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孫 峰
（北京和利時自動化驅動技術有限公司，100176）
摘 要 本文介紹了和利時LK系列PLC在石灰窯配料控制系統中的應用。根據石灰窯生產中配料的實際需求，介紹了控制系統原理、性能和特點。采用和利時LK系列PLC對現場儀表的數據信息進行采集和處理，并完成對現場機械設備的連鎖自動控制。上位機采用和利時HollyView組態軟件，使石灰窯配料系統的可操作性變得更加方便和靈活，滿足了用戶的要求。
關鍵詞 石灰窯配料；LK系列PLC； HollyView；控制系統
The Kiln Batching System Based on LK PLC
Sun feng
（Beijing Hollysys Automation & Drive Ltd.,Co，100176）
Abstract This paper introduces Hollysys LK PLC application in kiln batching system. According to the actual demand of production of ingredients, Hollysys control system principle, properties and characteristics are introduced. LK PLC collects the data information from field instruments and processes, and automatically controls the chain of site mechanical equipment. The HMI is developed by HollyView. The control system makes the kiln batching system convenient and flexible, and meets the user’s requirements.
Key Words Kiln Batching; LK PLC; HollyView; Control System
1 引言
石灰是一種重要個工業原料。隨著現代工業的發展，石灰生產的自動化水平越來越高。本文基于和利時LK系列PLC開發出石灰窯配料控制系統。和利時LK系列PLC不僅能實現復雜的邏輯控制、順序控制和定時控制，而且還具有抗干擾能力強、可靠性高、體積小、編程簡單、開放性好等特點。上位監控系統采用和利時HollyView組態軟件開發。通過本系統的應用，大大提高了石灰窯配料控制過程的穩定性和可靠性，從而保證系統運營的經濟性、合理性和高效性。
2 石灰窯配料工藝介紹
石灰窯配料系統的工藝主要包括配料計量和上料過程。
（1）配料計量過程
根據稱量要求，控制每次石灰石給料器出料至計量槽的時間，從而控制進入計量槽的石灰石量。然后根據石灰石和焦炭的配比要求，控制每次焦炭給料器出料至計量槽的時間，從而控制進入計量槽的焦炭量。這樣完成一次稱量過程。最終完成規定的每次燒制需要進行的稱量次數。
（2）上料過程
每次計量完成后，控制卷揚機及附件運動，把石灰石和焦炭的混合料運至窯頂。石灰窯上鐘帽打開后，混合料通過窯頂布料器進入石灰窯進行煅燒。
石灰窯配料系統的控制程序包括小車上料、配料、稱重、布料、出灰、風量等控制部分，以及電機電流、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和重點。供料系統示意圖如圖1所示，消化系統示意圖如圖2所示。供料系統和消化系統的每條線都可以聯鎖或者獨立進行操作。當聯鎖時，每個設備順序啟停，系統開車畫面示意圖如圖3所示。
圖1 供料系統示意圖
圖2 消化系統示意圖
圖3 系統開車畫面示意圖
3 石灰窯配料控制系統設計
石灰窯配料控制系統以和利時公司LK系列PLC為控制核心，包括執行機構、聲控報警、儀表系統等部分，主要控制提升機、分級機、皮帶機、破碎機、下料器、螺旋、閥門等元件。在中央控制室設置操作員站和工程師站，并聯網至總控室，以便對全廠進行系統監控與管理。石灰窯配料控制系統的結構示意圖如圖4所示。
圖4 石灰窯配料控制系統的結構示意圖
石灰窯配料控制系統分為操作員站和工程師站，并通過以太網連接。操作員站的置與工程師站相同，只是部分功能受限。上位機畫面模擬現場的立體化動態工藝流程，可以根據需要對閥門、皮帶秤、物料、用水等進行設定，并顯示溫度、流量、電流、控制元件狀態等信息。液位采用比例棒圖及字符數據，并輔以直觀的立體圖的形式顯示各倉實際液位。閥門及泵的控制也是根據實際進行操作，并有相互連鎖關系。每個倉的信息每10毫秒內采樣一次，并實時顯示各種信息。在系統中分別設置各種報警，使工作人員能夠方便快捷地查詢各種信息。
石灰窯配料控制系統的PLC硬件配置清單如表1所示。上位機操作系統采用和利時公司的HollyView進行開發，實現對PLC控制站的監視與控制。為了保證系統的可靠性，本系統采用兩臺PC機互為備份，并實現數據庫同步，確保監控系統的不間斷運行。
表1 PLC硬件清單
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序號 |
設備名稱 |
型號及規格描述 |
數量 |
生產商 |
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1 |
CPU模塊 |
LK202，CPU模塊，100MHZ，位指令 0.32ms/K，程序4MB，數據8MB+1MB掉電保持區 |
1 |
和利時 |
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2 |
DP通信接口模塊 |
LK231，PROFIBUS-DP通信接口模塊 |
2 |
和利時 |
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3 |
電源模塊5A |
LK910，電源模塊，輸入120/230VAC，輸出24VDC，5A |
2 |
和利時 |
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4 |
16點數字量輸入模塊 |
LK610，16通道數字量輸入模塊，12/24V DC，漏型 |
4 |
和利時 |
|
5 |
16點數字量輸出模塊 |
LK710，16通道數字量輸出模塊，24V DC，晶體管輸出 |
5 |
和利時 |
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6 |
8點模擬量輸入模塊 |
LK411，8通道模擬量輸入模塊，16位，電流信號 |
2 |
和利時 |
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7 |
4模擬量輸出模塊 |
LK511，4通道模擬量輸出模塊，12位，電流信號，通道間隔離 |
1 |
和利時 |
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8 |
10槽本地背板 |
LK101，本地背板，單CPU插槽，10槽 |
1 |
和利時 |
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9 |
11槽擴展背板 |
LK111，擴展背板，11槽 |
1 |
和利時 |
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10 |
擴展電纜 |
LKX002，擴展電纜，3M |
2 |
和利時 |
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11 |
占空模塊 |
LKC131，占空模塊 |
6 |
和利時 |
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12 |
LK I/O端子矮蓋板 |
LKC110，LK I/O端子矮蓋板 |
12 |
和利時 |
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13 |
LK I/O端子矮蓋板透明標簽 |
LKL022，LK I/O端子矮蓋板透明標簽 |
12 |
和利時 |
4 石灰窯配料控制系統的特點
基于LK系列PLC的石灰窯配料系統具有如下特點：
ì 穩定性和可靠性高
系統采用和利時公司LK系列PLC。LK系列PLC主要針對中大型或對可靠性要求高的控制系統，產品設計借鑒了和利時公司DCS產品的成功經驗，在惡劣的工作環境下仍然可以保證長時間可靠的工作。LK系列PLC還通過了UL和CE兩大國際認證。
ì 運算速度快
LK系列PLC運算速度高達0.013us，邏輯控制容量大，支持SD卡程序下裝，支持LD、ST等多種語言混合編程。LK編程軟件中帶有增量PID功能塊，通過配置參數就可以很方便的實現PID運算功能。
ì 數據采集精度高
PLC實時采集高精度的模擬信號，采樣周期只有10ms。再通過以太網傳送至上位機。
ì 輸出聯鎖控制
通過PID調節，控制變頻器的頻率和用水閥門的開度設定，聯鎖控制個閥門、泵、電機，實時顯示輸出狀態。
ì 數據處理及計算能力強
模擬量輸入信號通過A/D轉換，實現超限檢查、最大最小值的計算、流量及累計流量計算等功能。
ì 畫面顯示功能強
畫面顯示整個工藝流程及控制控制環節，包括各種采信號的趨勢圖、棒圖、數據表格等。工程師站和操作員站畫面相同，只是部分功能操作員站受限。顯示內容包括開關狀態、泵的運行停止及故障狀態，動態顯示測量值。
ì 具有歷史數據查詢和報表功能
通過上位機可以方便的查詢和統計歷史數據，并可以保存歷史數據。根據歷史數據，可以預測相關量的趨勢曲線。根據用戶的需要，可以提供報表。
ì 具有多級管理系統
根據需求可以進行分級管理，操作員站、工程師站和總控室均可通過以太網進行連接。可以進行詳細的操作記錄，使管理更加科學和有效。
5 結束語
基于和利時LK系列PLC的石灰窯配料控制系統已經投入實際運行，性能穩定可靠，較好地滿足了控制過程中的控制與管理相結合的要求，降低了石灰工段上料人員的勞動強度，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故。系統在自動化程度、安全可靠性和網絡互聯性等方面達到了先進水平。
參考文獻
[ 2 ] 王永華，現代電氣控制及PLC應用技術[M].北京航空航天大學出版社。
[ 3 ] 孫叔平，劉廣峰，吳幼華，工業自動化儀表與系統手冊[M].中國電力出版社。
[ 4 ] 顧戰松.可編程控制器原理與應用[M].國防工業出版社。
作者簡介：孫峰，畢業于山東輕工業學院自動化專業，現任北京和利時自動化驅動技術有限公司區域技術支持。
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