5．5m捣固焦炉可编程序控制系统.pdf

第 3期 总第 1 5 Ll 期 2 O 0 9年 6月 机 械 工 程与自 动 化 M E CHANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0M AT1 0N NO． 3 J u n 。 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 o 0 9 O 3 一 O 1 7 6 一 O 2 5 ． 5 m 捣 固焦炉可编程序控制系统 梁淑 蓉 太原 重工股份有 限公 司 技术中心 ，山西 太原 O 3 0 0 2 4 摘要 结合 5 ． 5 m 捣固焦炉的控制要求和性能参数 ，介绍了 5 ． 5 m捣固焦炉的设备组成 、生产工艺及可编程序 控制系统的特点、功能 、构成等 。 关键词 可编程序控制器 ；人机界面 ；P r o f ． b u s总线 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B O 引言 5 ． 5 m 捣 固焦炉设备是太原重工股份 有限公司 2 。 0 7年开发 、设计和制造的新型产品。该产品运用了 6 m焦炉设 备的先进设计 结构、控制水平 。并 进行 了适 当的调整， 再结合 4 ． 3 m 焦炉设备使用中发现的问题进 行改进 ， 将 5 ． 5 m 焦炉设备 的设计 、 制造水平 推 向一个 新的高度，保证了其高质量、高效率的运行。 该焦炉具有规模大、 周转时间短等特点。由于采用 了人机界面、P R0F I B US等先进技术对工业现场设备 进行监控及 管理 。 实 现了生产过程 的可视化 ， 提高 了设 备运行 的可靠 性 。 l 捣 固焦炉设 备组成 及工艺 1 ． 1 设备 组成 该设备由装煤车、推焦车、除尘拦焦车、电机车、 导烟车 、捣 固机 、液压交换 机等组成 。 1 ． 2主要 的生产工艺流程 精煤从煤塔落入装煤车煤槽， 捣固机将落人煤机槽 中的散煤捣固成煤饼 ， 装煤车上的托煤板将煤饼装入炭 化室 内。 推 焦车将熟焦炭 推出炭化室 ， 并通 过拦 焦 车将 熟焦炭 导人熄焦 车 。电机 车牵引熄焦 车将装有 1 O O 0 C 的熟焦炭运送到熄焦塔下降温， 并送至卸焦位卸焦。导 烟 车将装 煤过 程 中产生 的含煤尘 烟气 及荒煤 气 引导 至 临近的高温炭化室， 炭化室内的高温将烟气中的有毒有 害物质 焚烧净化 。液压交换机完成煤气 、废气全 程循环 自动交换 ， 正常交换前1 mi n 可发出运行预告信号， 当煤 气压力≤5 0 O P a 时． 可实现 自动切断煤气， 焦炉停止加 热 。 2 捣 固焦 炉设备 电气控 制系统 该系统吸取了 4 ． 3 m 和 6 m 焦炉设备的控制思 路， 对其不合理的地方做了改进， 使 5 ． 5 m 捣固焦炉电 收稿 F 1 期2 O 0 8 一 l 1 一 l 3 ；修回 日期 2 9 0 l 一 1 8 作者简介梁 淑蓉 1 9 7 3 一 ． 女 ． 山西太原人． 工程师． 本科 气 系统 的可视性 、稳 定性有 了很 大的提高 。 2 ． 1 电气控制 系统 的组成 及设计 根 据 设 备 的工 况 要 求 ，选 用 了 西 门子 S 7 3 O O P I C及远程 I ／ 0控制方式，在电气室放置 S 7 3 O 0作 为主站， 在操作台放置了E T2 O 0 M 作为从站， 并在操作 台上放置人机界面 TP， 通过 P R OF I B US D P网与现场 设 备进 行 通讯 。 电气 控 制 系统 是 由 P I C、人 机界 面 、 E T2 O 0 M 组成 的三级网络拓扑结构，其通讯系统结构 框 图见 图 1 。 图 1通 讯 系统 结 构 框 图 2 ． 2 P I C可编程逻辑控 制 器 P I C是 系统 实 现 自动控 制 的核 心 ，本 系统选 用西 门子 s 7 3 O 0系列产品， 各种模块以不同的方式组合在 一 起 ， 从而使控 制系统 的设计更 加灵活 ．以满足不 同的 应 用需 求 。电源 模块 P S 3 0 7给 C P U 提 供2 4 V直 流 电 源 ；C P U3 1 5 2 D P具 有存储量 大、运行速度 快 、抗干 扰能力强和可靠性高等特性；开关量输入模块 S M3 2 1 实现开关量信号的采集；开关量输出模块 S M3 2 2 采用 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O O 9 年第 3 期 梁淑蓉5 ． 5 m捣 固焦炉可编程序控制 系统 1 7 7 继电器输 出 ． 实现 电气系统 的 自动控制 ； 司机室远程 I ／ E T 2 0 0 M 挂接在 P R 0F I B US D P总线上 ， 构成分布 式控制网络， 减少了信号线的使用量． 提高了系统扩展 的灵 活性 。 2 ． 3 人机界 面 人机界面采用西门子的触摸屏 T P，它作为整机的 监控系统， 实现系统运行状态、 故障信息的显示及报警。 触摸屏的功能如下 ①各个车辆模拟画面显示； ②故障 检测及 诊断 ， 并通 过触摸屏显示 ； ③P I C各输人 、 输 出 点的状态显示 ； ④各机构动作的模拟显示 ， 如推焦车的 推焦机构 ， 画面上显示有推焦杆 的模拟 外形及 目前推焦 杆 的位 置 ， 各限位开关 的动作情况 开、 闭 ， 工作是 否正 常等。各分画面之间可方便地进行切换或返回主画面， 操作、 调试及维护人员在 T P ／ 笔记本编程器上就可以清 楚直观地看到各个机构的运行画面。 从而了解整车运行 的现状 。 2 ． 4 P R F I B US通讯 总线 P R F I B US D P总线 是制造业 和过程 自动化 领域 中的现场总线标准。 总线系统用于一定数量的站和现场 设备单元网络的过程和现场通讯， 用于连接分布式 I ／ 如 E T2 O O M 等。其 传 输标 准 R S 4 8 5 ，传 输 速率 最 快 1 2 Mb ／ s ，电气网络可配置成总线或树形结构，最远距 离 9 ． 6 k m， 最 大 1 2 7个站点 ，协议为 P R 0F I B US D P、 P G／ 0P通讯 、S 7通讯等 。 P R0 F l B US是一种功能强大 、 开放 、 坚固耐用的总 线系统， 能满足工业现场高可靠性的通讯要求 ， 可从网 络上的任何地点进行组态、 启动和诊断，可自由选择通 讯连接的位置，便于实现和修改。S 7 3 O 0 c P U 通过 P R 0F I B US DP总线与 司机室 E T 2 O O M 进行数据 的交 换和开关量信 号的采集 。现 场总线 P R 0F l B US不 仅提 高 了数据通讯 的能力 ， 更便 于增加 分散 I ／ 通道 ， 提高 系统 的扩展 能力。 2 ． 5 操作 方式 5 ． 5 m捣固焦炉推焦车、 装煤车、 拦焦车有单元手 动控制、单元 自动控制、紧急操作 3 种操作方式 ①手 动操作由P I C控制， 有联锁条件， 顺序进行手动； ②单 元 自动操作 由 P I C控制 。 按 运行条件完成一单元动作 ； ⑧紧急操作是为车上突发故障而设置的必要的最简单 的动作 ，动作 时无联锁 。 3 捣 固焦炉设 备电气 系统 的联锁 和安全保护 为了使设备安全可靠地运行 ， 除了必要的机械保护 外 ， 电气系统的联锁和安全保护也是必不可少的。 这些 联锁 和保 护均 由 P I C控制程序来 自动完成 。编程方便 而且 安全可靠 。 3 ． 1 联锁保护 本系统的联锁保护有 ①装煤车与捣固机联锁． 装 煤车定位后方可开启捣固机 。 当捣固机工作完后， 捣固 锤完全提出煤槽且安全钩闭锁后装煤车方可走行； ②拦 焦车、推焦车的取门、清门、清框机构动作设有内部的 联锁保护，当取门、清门、清框机在后限，推焦杆在后 限 ， 推焦车才允许走行 ， 当取 门、 清 门、 清框机在后 限 ， 导焦栅在中间位置 ，拦焦车才能走行。 3 ． 2安 全 保 护 电机车与推焦车之间设置电气联锁， 电机车司机能 通知并控制推焦杆开始运行 ，并且在事故状态下刹车。 装煤车、 推焦车两侧装有激光防碰撞装置， 其检测距离 为2 0 m， 该装置 的输入 、 输 出点均由 P I C控制 ， 在2 O m 范围内可以使运行车辆减速、 停止， 有效防止了两个车 辆 相撞 ，避免 了事故 的发生。 4软件 编程及 调试 P I C可编程控制器实现了焦炉设备的 自动控制， 在硬件实现的基础上，良好的软件也是必不可少的。 采 用 S T E P 7的基本 软件 包用 于 S I MAT I C P I C组 态 和 编程。其 P I C程序采用梯形图，采用模块化设计的思 想，使整个系统层次分明，逻辑清楚，程序的可读性更 好， 更容易理解， 便于程序的编制、 调试、 修改和查错。 软 件的编程 与调试 主要包括两部 分 P I C的编程 与调 试 ，人 机界面 TP的变量组态与调试 。 4 ． 1 PI C 的编程 与调试 在编程调试 前 ，首先在 o f f l i n e状态 下进行硬件 组 态 和 参数 赋值，即先组 态 s 7 3 o O模块 ，再通 过 P R 0F I B US DP总线组态 远程 I ／ 0 各 个站点等 。组 态 可编程序控制器 时可 以从 电子 目录中选择机架 ， 并在 机 架中将 选 中的模板安排在所需要 的槽上 ， 在 向模板作 参 数赋值过程中所有可以设置的参数都是用对话框来设 置的，参数赋值向模板的传送是在 C P U启动过程中自 动完成 的 。 硬件组 态完毕 即可进 行程序结构化编程 。 将 控制任务的程序用不同的功能块 F B或 F C 进行编程， 并建立 D B块数据 区 ， 将控 制参数的设定值与显示值放 于 D B块 中 ，为 P I C与人机界面 的通讯做好准 备。 4 ． 2 人机界 面 TP的调试 在组态计算机上使用组态软件预先创建好要在 TP 上显示的图形和文本 ， 并通过数据库的调用完成设计任 务 。操作面板 可以采用 文本图形 、字符图库 、过程值 的 输入域和输出域组合及输入／ 输出域棒图、趋势文本或 图形列 表 图标 等形 式显示 来 自现 场 的信 息及仿 真 生产 过程 。 使用 TP画面观察被监控 的机 器或 系统的操 作状 态，并在过程运行中控制现场设备，修改参数变量等。 5结束 语 由于采用 了 P I ， C可 编程序控 制器 和人机界 面 T P 进行控 制 ， 极大地提 高了捣固焦炉的可视化程度 ， 便 于 维修人员快速发现故障， 解决生产中的问题。目前该产 品已有多套投入运行， 产生了较好的经济效益， 深受用 户好评 。 参考文献 [ 】 ] 西 门子 中国 有限公司． 深入浅出西 门子 P L c [ M] ． 北京 北京航空航天大学 出版社， 2 。 0 4 ． 英文摘要转第 1 7 9页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 O O 9年 第 3期 机 械 工 程 与 自 动 化 1 7 9 液压元件在加工和装配过程中必须清洗干净 ， 系统 在组装后、运转前应进行全面彻底的清洗。 3 ． 3 使液压 油在 工作 中保持 清洁 液压系统应保持严格的密封 ， 防止空气、 水分和各 种固体颗粒的侵入。 可采用密封油箱和在通气孔上装设 空气滤清器等方法 ， 并经常检查、 定期更换密封件和蓄 能器中的胶囊。 3 ． 4 及 时更换 液压油 ． 液压系统油液的更换一般采用以下方式 1 定期更换。 般每隔 2 O 0 0 h ～4 O O 0 h换次油。 2 观察油样 靠经验 判断是 否换油 。表 1中列举 了一些根据外观和气味对液压油污染程度进行判别与 处 理 的方法 。 表 1 液压油污染程度的判别与处理措施 外观 气味 状态 处理措施 颜 色透明 正常 良 照常使用 透明但颜色变淡 正常 混入别种油液 捡查粘度． 若符合要求可继续使用 变成乳 白色 正常 混入空气和水 分离除掉水分． 或半换或全换油 变成黑褐色 有臭味 氧化变质 全部换油 透明而有小黑点 正常 混入杂质 过滤后使用或换油 透明丽闪光 正常 混入金属粉末 过滤或换油 3 按照规定的油液使用期限、根据化验结果科 学 地确定是 否换油 。一般从 回油管 路的 回油 过滤 器上 游 提取一个 具有代 表性 的油 样 。并 将之送往 具有 资格 的颗粒计数实验室检验，以确定油样是否符合指定标 准 。如果油样 符合指定 标准 。只需定期 检查 油液 和过 滤器的性能 ，并加以定期维修保养便可；若报告结果 不符合 目标值，就需要采取纠正措施 ，如更换更精细 的滤芯或增加滤壳等。 液压油的污染程度及能否使用，必须有一个标准 和检验 方法 。 目前我 国还没有 统一 的换油指 标 ，可参 考其它国家根据实际情况制定的换油指标。国际上多 采用 NAS 美国宇航标准分级 和 I S 0 国际标准化组 织 发布的污染度标准。例如污染度等级代码为 1 8 ／ 1 5的液压油， 表示该液压油每毫升 内不小于5 m的颗 粒数在1 3 O 0 ～2 5 O O 之间，不小于1 5 m的颗粒数在 1 6 O ～3 2 O 之间。 为了定量描述和评价工作介质的污染 程度，I S 04 4 0 6 标准中规定了污染度等级标准。 需 注意 的是 更换新 油前油 箱必须 先清洗 一次 。 3 ． 5采用合适 的滤 油器 对一些重要的回路采用高精度滤油器，并定期检 查 和清洗 滤油器 。 3 ． 6 控 制液 压油的 工作温度 液压油的工作温度过高不但对液压装置不利，而 且 也会加 速液压 油的老化 变质 ，缩短 其使用期 限 。一 般 液压 系统 的工作 温度最 好控 制在 6 5 C以下 ， 机床液 压系统则应控制在 5 5 C以下 。 参考文献 [ 1 ] 雷天觉． 新编液压工程 手册[ M] ． 北京 北 京理工大学 出 版社。 2 O O 3 ． [ 2 ] 左健 民． 液压 与气 压传动 [ M] ． 北京 机 械工业 出版社 ， 1 9 93 ． [ 3 ] 李芝． 液压传动[ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 8 ． C0 nt r 0 l 0 v e r H v dr a u l i c oi l P0 l l u t i 0 n LU0 Ro n g 。 CHEN W e n x i a n g 。 ， LI Qi h u i 1 ． Th r e e Go r g e s Vo c a t i0 n a l C0 l l g e 0 f El e c t r i c P o we r ． Yi c h a “ g 4 4 3 O o o． Ch i n a； 2 ． Ge z h o u b a Gr 0 u p． Yi c h a n g 4 43 o o 0． Ch i n a Abs r a c t h i s a f a c t t ha t mo s t of h yd r a u 1 i c s y s t e m f a i 1 ur e s a r e c a us e d by pol l u t e d hy d r a ul i c oi l ． Th e on1 y wa y t o s ol ve t h e pr ob l e m a nd gu ar a nt e e r {1 e n 0r ma l op er a t i on 0 f hy dr a ul i c e 【 l u i p me nt i s t o f i nd o ut wha t ha s c au s e d t he f a i l ur e s a nd t a ke e f f e c t i v e he a s ur e s a c c or di ng 1 y ．As hy dr a ul i c s ys t e m s ha v e be e n wi de l y a pp l i e d， t he pr ot e c t i on of t he hy dr a ul i c oi l f r om po l l ut i o n s h oul d b e pa j d mo r e a n d n 1 o r e a t t e nt i O n． Ke y wOr ds hy dr a u{ i c oi l ； p onut i on； pr O t e c t i on 一 - _ - 一 _ 一 一- 一” “ 一一 - 一一 一一 - 一 _“ - 上接 第 1 7 7页 Pr 0 g r a m ma b l e L0 g i c a l C0 n t r 0 l S y s t e m 0 f t he 5 ． 5 m Ta m p i n g C0 ke oV e n LI ANG S hu r Ong Te c hn i c a l Ce n t e r o f Ta i y u a n He a v y l n d u s t r y Co ． Lt d．， r r a i l a n O 3 O O2 4． Ch i n a Ab s t r a c t Co n l b i n i n g wi t h c o n t r o I d e H 1 a n d a n d f u n c t i o n p a r a me t e r s 0 f t h e 5 ． 5 m t a mp n g c o k e o v e n， t hi s p a p e r ma i n l y i n t r o d u c e s t h e d eV i c e c 0mpos i t i o n a n d wor k i ng pr oc e s，a nd di s c us s e s t he p r o gr a mmab l e l o gi c a l c o nt r o l s ys t e m’ s f e a t ur e s，f unc t i o ns an d c o ns t r uc t i on． Ke y wor ds PLC； HM I ； Pr of | b u s DP 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m