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施耐德电气Quantum-PLC在自动实物校验系统中的应用

施耐德电气Quantum-PLC在自动实物校验系统中的应用

2008/1/9 11:37:00
摘要: 介绍一种基于组态软件平台下,采用施耐德Quantum-PLC进行控制的自动实物校验系统。该系统已成功应用于国内很多行业,多年现场运行实践证明可靠性、稳定性较好,深受用户好评。 一、引言 当前,电厂主要通过火力进行发电,采用电子皮带秤进行煤量统计,便于控制生产成本。电子皮带秤实物校验系统主要用于对电子皮带秤进行定期实物检测,以确保电子皮带秤具有较高的动态精度,克服以前利用人工进行校准的烦琐工作量,节省大量的人力、物力和财力,从而保证生产工艺的可靠性,贸易结算的准确性,市场前景较好。我们选用在电厂应用较多的Quantum-PLC作为系统的控制核心。 二、Quantum-PLC的性能特点 (1)世界上第一个通用自动化平台,具有强大的处理能力,可满足大部分离散和过程控制。 (2)提供了IEC要求的全部5种编程方式:LD、FBD、SFC、IL、ST,将传统DCS与PLC的优势完美地结合于一体。 (3)满足用户对自动化产品高性能、简单化、模块化、开放性和低价位的要求。 (4)CPU单元可选586控制器,单机支持超过300个回路和65000点I/O,背板总线速率高达80兆。 (5)可靠性高,所有I/O模块均可带电热插拔。 (6)提供防爆的本质安全型模块和符合美国军标的表面涂敷涂层模板,能有效抵抗酸碱环境腐蚀,输出模块提供故障状态预设置功能。 (7)具有本地I/O、远程I/O和分布式I/O三种I/O方式。 (8)提供10/100M自适应TCP/IP以太网接口模块,支持光纤双环冗余。同时支持通用的网络设备,如:CISCO、Dlink、3COM、Hyes等。 (9)提供多种控制系统和仪表系统的接口模块,如:Profibus-DP、Interbus、ASCII、Lonworks、HART等接口模块。 三、系统主要技术指标 系统的最大秤量为5~50t,检定分度值为2.5~10kg,自重约13~58t,平均功耗为3~5kW。 四、系统结构组成及工艺过程 1、系统结构组成 该系统主要由工控机(内装工业控制用组态软件)、操作台(内含Quantum-PLC等)、控制柜、计量单元及机械连动机构等组成。系统结构框图如图1所示。
2、系统工艺过程 该系统主要是对现场各种状态进行集中控制,对给料输送机、犁煤器、料门、振动装置、自校机构、料道、出料输送机等进行控制。同时PLC与上位机进行通讯,并将现场的工矿传送到上位机进行集中处理,上位机将称重信息和现场工作状况等信号进行处理后传送到调度室。 五、PLC控制系统 1、系统的硬件配置 我们选用Quantum-PLC作为该系统的控制核心,系统共需23个输入点,45个输出点,同时考虑现场的可扩展性。其硬件主要配置见表1。 2、PLC控制系统实现的功能 (1)用于控制该系统与周边系统的连锁控制。 (2)用于控制系统中组砝码提升、甲和乙犁煤器就位、料门开闭、料道选择及各道输送机启停的控制。 (3)用于检测机构到达的位置。 (4)用于监控现场的异常情况,并进行报警。 (5)将系统的工作情况传送给上位机,并由上位机进行监控。 (6)通过软硬件结合,实现三级连锁控制,即“现场操作/盘控/上位机控制”。 (7)利用内部高速记数功能,根据电机参数计算出合理的保护点,通过编程软件,实现对电机过载保护。 (8)用于对系统周围设备的连锁控制。 3、PLC控制系统的软件设计 根据系统运行工矿,系统采用三级控制方式,分别为:现场、盘控和机控。一级控制优先于二级控制,二级控制优先于三级控制。正常运行时,系统处于上位机状态(即三级控制状态)。系统工作分两大步进行:首先系统与周围所有的设备脱开,即处于独立的状态,用于自身的校准。通过砝码提升机提升的砝码来检测系统本身的精度。正常工作中,砝码组脱离设备本体。当中控室发允许运行信号,料门关闭,犁煤器到位,给料输送机启动,物料运行至设备本体内,一段时间后,犁煤器复位,开始自动计量,计量完毕,料道打开,料门打开,料道对应的皮带输送机运行(输送机上装有电子皮带秤),可自动完成对电子皮带秤的自动校准。 软件选用CONCEPT2.6软件包,其主要特点为:易于使用,功能丰富,将传统DCS与PLC的优势完美地结合于一体,同时具备了强大的过程控制和离散控制功能,特别是具有软件仿真、测试功能,在实验室就可完成对系统进行调试,大大缩短了在用户现场调试的时间,节省大量的人力、物力和财力。其流程图如图2所示。
六、组态软件设计 该系统中,组态监控系统所要采集的数据主要有三类:采集智能仪表的重量、毛重、净重、超量及欠量值;采集PLC的开关量参数;采集中控室上位机有关参数。组态软件完成的主要功能有:采集现场数据,便于集中管理,并将数据传到上位机;采集现场信号,便于监视与控制;点击组态画面上相应的按钮,完成需要的工作。运行系统监控画面如图3所示:
七、系统特点 该系统集自动控制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体,具有以下特点。 (1)自动化程度高。采用当前最为流行的组态软件进行开发设计,画面逼真,组态灵活,选用Quantum-PLC及二次仪表等设备进行连接,构成有机的整体。 (2)安全性能好。充分利用PLC内部丰富的资源,从硬件和软件两方面进行双重连锁保护。 (3)可操作性好。系统设有三级控制,分别设置操作权限,只需按下操作按钮或在组态画面上点击相应按钮就能完成所需要的工作。   (4)可靠性好。采用高可靠性能的Quantum-PLC及工控机进行控制,同时采用CAD进行优化设计。   (5)可塑性强。与上位机进行通讯,并将数据传送给上位机进行处理,并可通过PLC的裕量接口与外围设备进行联络,保证现场的设备都能准确完成所需的功能。 八、结束语 该系统采用技术先进、性能稳定的Quantum–PLC作为主要控制核心,同时系统采用较先进的新传感器技术,自动控制技术和微机控制技术,通过用户多年现场的使用情况来看,系统的可靠性好,操作简单,维护方便,计量精度高,为企业创造良好的经济效益,并已开始在冶金、化工等行业进行推广。
作者简介 张兄华,男,毕业于山东科技大学,高级工程师,主要从事自动化方面研究,研究课题为“工业自动衡器及过程控制”,现已发表科技论文三十余篇,获国家实用新型专利4项,科研成果2项。 e-mail:xionghuazh@163.com
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