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ABB PLC在石灰窯監控系統中的應用

ABB（中國）有限公司

　　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容：
　　（1）工藝流程圖：如圖4所示，在該畫面中通過編程實現動態模擬顯示整個石灰窯的現場上料和出料過程，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的燃燒情況。能夠對現場設備的故障進行實時診斷。
　　

　　圖4 石灰窯監控系統的工藝主畫面

　　（2）系統操作功能：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，以實現對一些重要的模擬量數據的精確控制。
　　（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參數進行實時報警，當處于監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：在線監視所有重要參數的實時變化，以便提前采取維持正常參數的措施和手段。
　　（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據記錄，通過對過去歷史趨勢的比較進而可以對變量未來的發展趨勢做進一步的預測。歷史曲線：檢查過去的數據記錄，以便發生故障時，分析出故障原因。
　　（6）報表打印：按不同的時間段實現統計與計量，以便于生產管理。
　　iFIX有多種驅動方式，本系統采用MBE驅動，很方便的進行連接、通訊。
　　4．PLC編程
　　系統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編程軟件為開發環境，Codesys v2.3這套編程軟件符合IEC61131-3的國際標準，可支持IL、LD、FBD、SFC、ST五種不同的編程語言。可完成AC500系統的全部設置，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、可視化調試工具和開放的數據接口。另外還可在沒有連接PLC硬件的情況下進行仿真，對用戶程式進行調試，包括相關的手動功能。調試后的程式再下載到CPU 控制系統中使用。
　　

　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。
　　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據中，如模擬量數據的采集與變送。對于象溫度、壓力、流量等這樣的模擬量輸入輸出參數必須實時在線采集和測量，檢測部分由一次儀表構成，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，轉換為界面可顯示的、并與實際值相符的各類值。在本文中經過變送器轉換的信號為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或ARCNET網絡接口外，還可最多擴展4個通訊接口：ProfibusDP-V1 、DeviceNet、CANopen和以太網等總線接口。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現場總線從1989年研發至今，一直起著承先啟后的作用。通過這個總線，把前后多套系統有機的聯系在了一起。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，省去其它總線所需的額外連接成本。AC500控制系統的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。每個通訊系統由一個主站和最大31個從站組成。通訊距離不加中繼為500米，加中繼最大可達到2000米。總線帶有自診斷功能。通訊介質為: 屏蔽雙絞線。
　　可通過以太網和ARCNET 網進行編程，還可通過DDE和OPC方式和外部進行數據交換。。工業以太網（Industrial Ethernet）是一個用于工廠管理和單元層的通訊系統，被設計為對時間要求不嚴格用于傳輸大量數據的通訊系統，可以通過網關設備來連接遠程網絡。本系統通過以太網與上位機連接，進行編程、界面操作和現實。
　　6. 結論
　　本文討論了基于ABB AC500型PLC的石灰窯過程監控系統的設計與實現。本控制系統是由濰坊中興電氣自動化公司設計制作，已在濰鋼生產線上得到實際使用,為企業帶來了可觀的經濟效益和良好的社會效益。在該系統中PLC控制充分發揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現場調試的優點，給整個系統的穩定性帶來較大的益處。這種方法對其它生產線或設備的控制有一定的參考作用。
　　本控制系統功能全面，操作簡單實用，提高了勞動生產率，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故，改善了現場操作人員的勞動條件，對提高活性石灰生產的管理水平，保證設備安全穩定運行起到了很好的促進作用。
　　
　　
　　參考文獻：
　　1.ABB 公司. Codesys v2.3 編程手冊，2006.
　　2.GE 公司.Intellution iFIX 使用手冊，2005.
　　3. John Enck & Mel Beckman局域及廣域互聯網絡設計基礎電子工業出版社。
　　4.湯子瀛,哲鳳屏,湯小丹等 .計算機網絡技術及其應用成都電子科技大學出版社。
　　5.鄭晟，鞏建平，張學.現代可編程序控制器原理與應用科學出版社
　　
　　作者簡介：安宏偉，濰坊學院信息與控制工程學院，副教授
　　王杰，濰坊中興電氣自動化公司，工程師
　　鮑華亮濰坊中興電氣自動化公司，工程師

狀　態：離線

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電　　話：	010-84566688
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主　　頁：	http://www.abb.com.cn/

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