現(xiàn)場(chǎng)總線在焦?fàn)t自動(dòng)配煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　故障報(bào)警界面─對(duì)于自動(dòng)配煤中的一些重要的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警和自動(dòng)生成故障記錄表，并根據(jù)設(shè)備的故障性質(zhì)，系統(tǒng)自動(dòng)診斷并采取相應(yīng)的處理，故障診斷報(bào)警內(nèi)容包含：稱重傳感器故障、測(cè)速單元故障、負(fù)荷率過載、速度上下限、流量上下限、缺料、皮帶斷裂/跑偏、網(wǎng)絡(luò)故障、偏差超限、電機(jī)過流/缺相/欠壓/過壓/短路等信息。

　　趨勢(shì)與統(tǒng)計(jì)界面─實(shí)時(shí)顯示主要變量的變化趨勢(shì)并形成歷史記錄，供今后可以查找過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對(duì)各臺(tái)給料機(jī)的歷史趨勢(shì)數(shù)據(jù)比較，進(jìn)而可以為配比統(tǒng)計(jì)分析提供依據(jù)，從而進(jìn)一步預(yù)測(cè)和提高焦炭的質(zhì)量。

　　流程監(jiān)控與操作界面─實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中各設(shè)備的順序邏輯控制和系統(tǒng)協(xié)同操作運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)工藝流程的需求來確定運(yùn)行方式、選擇流程控制模式和相應(yīng)配方。系統(tǒng)操作根據(jù)控制方式可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)，根據(jù)操作地點(diǎn)可分為現(xiàn)場(chǎng)就地操作、控制室操作、上位HMI集中操作，從而覆蓋整個(gè)焦化配煤的工藝要求。

　　其它如系統(tǒng)調(diào)試工具、網(wǎng)絡(luò)通信管理等界面主要為系統(tǒng)診斷、調(diào)試、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)分析、網(wǎng)絡(luò)SNMP管理時(shí)所使用，限于篇幅就不再詳述了。

　　5.變頻器驅(qū)動(dòng)的選型及參數(shù)設(shè)置

　　基于綜合因素的考慮，本次配煤皮帶/圓盤給料機(jī)驅(qū)動(dòng)單元選用SIMOVERT MASTERDRIVES全數(shù)字多功能技術(shù)的電壓源型變頻器SIEMENS 6SE70，該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、適合于惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、可靠性高、輸出紋波小、32位CPU全數(shù)字控制、故障自診斷處理、電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辨識(shí)、組態(tài)功能豐富等特點(diǎn)，其功率單元采用IGBT組件，具有良好的驅(qū)動(dòng)性能，同時(shí)具有強(qiáng)大的通訊功能，其驅(qū)動(dòng)通訊可以分為四種協(xié)議：Profibus-DP、USS、CAN、SIMOLINK。本例中是選擇CBP2通訊板來實(shí)現(xiàn)Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊控制。

　　MASTERDRIVES 6SE70變頻器部分參數(shù)設(shè)置如下：
四、系統(tǒng)控制功能

　　1.稱重測(cè)控單元功能

　　稱重測(cè)控單元擔(dān)負(fù)著整個(gè)配煤的煤量采集計(jì)量作用，也是整個(gè)配煤系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，其控制核心為CFC-200儀表，它是集調(diào)節(jié)與演算為一體的多功能控制器。它主要完成負(fù)荷、流量、累積量的采集，CFC-200儀表通過Profibus-DP接口與西門子PLC溶合為一體，達(dá)到數(shù)據(jù)無縫、透明共享的預(yù)期效果。

　　2.PLC實(shí)現(xiàn)的功能

　　實(shí)現(xiàn)各臺(tái)配煤給料機(jī)的流程啟動(dòng)和停止;故障診斷報(bào)警;倉料位、圓盤電機(jī)、給料皮

　　帶電機(jī)的流程連鎖和逆向啟動(dòng)、順向停車的順序控制;各臺(tái)設(shè)備/各工藝段之間的安全連鎖;各變頻器的頻率給定和速度控制;總配比流量的在線調(diào)整等功能。PLC按工藝要求完成系統(tǒng)的四種控制方式（現(xiàn)場(chǎng)就地控制、單臺(tái)手動(dòng)控制、單套聯(lián)動(dòng)控制、全自動(dòng)控制）;另外，S7-300PLC作為Profibus-DP的網(wǎng)絡(luò)主站，起著整個(gè)系統(tǒng)的控制核心作用，是確保系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的協(xié)同運(yùn)行的前提條件，并完成與上位機(jī)交換系統(tǒng)的所有過程參數(shù)和數(shù)據(jù)的任務(wù)。

　　3.上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能

　　實(shí)現(xiàn)煤料配合比例工藝流程的自動(dòng)監(jiān)控;管理生產(chǎn)過程參數(shù)和狀態(tài);處理反映各種過程報(bào)警和歷史報(bào)警;瀏覽各實(shí)時(shí)/歷史趨勢(shì)畫面;生成各種報(bào)表供瀏覽/查詢/打印;建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及歸檔數(shù)據(jù)，為企業(yè)決策者提供工廠現(xiàn)場(chǎng)層實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)、曲線及統(tǒng)計(jì)分析表。利用WinCC中的C語言腳本（Script）及提供的各類應(yīng)用函數(shù)，來靈活地完成系統(tǒng)復(fù)雜的控制要求，并將配煤系統(tǒng)的前后工藝段有機(jī)地組合起來。

　　以上三者相輔相成，構(gòu)成一套完整的自動(dòng)配煤解決方案，整個(gè)配料系統(tǒng)綜合精度優(yōu)于0.5%。

　　4.項(xiàng)目中的難點(diǎn)問題及實(shí)施辦法

　　配煤煉焦有2大工藝段，每個(gè)工藝段有12套，合計(jì)共有24套給料機(jī)，其配比的準(zhǔn)確和穩(wěn)定是焦炭質(zhì)量保障的關(guān)鍵。

　　后備PID調(diào)節(jié)：但在實(shí)際運(yùn)行中配煤系統(tǒng)的配比會(huì)受到外界多種因素的影響，如煤質(zhì)、含水率、環(huán)境溫濕度、粘度、粒度等因素，從而直接引起下料不暢通、結(jié)塊、粘料等現(xiàn)象，影響配煤比例的恒定。針對(duì)上述情況，我們采用兩套PID自動(dòng)調(diào)節(jié)回路方案，正常情況下由CFC-200來執(zhí)行調(diào)節(jié)，當(dāng)上述情況造成流量震蕩或偏差超限時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換由PLC來完成后備PID調(diào)節(jié)，而此刻后備PID調(diào)節(jié)是根據(jù)所發(fā)生不同情況下的同種煤流量總和為目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而優(yōu)化了過程控制的性能和效果。

　　后備計(jì)量切換：系統(tǒng)在正常情況下，其計(jì)量功能是有稱重測(cè)控單元來完成，它主要由UB2電阻應(yīng)變式傳感器和CFC-200儀表組成，一旦稱重測(cè)控單元中的任何一方故障都將導(dǎo)致稱重計(jì)量失敗。因此，我們采用了后備容積計(jì)量功能，當(dāng)一旦發(fā)生計(jì)量失敗情況時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到容積計(jì)量模式，其設(shè)計(jì)思路為：在系統(tǒng)正常情況下由PLC對(duì)CFC-200所輸出的煤流量進(jìn)行密度逆運(yùn)算，得出其在預(yù)置時(shí)間跨度內(nèi)煤的瞬間密度，并不斷進(jìn)行跟蹤刷新和存儲(chǔ)，當(dāng)進(jìn)入容積計(jì)量模式后，PLC將根據(jù)所記憶的瞬間密度，進(jìn)行流量運(yùn)算和控制調(diào)節(jié)，而不影響系統(tǒng)的正常進(jìn)行。

五、應(yīng)用體會(huì)

　　整個(gè)自動(dòng)配煤系統(tǒng)投入使用后性能穩(wěn)定可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高、配煤準(zhǔn)確率和焦炭質(zhì)量穩(wěn)定率都得到大幅度的提高，不盡降低了煤耗和能耗，還大大地提高了生產(chǎn)效率，達(dá)到了預(yù)期的效果.

　　通過自動(dòng)配煤項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施，進(jìn)一步加深了對(duì)西門子SIMATIC自動(dòng)化產(chǎn)品的了解。系統(tǒng)采用了工業(yè)以太網(wǎng)和Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)儀表、PLC、分布式I/O、操作站/工程師站、變頻驅(qū)動(dòng)器之間的相互通信，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院涂垢蓴_性，減少了大量線纜，現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試的工作量也大大降低，縮短了項(xiàng)目實(shí)施周期，更提高了工作效率和項(xiàng)目質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

　　[1].深入淺出西門子WinCC V6 北京航空航天大學(xué)出版社，2004

　　[2].SIEMENS SIMATIC S7-300 可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)， 2000.1

　　[3].SIMOVERT MATERDRIVES 使用說明書 2005.7