ifix和PLC在石灰石粉磨控制系統中的應用
摘要：本文介紹了PLC在石灰石粉磨控制系統中的應用。該控制系統采用了Modicon公司生產的Quantum系列可編程序控制器，上位機采用ifix3.5組態軟件,具有良好的系統兼容性和人機界面。實踐證明，提高了自動化控制水平，降低了工作人員的勞動強度，保證了石灰石粉磨的安全可靠運行，取得了良好的經濟和社會效益。
關鍵詞：可編程序控制器（PLC）；石灰石粉磨；過程監控；ifix3.5組態軟件
0前言
由于國家對環保的日益重視，對企業達標排放監管力度的加強，從而促進了工業煙氣采用濕式脫硫技術的廣泛應用。而濕式脫硫的原料是石灰石粉，因此對石灰石粉的品質和產量要求越來越高，這樣就需要具有先進水平、可靠性高的控制系統。
當前的可編程序控制器（PLC），是專為工業環境下應用而設計的工業控制計算機，已經成為控制系統中應用最廣泛的核心位置，它不僅能實現復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩定性好、體積小，能在惡劣環境下長時間、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，擴容方便。
1石灰石粉磨工藝簡介
石灰石粉磨是制備石灰石粉保證石灰石粉品質最為關鍵的工藝設備。它由磨輥、磨盤、減速機、選粉機、主電機、輔傳電機、密封風機、張緊結構、液壓潤滑站、冷卻水組成。
整個生產過程中包括各關鍵點的數據采集和記錄、工藝流程的切換、冷卻水泵的切換控制、選粉機的轉速控制、液壓潤滑站的壓力控制、石灰石粉磨內的溫度、差壓及料位控制、生產設備運行狀態的監控等，如此多的設備和復雜的工藝運行操作，需要復雜的自動化控制。如下圖：（目前#1線已投入生產，#2線正在籌備中）
2石灰石粉磨生產監控系統的運行環境
（1） 在該生產過程中，有大量的物理量，如溫度、壓力、料位、流量等模擬量參數，需要通過PLC對這些參數進行實時采集和處理。
（2） 整個生產過程的模擬量自動控制和故障診斷。
（3） 整個流程的順序控制和實時報警、聯鎖保護停機。
3控制系統結構
石灰石粉磨的控制系統采用Modicon公司生產的Quantum系列可編程序控制器。該系統由4臺工業PC機與PLC通過網絡交換機（冗余配置）構成物理結構為10BASE-T的局域網，工業PC機與PLC之間通過以太網進行數據通訊，數據傳輸率為10Mbp/s。整個控制系統由主系統和擴展系統組成，負責與現場測量和控制部分之間的數據傳輸，肩負著全部生產運行工藝、流程的邏輯控制、報警、聯鎖等。4臺工業PC機均運行Windows2000 Professional操作平臺，分為兩臺上位機操作員站，運行ifix3.5組態軟件,實現監視、操作、報表打印、事故分析等功能；另外一臺為工程師站，運行Quantum系列的Concept2.6組態軟件，實現邏輯控制、邏輯與參數的修改、在線監視等功能；還有一臺為通訊接口站，通過485電纜完成與6Kv高壓綜合保護的數據傳輸。配置結構采用雙以太網的形式，保證了自動化控制系統運行的連續性，提高了設備運行的可靠性，保證了安全生產。其系統配置如下圖所示。
4硬件配置
（1）為了滿足工藝過程的控制要求，控制中心采用了研華的工業控制計算機，其配置為：
CPU Intel PⅣ2.4GB,內存256MB,硬盤80GB,軟驅3.5in，光驅52X，彩顯PHILIPS 21純平，101鍵盤+光電鼠標。
（2）Modicon Quantum系列CPU-434-12
（3）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸入模塊11塊（包括熱偶、熱電阻）
（4）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸出模塊2塊
（5）Modicon Quantum系列32通道數字量輸入模塊7塊
（6）Modicon Quantum系列32通道數字量輸出模塊3塊
（7）Modicon Quantum系列以太網通訊模塊2塊
（8）Modicon Quantum系列遠程I/0通訊模塊3塊（主1，從2）
（9）Modicon Quantum系列電源模塊6塊
組態的主要工作是完成硬件型號參數設置、I/O地址的分配、傳輸方式等。使用Modicon Quantum系列PLC的專用編程軟件Concept2.6進行組態。具體過程是：打開Concept2.6→File→New project，雙擊PLC Selection選CPU型號→OK，雙擊Config Extensions→雙擊Select Extensisns→雙擊Select Extensisns，在出現的對話框TCP/IP處選擇以太網網絡數目→OK。雙擊I/O Map，點擊Head setup按鈕→選擇RIO數，這個數為主I/O通訊模塊在主站背板所占用的槽號（從I/O通訊模塊在擴展柜中根據自己的意愿隨意放置）→OK。
一般情況下，1和16槽放置電源模塊
2槽放置CPU模塊
3槽防止主I/O通訊模塊
4和5槽放置冗余的以太網通訊模塊
6至15槽放置I/O模塊。
硬件組態圖如下：
5軟件組態
在該系統中，上位機采用ifix3.5組態軟件，下位機采用Modicon Quantum系列的Concept2.6編程軟件。
1、 人機界面組態
（1） 工藝流程圖：該畫面通過編程實現動態模擬顯示整個石灰石粉制備的過程——從上料、進磨到出粉再到倉儲。實現整個生產過程中各個運行設備的程控啟停以及各個運行設備的單體操作，并對故障進行實時診斷。
（2） 系統操作功能：它有自動和手動兩種工作方式，正常運行時采用自動方式，故障和調試時采用手動方式。它由PID控制回路實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，以達到期望值。
（3） 報警記錄：實時地發出所有發生故障的參數的聲光報警，提醒值班人員采取相應的措施。
（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。
2、 PLC控制程序設計
PLC采用Modicon Quantum系列
Concept2.6編程軟件。Concept適用與所有的Windows操作系統，強大的梯形圖面向用戶，其電路圖符號和表達式與繼電器電路原理圖非常接近，控制過程形象、直觀、易于掌握、易于修改。有實用的功能塊和在線仿真功能，并且不需要停止CPU運行，就可以下載修改的配置與邏輯。豐富的功能可以滿足系統的各種要求。下圖是冷卻水泵的啟動/停止邏輯：
冷卻水系統由兩臺冷卻水泵及冷卻水泵出口電動門組成。兩臺冷卻水泵一用一備，當啟動其中的一臺冷卻水泵后，必須投入另一臺冷卻水泵備用，以保證這臺冷卻水泵故障停泵時另一臺冷卻水泵自啟，也就保證了冷卻水系統的正常運行，進而保證了石灰石粉磨系統的安全、可靠、穩定的運行。冷卻水泵與冷卻水泵出口電動門之間聯鎖，冷卻水泵出口電動門在關閉位置才允許啟動冷卻水泵。在聯鎖解除時，可以單體操作冷卻水泵，實現冷卻水泵的檢修調試。
6系統通訊功能
Modicon Quantum系列PLC可編程序控制器利用其先進靈活的通信方式，方便地組成了PLC處理器與就地控制柜、遠程控制柜、計算機工作站及其電子設備之間的通訊，其通訊方式是多渠道、多方式的。
7結束語
本控制系統功能全面，可靠性高，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，對提高石灰石粉磨管理水平，保證設備安全穩定運行起到了很好的促進作用。并已在生產上得到實際應用，為企業帶來了可觀的經濟效益和良好的社會效益。
關鍵詞：可編程序控制器（PLC）；石灰石粉磨；過程監控；ifix3.5組態軟件
0前言
由于國家對環保的日益重視，對企業達標排放監管力度的加強，從而促進了工業煙氣采用濕式脫硫技術的廣泛應用。而濕式脫硫的原料是石灰石粉，因此對石灰石粉的品質和產量要求越來越高，這樣就需要具有先進水平、可靠性高的控制系統。
當前的可編程序控制器（PLC），是專為工業環境下應用而設計的工業控制計算機，已經成為控制系統中應用最廣泛的核心位置，它不僅能實現復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩定性好、體積小，能在惡劣環境下長時間、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，擴容方便。
1石灰石粉磨工藝簡介
石灰石粉磨是制備石灰石粉保證石灰石粉品質最為關鍵的工藝設備。它由磨輥、磨盤、減速機、選粉機、主電機、輔傳電機、密封風機、張緊結構、液壓潤滑站、冷卻水組成。
整個生產過程中包括各關鍵點的數據采集和記錄、工藝流程的切換、冷卻水泵的切換控制、選粉機的轉速控制、液壓潤滑站的壓力控制、石灰石粉磨內的溫度、差壓及料位控制、生產設備運行狀態的監控等，如此多的設備和復雜的工藝運行操作，需要復雜的自動化控制。如下圖：（目前#1線已投入生產，#2線正在籌備中）
2石灰石粉磨生產監控系統的運行環境
（1） 在該生產過程中，有大量的物理量，如溫度、壓力、料位、流量等模擬量參數，需要通過PLC對這些參數進行實時采集和處理。
（2） 整個生產過程的模擬量自動控制和故障診斷。
（3） 整個流程的順序控制和實時報警、聯鎖保護停機。
3控制系統結構
石灰石粉磨的控制系統采用Modicon公司生產的Quantum系列可編程序控制器。該系統由4臺工業PC機與PLC通過網絡交換機（冗余配置）構成物理結構為10BASE-T的局域網，工業PC機與PLC之間通過以太網進行數據通訊，數據傳輸率為10Mbp/s。整個控制系統由主系統和擴展系統組成，負責與現場測量和控制部分之間的數據傳輸，肩負著全部生產運行工藝、流程的邏輯控制、報警、聯鎖等。4臺工業PC機均運行Windows2000 Professional操作平臺，分為兩臺上位機操作員站，運行ifix3.5組態軟件,實現監視、操作、報表打印、事故分析等功能；另外一臺為工程師站，運行Quantum系列的Concept2.6組態軟件，實現邏輯控制、邏輯與參數的修改、在線監視等功能；還有一臺為通訊接口站，通過485電纜完成與6Kv高壓綜合保護的數據傳輸。配置結構采用雙以太網的形式，保證了自動化控制系統運行的連續性，提高了設備運行的可靠性，保證了安全生產。其系統配置如下圖所示。
4硬件配置
（1）為了滿足工藝過程的控制要求，控制中心采用了研華的工業控制計算機，其配置為：
CPU Intel PⅣ2.4GB,內存256MB,硬盤80GB,軟驅3.5in，光驅52X，彩顯PHILIPS 21純平，101鍵盤+光電鼠標。
（2）Modicon Quantum系列CPU-434-12
（3）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸入模塊11塊（包括熱偶、熱電阻）
（4）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸出模塊2塊
（5）Modicon Quantum系列32通道數字量輸入模塊7塊
（6）Modicon Quantum系列32通道數字量輸出模塊3塊
（7）Modicon Quantum系列以太網通訊模塊2塊
（8）Modicon Quantum系列遠程I/0通訊模塊3塊（主1，從2）
（9）Modicon Quantum系列電源模塊6塊
組態的主要工作是完成硬件型號參數設置、I/O地址的分配、傳輸方式等。使用Modicon Quantum系列PLC的專用編程軟件Concept2.6進行組態。具體過程是：打開Concept2.6→File→New project，雙擊PLC Selection選CPU型號→OK，雙擊Config Extensions→雙擊Select Extensisns→雙擊Select Extensisns，在出現的對話框TCP/IP處選擇以太網網絡數目→OK。雙擊I/O Map，點擊Head setup按鈕→選擇RIO數，這個數為主I/O通訊模塊在主站背板所占用的槽號（從I/O通訊模塊在擴展柜中根據自己的意愿隨意放置）→OK。
一般情況下，1和16槽放置電源模塊
2槽放置CPU模塊
3槽防止主I/O通訊模塊
4和5槽放置冗余的以太網通訊模塊
6至15槽放置I/O模塊。
硬件組態圖如下：
5軟件組態
在該系統中，上位機采用ifix3.5組態軟件，下位機采用Modicon Quantum系列的Concept2.6編程軟件。
1、 人機界面組態
（1） 工藝流程圖：該畫面通過編程實現動態模擬顯示整個石灰石粉制備的過程——從上料、進磨到出粉再到倉儲。實現整個生產過程中各個運行設備的程控啟停以及各個運行設備的單體操作，并對故障進行實時診斷。
（2） 系統操作功能：它有自動和手動兩種工作方式，正常運行時采用自動方式，故障和調試時采用手動方式。它由PID控制回路實現對一些重要的模擬量數據的精確控制，以達到期望值。
（3） 報警記錄：實時地發出所有發生故障的參數的聲光報警，提醒值班人員采取相應的措施。
（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。
2、 PLC控制程序設計
PLC采用Modicon Quantum系列
Concept2.6編程軟件。Concept適用與所有的Windows操作系統，強大的梯形圖面向用戶，其電路圖符號和表達式與繼電器電路原理圖非常接近，控制過程形象、直觀、易于掌握、易于修改。有實用的功能塊和在線仿真功能，并且不需要停止CPU運行，就可以下載修改的配置與邏輯。豐富的功能可以滿足系統的各種要求。下圖是冷卻水泵的啟動/停止邏輯：
冷卻水系統由兩臺冷卻水泵及冷卻水泵出口電動門組成。兩臺冷卻水泵一用一備，當啟動其中的一臺冷卻水泵后，必須投入另一臺冷卻水泵備用，以保證這臺冷卻水泵故障停泵時另一臺冷卻水泵自啟，也就保證了冷卻水系統的正常運行，進而保證了石灰石粉磨系統的安全、可靠、穩定的運行。冷卻水泵與冷卻水泵出口電動門之間聯鎖，冷卻水泵出口電動門在關閉位置才允許啟動冷卻水泵。在聯鎖解除時，可以單體操作冷卻水泵，實現冷卻水泵的檢修調試。
6系統通訊功能
Modicon Quantum系列PLC可編程序控制器利用其先進靈活的通信方式，方便地組成了PLC處理器與就地控制柜、遠程控制柜、計算機工作站及其電子設備之間的通訊，其通訊方式是多渠道、多方式的。
7結束語
本控制系統功能全面，可靠性高，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，對提高石灰石粉磨管理水平，保證設備安全穩定運行起到了很好的促進作用。并已在生產上得到實際應用，為企業帶來了可觀的經濟效益和良好的社會效益。
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