現(xiàn)場總線在焦?fàn)t自動配煤系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　故障報警界面─對于自動配煤中的一些重要的參數(shù)進(jìn)行實時報警和自動生成故障記錄表，并根據(jù)設(shè)備的故障性質(zhì)，系統(tǒng)自動診斷并采取相應(yīng)的處理，故障診斷報警內(nèi)容包含：稱重傳感器故障、測速單元故障、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。

　　趨勢與統(tǒng)計界面─實時顯示主要變量的變化趨勢并形成歷史記錄，供今后可以查找過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對各臺給料機(jī)的歷史趨勢數(shù)據(jù)比較，進(jìn)而可以為配比統(tǒng)計分析提供依據(jù)，從而進(jìn)一步預(yù)測和提高焦炭的質(zhì)量。

　　流程監(jiān)控與操作界面─實現(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、半自動和全自動，根據(jù)操作地點(diǎn)可分為現(xiàn)場就地操作、控制室操作、上位HMI集中操作，從而覆蓋整個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管理時所使用，限于篇幅就不再詳述了。

　　5.變頻器驅(qū)動的選型及參數(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)自動辨識、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)動性能，同時具有強(qiáng)大的通訊功能，其驅(qū)動通訊可以分為四種協(xié)議：Profibus-DP、USS、CAN、SIMOLINK。本例中是選擇CBP2通訊板來實現(xiàn)Profibus-DP現(xiàn)場總線的通訊控制。

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

　　1.稱重測控單元功能

　　稱重測控單元擔(dān)負(fù)著整個配煤的煤量采集計量作用，也是整個配煤系統(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實現(xiàn)的功能

　　實現(xiàn)各臺配煤給料機(jī)的流程啟動和停止;故障診斷報警;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、順向停車的順序控制;各臺設(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)場就地控制、單臺手動控制、單套聯(lián)動控制、全自動控制）;另外，S7-300PLC作為Profibus-DP的網(wǎng)絡(luò)主站，起著整個系統(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)實現(xiàn)的功能

　　實現(xiàn)煤料配合比例工藝流程的自動監(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警和歷史報警;瀏覽各實時/歷史趨勢畫面;生成各種報表供瀏覽/查詢/打印;建立實時數(shù)據(jù)庫及歸檔數(shù)據(jù)，為企業(yè)決策者提供工廠現(xiàn)場層實時過程數(shù)據(jù)、曲線及統(tǒng)計分析表。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)成一套完整的自動配煤解決方案，整個配料系統(tǒng)綜合精度優(yōu)于0.5%。

　　4.項目中的難點(diǎn)問題及實施辦法

　　配煤煉焦有2大工藝段，每個工藝段有12套，合計共有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)：但在實際運(yùn)行中配煤系統(tǒng)的配比會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。針對上述情況，我們采用兩套PID自動調(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，系統(tǒng)自動切換由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。

　　后備計量切換：系統(tǒng)在正常情況下，其計量功能是有稱重測控單元來完成，它主要由UB2電阻應(yīng)變式傳感器和CFC-200儀表組成，一旦稱重測控單元中的任何一方故障都將導(dǎo)致稱重計量失敗。因此，我們采用了后備容積計量功能，當(dāng)一旦發(fā)生計量失敗情況時，系統(tǒng)自動切換到容積計量模式，其設(shè)計思路為：在系統(tǒng)正常情況下由PLC對CFC-200所輸出的煤流量進(jìn)行密度逆運(yùn)算，得出其在預(yù)置時間跨度內(nèi)煤的瞬間密度，并不斷進(jìn)行跟蹤刷新和存儲，當(dāng)進(jìn)入容積計量模式后，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

　　整個自動配煤系統(tǒng)投入使用后性能穩(wěn)定可靠、操作方便、自動化程度高、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.

　　通過自動配煤項目設(shè)計、實施，進(jìn)一步加深了對西門子SIMATIC自動化產(chǎn)品的了解。系統(tǒng)采用了工業(yè)以太網(wǎng)和Profibus-DP現(xiàn)場總線，實現(xiàn)了現(xiàn)場儀表、PLC、分布式I/O、操作站/工程師站、變頻驅(qū)動器之間的相互通信，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)場安裝、調(diào)試的工作量也大大降低，縮短了項目實施周期，更提高了工作效率和項目質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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