和冶金行业 ，对种煤提炼和筛选 的指标要求很高 ， 因此这就增加 了洗煤和选煤的难度。 随着工业 自动化技术的 13益提高，传统的靠人为经验 以及人为对讲联络的洗煤模式已经不能满足工业发展 的需求 ，严重延缓 了行业发展的进程 。因而工程技术 人员对洗煤的控制模式进行 了大胆改革和创新 ，利用 计算机技术、通信技术和传感器技术对洗煤的 自动生 产线进行 了精心的设计与研究，根据工艺流程和控制 要求并结合控制算法，设计出了生产线 的自动控制框 架与理论 ，给洗煤行业注入了强大的生命力。 1 工艺 流程 洗煤厂重介系统分为原煤系统、精煤系统、密控 系统 、浮选系统和煤泥处理系统。其中原煤系统是给 煤环节；精煤和浮选系统是洗煤环节；密控系统是整 个系统的核心 ， 是协调精煤和浮选系统的关键环节 ； 煤 泥处 理系统 是循 环处 理 和 回收利用 的收 尾环 节 。 2 监 控 系统介 绍 该监控系统设计为 3个层次现场级 、控制级和 人机交 互级 。现 场级 实 现数据 采集 功能 ，控 制级完 成 数 据处 理功 能 ， 人机交 互级 完成 数据 显示 和 管理功 能 。 根 据现 场和集 控 室 的需 要 ，人机 交互 级 同时使 用 2台 工控机进行监控 ；控制级使用 S 7 3 0 0 P I C作为数据 处理站 ；现场级则是利用现代传感器技术和仪表技术 将获得的数据输送给 P L C处理站和上位机 ， 然后接收 P I c计算整合后输 出的数据或上位机命令通过执行 机构去控制现场设备 ，闭环协调整个系统 。监控系统 原理 见 图 1 。 l M 6l 图 1 监 控系统原 理图 2 ． 1 人 机 交互级 上位机采用研华工控机 ， 内置 C P 5 6 1 1 通讯卡 ， 通 过 P r o f i b u s总 线通 讯 电缆 ，采 用 MP I 或 P RO F I B US 协议 来实 现与 P I C控 制 站的 通讯 ， 实 时显示 数据 和监 控 系统 。 2 ． 2控 制 级 P I c控制站根据现场设备需控制的 i ／ o点数 以 及模拟量个数选择系统结构为 3个机架 ，即 1 个主机 架和 2个扩展机架， 它们分别通过接 口模块 I M3 6 0和 I M3 6 1实现通讯 ，通过 硬件 组态软件来确定硬件架 构 ，开关 量通 过 中继 隔离进 入 P I C，模 拟量 来源 于现 场级传感器等。 收稿 日期 2 0 0 7 一 l 0 2 6 ；修 回 日期 2 0 0 8 0 1 0 3 作者简介 张照薪 1 9 8 1 一 ， 男 ， 河南商丘人 ． 硕士研究生 ， 主要从事智能控制及其 自动化的研究 。 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 5 2 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 0 8年第 3期 2 ． 3现 场 级 现场级主要是现场采集设备 ，如压力传感器、液 位计、磁含量计、密度计和阀门控制箱等 ，以及被控 对象的执行机构，如给煤机变频器、电动阀、皮带机 电机和调节阀电机等。 3系统 工作 方式 系统工作方式决定了整个系统 的运行方式，工控 人员根据工艺要求设计了下面几种工作方式 1 就地 主要用于设备的检修 ，或在系统不正 常的情况下使用。这种工作方式下设备之间没有工艺 上 的连锁 关 系 ，现 场启动 或停 车 。 2 连锁 由集控室控制，设备之间有工艺上的 连锁关系，必须按顺序启动或停车 。 3 集控 由集控室控制 ，每个子系统之间有工 艺上的连锁关系，先启动煤泥处理系统 ，然后浮选系 统、精煤系统 、原煤系统 ，自动停车则顺序相反。 4密控 系统 4 ． 1 系统 原 理 该系统是以合格介质的控制为核心的，是整个重 介系统的控制焦点 ，它涉及到循环介质密度、磁性物 含量 、煤泥含量、旋流器入 口压力和原煤灰分值等参 数之间的相互协调 ，影响着洗煤 的质量。密控系统原 理见 图 2 。 4 ． 2 密控算 法及 S T L程序 根据洗煤工艺的方式可知密控公式为 吾 B 号 c 1 0 0 0 。 ⋯⋯⋯⋯． 1 其 中 A为循环介质密度 ； B为磁性物含量； C为煤泥 含量。结合密控系统的旋流器人 口压力 、介质桶液位 和原煤灰分值给出了密控算法 ，通常煤泥含量和原煤 灰分值 由上位机输入给定。密控算法流程图见图 3 。 图 2 密控 系统原理 图 S TL 语句 表 程 序 如下 ／ ／ 初始化程序和读入 给定值 L M W l 0 0 T M D 2 0 0 L M W l O 2 T M D 2 0 4 L M W l 0 4 T M D 2 0 8 L M W l 0 6 T M D 2 l 2 L PI W 5 4 4 T M D 3 0 0 L PI W 5 6 0 T M D 3 0 4 ／ ／ 调用灰分调节和补水程序 图 3 密控算法流程 图 CALL FCl CALL FC2 ／ ／ 比较压力值和磁含量值 L M D 2 0 0 L M D 3 0 0 一一 D M 0 ． 0 L M D 2l 2 L M D 30 4 D M 0 ． 1 ／ ／ 调用压力和磁含量调节程 序 AN M 0 ． 0 CALL FC3 AN M 0 ． 1 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 0 8年第 3期 张照 薪，等洗煤厂 重介 系统 P L C监控的设计与研 究 1 5 3 CALL F C4 ／ ／ 5秒到和压力、 磁含 量调节 结束跳转 到计算 程序 A T 0 A T 1 A M 0 ． 0 A M 0 ．1 J C c a s l M D 2 1 2 M D 2 1 6 M D 4 O O M D 4 0 0 M D 2 2 0 M D 4 0 4 M D 2 0 8 M D 2 2 4 M D 4 0 8 M D 4 0 8 M D 2 2 8 M D 4 1 2 M D 4 1 2 M D 4 0 4 M D 4 1 6 L M D 4l6 T P QW 5 7 6 5 硬 件组 态及 Wi n C C应 用 1 利用 S I E ME NS S t e p 7进行硬件组态和编程 ， 其组态架构见 图 4 。 设置 C P U 型号、模块的 I ／ O功能 等， 然后再将其下载至 P L C， 紧接着进行通讯设置 ， 设 置 站 号和通 讯协 议 ，最 后 在线运 行 调试 。 2 地址 分配 表 。 为 了方便 编程 和对 照设 备地 址 ， 这 里给 出 了对 应机 架模 块 的 开关 量 i ／ o 地 址 和模 拟 量 I ／ O 地址 ，见 表 l 。 3 Wi n C C组态 软件 是 S I E ME NS公 司开发 的服 务于客户机或服务器的人机交互软件 ，是与 S t e p 7配 合使用的。我们在该系统中运用其开发了系统监控总 画面和 6 个子监控画面， 其实时性和动态效果都不错 ， 完 全 能够满 足洗煤 生产 线监 控 的要求 。 6结束 语 该监控系统只是针对此类洗煤工艺所设计的一种 控 制 方法 ，由于洗 煤工 艺 的多样 性 ，很难做 到控 制 方 法 的普 遍性 和通 用性 。 目前 ，该 系统 已经 投产 ，运行 良好 ，能够满足洗煤生产线的工作要求。只是该控制 系统欠 智 能化 和思 考 自适应 的能 力 ，这正 是我们 工控 人员需要继续探索、发展和创新的地方。 图 4 硬件组态 画面 表 1 开关量和模拟量 I ／ o地址 机架号 槽号 I 地址 Q地址 O 4～ 1 1 O ～ 2 9 1 4～ 9 3 2 ～ 5 3 1 1 0～ 1 1 5 6 ～ 6 1 2 4 ～ 5 6 4～ 6 9 2 6 5 4 4 ～ 5 5 9 2 7 5 6 0 ～ 5 7 5 2 8 57 6 ～ 5 91 参考文献 [ 1 ] 张运 刚． 从容 入 门到精通 西 门子 S 7 3 0 0 ／ 4 0 0 P L C技 术 与应用 [ M] ． 北京 电子工业出版社 ， 2 0 0 7 ． F 2 3 周海 ， 刘锴 ． 深入 浅出西门子 S 7 ～3 0 0 P L C E M ． 北京 北 京航空航天大学 出版 社 ， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 徐科 军． 传 感器与检测技术 [ M] ． 北京 电子 工业出版社 ， 20 0 4． E 4 ] 书昆哲． 深入 浅出西门子 Wi n C C V6 ． O [ M] ． 北京 北京 航 空航天大学 出版社 ， 2 0 0 4 ． De s i g n a n d Re s e a r c h 0 f PLC M o ni t o r i n g a nd Co n t r o l l i n g i n t h e H e a v y m e d i u m S y s t e m 0 f Co a l W a s h e r y ZHANG Zha o x i n， LI Ti e y i ng Au t o ma t i o n De p a r t me n t ， Co l l e g e of I n f o r ma t ion En g i n e e r i n g， Ta i y u a n Univ e r s i t y o f F e e h n o l o gy ， Ta i y u a n 03 0 02 4， Ch i n a Ab s t r a c t The c o nt r ol o f t h e h e av y me di um s ys t em i s de v e l o pe d an d de s i g ne d o n t he b as i s of s of t war e an d ha r dwa r e p l a t f or m b el on gi ng t o S7 3 0 0 PLC a nd W i n CC c onf i gur a t i o n o f Si e me ns Co mpa ny． The en t i r e s y s t e m a d opt s a c e n t r e c ont r o l s t a t i o n i n or d er t o f i ni s h c ol l e c t i on a n d di s po s a l of de v i c es ’s t a t e s a n d pr odu c i n g da t a， a nd r e al i z e s r e a l t i me a n d si mul t an e ous mo ni t o r i ng t o f i e l d c o nd i t i o ns by u s i n g t wo u pp er c ompu t er s a t t he s a me t i me ． The s y s t e m ha s r e f o r me d t he t r a di t i ona l wa s hi n g c oa l mode，a c hi e ve d t he l e ap of he a v y me di um s y s t e m f r om ma nne d pr o du c t i on t o u nma nn e d pr o du c t i on a nd me t t he au t o c ont r ol d e ma nds o n t h e pr o duc t i o n l i ne o f wa s hi ng c o al ， whi ch s yn c hr o nou s l y ha s e c o no mi z e d t he c o s t a nd i mpr ov e d t he e f f i c i e nc y． Ke y wo r d s h e av y me d i u m s ys t e m ； PLC ； d e ns i t y c ont T ol s ys t e m ； de ns i t y c ont r ol a l go r i t hm 皴 n L T L L T L T L L T L L T 算 计蛆 A 密 ∞ 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m