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廈門莫格電氣自動化有限公司

主營產(chǎn)品，優(yōu)勢供應，充足庫存：

各品牌DCS、PLC備件

l Invensys Foxboro（?？怂共_）：I/A Series系統(tǒng)，F(xiàn)BM（現(xiàn)場輸入/輸出模塊）順序控制、梯形邏輯控制、事故追憶處理、數(shù)模轉(zhuǎn)換、輸入/輸出信號處理、數(shù)據(jù)通信及處理等。

l Invensys Triconex: 冗余容錯控制系統(tǒng)、基于三重模件冗余（TMR）結(jié)構(gòu)的zui現(xiàn)代化的容錯控制器。

l Bently Nevada（本特利）：3500/3300系統(tǒng)

l Westinghouse（西屋）： OVATION系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、WEStation系統(tǒng)備件。

l Rockwell Allen-Bradley: Reliance瑞恩、SLC500/1747/1746、MicroLogix/1761/1763/1762/1766/1764、CompactLogix/1769/1768、Logix5000/1756/1789/1794/1760/1788、PLC-5/1771/1785等。

l Schneider Modicon（施耐德*康）：Quantum 140系列處理器、控制卡、電源模塊等。

l ABB：工業(yè)機器人備件DSQC系列、Bailey INFI 90等。

l Siemens(西門子)：Siemens MOORE， Siemens Simatic C1，Siemens數(shù)控系統(tǒng)等。

l Motorola（摩托羅拉）：MVME 162、MVME 167、MVME1772、MVME177等系列。

l XYCOM：I/O 、VME板和處理器等。

l GE FANUC(GE發(fā)那科)：模塊、卡件、驅(qū)動器等各類備件。

l Yaskawa（安川）：伺服控制器、伺服馬達、伺服驅(qū)動器。

l Bosch Rexroth（博世力士樂）：Indramat，I/O模塊,PLC控制器,驅(qū)動模塊等。

l Woodward（伍德沃德）：SPC閥位控制器、PEAK150數(shù)字控制器。

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艾默生

 引言 
 
    活性石灰是鋼鐵行業(yè)*的材料，近幾年我國的鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，因此鋼鐵行業(yè)對活性石灰的需求相當?shù)拇?，石灰品質(zhì)的好壞直接影響著鋼鐵的質(zhì)量，因此，采用*的自動控制系統(tǒng)，對于提高煉鐵煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量，有十分重要的意義。 

    當前可編程控制器（PLC）是專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)控制計算機，已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應用的核心裝置，它不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制功能，并且抗*力強、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長時間、不間斷運行，且編程簡單，維護方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級連接。  

    1.石灰窯監(jiān)控系統(tǒng)概述 

    石灰窯生產(chǎn)的原料主要是石子（石灰石），成品是生石灰。在豎窯的加料口加入石灰石和焦碳，經(jīng)過煅燒成生石灰，輸出到成品料倉?？刂葡到y(tǒng)主要包括石灰石和焦碳運輸系統(tǒng)、給料系統(tǒng)、稱量系統(tǒng)、上料系統(tǒng)、布料煅燒系統(tǒng)、冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng)、助燃空氣循環(huán)系統(tǒng)、廢氣除塵循環(huán)系統(tǒng)、成品出窯、運輸系統(tǒng)。并要求在主控室能打印報表，顯示窯體相關(guān)溫度，各分系統(tǒng)的運行狀態(tài)，電動機的運行電流等。 

    新建石灰窯工藝設計*，自動化程度高，所有設備具備機旁手動、主控室手動、主控室自動三種控制模式，并具備設備故障診斷報警功能。  

    根據(jù)用戶和工藝設計的要求，石灰窯生產(chǎn)的過程監(jiān)控部分采用典型的兩級監(jiān)控方式：生產(chǎn)管理級和現(xiàn)場控制級。上位機以標準的工業(yè)控制計算機（IPC）作為主要的人機界面（Human-Machine Interface），為生產(chǎn)管理級，完成對下位機的監(jiān)控、生產(chǎn)操作管理等，主要面向操作人員；下位機由ABB AC500系列PLC構(gòu)成，為基礎測控級，完成生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集及過程控制等，面向生產(chǎn)過程。 

    （1）生產(chǎn)管理級 

    面向生產(chǎn)操作人員，在HMI的監(jiān)控畫面上顯示各種設備的工況參數(shù)，并通過HMI來對生產(chǎn)過程進行控制調(diào)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)情況可選擇機旁手動、主控室手動、主控室自動工作模式。當生產(chǎn)中出現(xiàn)異常時，在HMI上顯示報警信息。對生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)進行存儲、管理、產(chǎn)生各種生產(chǎn)報表。 

    （2）現(xiàn)場控制級 

    面向生產(chǎn)過程，由可編程控制器以及現(xiàn)場智能I/O處理器、各種模板構(gòu)成，為基礎測控級。完成生產(chǎn)現(xiàn)場大量壓力、溫度、流量的采集和處理，對生產(chǎn)過程進行控制。自動控制系統(tǒng)通過對由振動給料篩、料斗提升機、電子秤量斗、單斗提升機，拖板出料機、卸料閘板、振動給料機構(gòu)成的豎窯篩選、加料、卸料系統(tǒng)的自動控制，實現(xiàn)原料的篩選、加料、卸料的自動化。在出料過程中為保證石灰豎窯的密閉型，必須確保上下卸料閘板只有一個同時處于開啟狀態(tài)。通過助燃空氣壓力、冷卻空氣壓力的PID調(diào)節(jié)，達到恒壓控制的要求。 

    根據(jù)以上的控制要求，下面我們將詳述為滿足石灰窯過程監(jiān)控系統(tǒng)所需要的硬件和軟件組態(tài)。 

    2.系統(tǒng)硬件配置 

    為了滿足上面提到的石灰窯過程監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求，我們采用ABB公司的AC500系列可編程控制器，AC500采用模塊化設計。 

    （1）研華的工業(yè)控制計算機（IPC），操作系統(tǒng)為WINOOWs 2000 Professional,采用Pentium Ⅳ處理器，2.66GHz主頻，256M內(nèi)存，80G硬盤。 

    （2）CPU模塊：ABB公司的AC500系列可編程控制器CPU有PM571、PM581、PM591三個不同的等級，本系統(tǒng)采用PM581，在CPU上帶有：LCD的顯示、一組操作按鍵、一個SD卡的擴展口和兩個集成的串行通訊口， CPU底板集成以太網(wǎng)接口，并保留CS31通訊接口，具有與AC31系列PLC兼容性好的特點。 

    （3）本地擴展模塊：ABB 16通道AI523模擬量輸入模塊2個， 8輸入/8輸出通道AX522模擬量輸入/輸出模塊1個， DX531開關(guān)量輸入/輸出模塊（可設置）4個。 

    （4）分布式擴展：ABB DC551遠程擴展模塊1個，帶CS31接口，并有8點24V DC開關(guān)量輸入，16點24V DC可設置的輸入/輸出，DX531開關(guān)量輸入/輸出模塊2個，DC523開關(guān)量輸出模塊1個。 

    （5）電源模塊：ABB CP-S電源，輸入AC85-264V/輸出DC24V，10A、5A各1個，單獨安裝。 

    根據(jù)要求本系統(tǒng)的PLC硬件配置如圖1所示：

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PLC的硬件配置圖
圖1  PLC的硬件配置圖

    本系統(tǒng)的遠程擴展采用CS31總線模塊DC551-CS31，插在CS31總線底板上，通過RS485串口可以將模塊連接到所有的CS31總線上。I/O通道的電氣連接用CS31底板的40個接線端子實現(xiàn)的?？梢詫崿F(xiàn)不改變接線的情況下更換CS31總線模塊。 其連接是通過端子1.0到1.7連接CS31總線。在CS31總線終端的CS31總線模塊（需要激活終端電阻）接線如圖2所示： 

在CS31總線終端的CS31總線模塊接線
圖2 在CS31總線終端的CS31總線模塊接線 

    在CS31總線中間的CS31總線模塊（不需要激活終端電阻）接線如圖3所示：

在CS31總線中間的CS31總線模塊接線
圖3  在CS31總線中間的CS31總線模塊接線 

    3．組態(tài)軟件 

    在本系統(tǒng)中采用Inlution-iFIX組態(tài)軟件，Inlution公司是專門從事監(jiān)控軟件工作的，現(xiàn)屬GE公司，iFIX具有以下特點： 

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    （1）圖形功能很強，支持多種圖形格式，其追加的圖形庫，內(nèi)容豐富，解決了原來圖形過大的問題?？赏瑫r使用256種顏色，其中有64種顏色可用彩虹色調(diào)色，組成各種調(diào)色方案，嵌入圖形中不會因放大縮小而失真。 

    （2）iFIX提供多種數(shù)據(jù)類型，有很多現(xiàn)成的功能塊；歷史記錄塊、趨勢塊、計算塊、PID塊、計時塊，這對于設備運行時間計算，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化等工作可以不必在畫面中去做，同時iFIX還提供十多種信號發(fā)生器，在調(diào)試中幫助很大，實現(xiàn)非常方便。 

    （3）網(wǎng)絡功能強，iFIX只要物理上保持聯(lián)結(jié)就可以自動尋找網(wǎng)絡結(jié)點，不必人工設定，是*個*基于Client/Server HMI軟件，具有C/S架構(gòu)軟件的所有功能，可以遠程節(jié)點的所有數(shù)據(jù)點而不用增加任何的Tag可以在線增加、修改、刪除遠程節(jié)點中的數(shù)據(jù)庫點，真正實現(xiàn)遠程組態(tài)。 

    （4）通信功能好，iFIX是基于組件對象技術(shù)（COM、DCOM），幾乎針對工業(yè)應用的所有硬件都有接口，是專業(yè)從事監(jiān)控軟件的公司，更適用于現(xiàn)場，應用上穩(wěn)定性好。 

    （5）管理方面，iFIX只要直接組態(tài)（設置）就可以不重新啟動軟件即可生效，其他軟件有較為復雜的操作、設定，而且還要系統(tǒng)重新啟動方起作用；iFIX采用的是控件組態(tài)方式，相對靈活一些，還提供了一個歷史報警的記錄閱讀程序，這里同時包含著登錄操作的記錄；由于iFIX有內(nèi)嵌的VBAiFIX還帶有SQL語言，全面支持ADO，RDO，所以對于常用的辦公軟件如Office 以及一般的數(shù)據(jù)庫軟件如SQL Server、Access、Oracle、FoxPro等都能很好的訪問和操作。 

    （6）加鎖方法，iFIX采用硬件狗，避免由于操作系統(tǒng)（軟件）自身的穩(wěn)定性不好，使用軟狗給人的一種恐慌。 

    在上位機上用iFIX軟件設計了標準的人機界面，主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 

    （1）工藝流程圖：如圖4所示，在該畫面中通過編程實現(xiàn)動態(tài)模擬顯示整個石灰窯的現(xiàn)場上料和出料過程，并且在窯體上實時顯示了各燃燒帶的溫度，以便于操作者能及時準確的掌握窯內(nèi)的燃燒情況。能夠?qū)ΜF(xiàn)場設備的故障進行實時診斷。 

 
圖4 石灰窯監(jiān)控系統(tǒng)的工藝主畫面

    （2）系統(tǒng)操作功能：它有自動和手動兩種工作方式，在故障和設備安裝調(diào)試階段一般用手動操作方式，正常運行時采用自動方式，以實現(xiàn)對一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制。 

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    （3）報警記錄：對于如煤氣流量、壓力等一些重要的模擬量輸入?yún)?shù)進行實時報警，當處于監(jiān)控下的任何一個變量超出預先設定的安全值時，報警燈就會立即閃爍，同時會自動彈出一個報警對話框，在該對話框中操作者可以檢查報警超出的范圍以及錯誤的出處，并對此采取相應的措施。 

    （4） 實時曲線：在線所有重要參數(shù)的實時變化，以便提前采取維持正常參數(shù)的措施和手段。 

    （5）歷史趨勢：在此畫面中除了實時顯示變量的變化趨勢，操作員還可以檢查過去的過程數(shù)據(jù)記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發(fā)展趨勢做進一步的預測。歷史曲線：檢查過去的數(shù)據(jù)記錄，以便發(fā)生故障時，分析出故障原因。 

    （6） 報表打印：按不同的時間段實現(xiàn)統(tǒng)計與計量，以便于生產(chǎn)管理。 

    iFIX有多種驅(qū)動方式，本系統(tǒng)采用MBE驅(qū)動，很方便的進行連接、通訊。 

    4．PLC編程 

    系統(tǒng)控制軟件由主程序和多個子程序模塊組成的，它是以ABB Codesys v2.3編程軟件為開發(fā)環(huán)境，Codesys v2.3這套編程軟件符合IEC61131-3的標準，可支持IL、LD、FBD、SFC、ST五種不同的編程語言?？赏瓿葾C500系統(tǒng)的全部設置，包括所有的總線接口，而且還有全面的自診斷功能、報警處理、可視化調(diào)試工具和開放的數(shù)據(jù)接口。另外還可在沒有連接PLC硬件的情況下進行仿真，對用戶程式進行調(diào)試，包括相關(guān)的手動功能。調(diào)試后的程式再下載到CPU 控制系統(tǒng)中使用。

圖5  石灰窯自動配料、上料部分主流程圖

    本文中采用的是梯形圖方式編程。本系統(tǒng)的控制分主控室集中和機旁兩種工作方式，在主控室的操作界面中，又分為手動和自動方式。整個控制程序是用ABB Codesys v2.3實現(xiàn)的，大致分為如下幾部分：小車上料、配料、稱重、布料、出灰、風量控制、電機電流、溫度、壓力、流量等模擬量的顯示報警，其中配料稱重和上料控制是本系統(tǒng)的控制難點，在編程中需要考慮的因素較多，并利用一些技巧，如稱重時的偏差及偏差的修正，石灰石給料機的工備切換，石灰石給料、焦炭給料的連鎖，給料量的設定、累計，上料與配料的連鎖，各種故障及誤操作的處理等，圖5為配料、上料部分在自動工作方式下的主流程圖。 

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    PLC的一個顯著特點就是進行邏輯控制，可以把這種控制有效的應用在處理模擬量數(shù)據(jù)中，如模擬量數(shù)據(jù)的采集與變送。對于象溫度、壓力、流量等這樣的模擬量輸入輸出參數(shù)必須實時在線采集和測量，檢測部分由一次儀表構(gòu)成，即測量溫度的熱電偶或熱電阻，測量流量的孔板，測量壓力的電動差壓變送器或壓力變送器等。信號處理部分包括變送器、轉(zhuǎn)換器、變換器等，作用是將傳感器的輸出信號進行放大、線性化、轉(zhuǎn)換等處理后，變換成標準信號輸出給PLC，通過PLC程序的運行，轉(zhuǎn)換為界面可顯示的、并與實際值相符的各類值。在本文中經(jīng)過變送器轉(zhuǎn)換的信號為4－20mA的標準的電流信號輸出。 

    5. 通訊方式 

    ABB PM581 CPU上除了集成的兩個Modbus通訊接口和可選集成的以太網(wǎng)或ARCNET網(wǎng)絡接口外，還可zui多擴展4個通訊接口：ProfibusDP-V1 、DeviceNet、CANopen和以太網(wǎng)等總線接口。兩個串行接口，用于編程、ASCII通訊、Modbus通訊，或CS31通訊（只能用于主站）。 

    CS31現(xiàn)場總線從1989年研發(fā)至今，一直起著承先啟后的作用。通過這個總線，把前后多套系統(tǒng)有機的在了一起。CS31總線便于設置和通訊簡單，總線的連接只需通過三個接線端子來實現(xiàn)，省去其它總線所需的額外連接成本。AC500控制系統(tǒng)的COM1口集成了CS31主站功能。CS31總線是一種點對多點的RS485串行通訊。每個通訊系統(tǒng)由一個主站和zui大31個從站組成。通訊距離不加中繼為500米，加中繼zui大可達到2000米?？偩€帶有自診斷功能。通訊介質(zhì)為: 屏蔽雙絞線。 

    可通過以太網(wǎng)和ARCNET 網(wǎng)進行編程，還可通過DDE和OPC方式和外部進行數(shù)據(jù)交換。。工業(yè)以太網(wǎng)（Industrial Ethernet）是一個用于工廠管理和單元層的通訊系統(tǒng)，被設計為對時間要求不嚴格用于傳輸大量數(shù)據(jù)的通訊系統(tǒng)，可以通過網(wǎng)關(guān)設備來連接遠程網(wǎng)絡。本系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與上位機連接，進行編程、界面操作和現(xiàn)實。 

    6. 結(jié)論 

    本文討論了基于ABB AC500型PLC的石灰窯過程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。本控制系統(tǒng)是由濰坊中興電氣自動化公司設計制作，已在濰鋼生產(chǎn)線上得到實際使用,為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。在該系統(tǒng)中PLC控制充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點，給整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來較大的益處。 這種方法對其它生產(chǎn)線或設備的控制有一定的參考作用。 

    本控制系統(tǒng)功能全面，操作簡單實用，提高了勞動生產(chǎn)率，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故，改善了現(xiàn)場操作人員的勞動條件，對提高活性石灰生產(chǎn)的管理水平，保證設備安全穩(wěn)定運行起到了很好的促進作用。 

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