基于和利時(shí)LK系列PLC的石灰窯配料控制系統(tǒng)

1 引言

石灰是一種重要個(gè)工業(yè)原料。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，石灰生產(chǎn)的自動(dòng)化水平越來(lái)越高。本文基于和利時(shí)LK系列PLC開發(fā)出石灰窯配料控制系統(tǒng)。和利時(shí)LK系列PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制、順序控制和定時(shí)控制，而且還具有抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、體積小、編程簡(jiǎn)單、開放性好等特點(diǎn)。上位監(jiān)控系統(tǒng)采用和利時(shí)HollyView組態(tài)軟件開發(fā)。通過(guò)本系統(tǒng)的應(yīng)用，大大提高了石灰窯配料控制過(guò)程的穩(wěn)定性和可靠性，從而保證系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)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(tǒng)的工藝主要包括配料計(jì)量和上料過(guò)程。

（1）配料計(jì)量過(guò)程

根據(jù)稱量要求，控制每次石灰石給料器出料至計(jì)量槽的時(shí)間，從而控制進(jìn)入計(jì)量槽的石灰石量。然后根據(jù)石灰石和焦炭的配比要求，控制每次焦炭給料器出料至計(jì)量槽的時(shí)間，從而控制進(jìn)入計(jì)量槽的焦炭量。這樣完成一次稱量過(guò)程。最終完成規(guī)定的每次燒制需要進(jìn)行的稱量次數(shù)。

（2）上料過(guò)程

每次計(jì)量完成后，控制卷?yè)P(yáng)機(jī)及附件運(yùn)動(dòng)，把石灰石和焦炭的混合料運(yùn)至窯頂。石灰窯上鐘帽打開后，混合料通過(guò)窯頂布料器進(jìn)入石灰窯進(jìn)行煅燒。

石灰窯配料系統(tǒng)的控制程序包括小車上料、配料、稱重、布料、出灰、風(fēng)量等控制部分，以及電機(jī)電流、溫度、壓力、流量等模擬量的顯示報(bào)警。其中配料稱重和上料控制是本系統(tǒng)的控制難點(diǎn)和重點(diǎn)。供料系統(tǒng)示意圖如圖1所示，消化系統(tǒng)示意圖如圖2所示。供料系統(tǒng)和消化系統(tǒng)的每條線都可以聯(lián)鎖或者獨(dú)立進(jìn)行操作。當(dāng)聯(lián)鎖時(shí)，每個(gè)設(shè)備順序啟停，系統(tǒng)開車畫面示意圖如圖3所示。

圖2 消化系統(tǒng)示意圖

圖3 系統(tǒng)開車畫面示意圖

3 石灰窯配料控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

石灰窯配料控制系統(tǒng)以和利時(shí)公司LK系列PLC為控制核心，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、聲控報(bào)警、儀表系統(tǒng)等部分，主要控制提升機(jī)、分級(jí)機(jī)、皮帶機(jī)、破碎機(jī)、下料器、螺旋、閥門等元件。在中央控制室設(shè)置操作員站和工程師站，并聯(lián)網(wǎng)至總控室，以便對(duì)全廠進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控與管理。石灰窯配料控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

石灰窯配料控制系統(tǒng)分為操作員站和工程師站，并通過(guò)以太網(wǎng)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(jī)畫面模擬現(xiàn)場(chǎng)的立體化動(dòng)態(tài)工藝流程，可以根據(jù)需要對(duì)閥門、皮帶秤、物料、用水等進(jìn)行設(shè)定，并顯示溫度、流量、電流、控制元件狀態(tài)等信息。液位采用比例棒圖及字符數(shù)據(jù)，并輔以直觀的立體圖的形式顯示各倉(cāng)實(shí)際液位。閥門及泵的控制也是根據(jù)實(shí)際進(jìn)行操作，并有相互連鎖關(guān)系。每個(gè)倉(cāng)的信息每10毫秒內(nèi)采樣一次，并實(shí)時(shí)顯示各種信息。在系統(tǒng)中分別設(shè)置各種報(bào)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(tǒng)的PLC硬件配置清單如表1所示。上位機(jī)操作系統(tǒng)采用和利時(shí)公司的HollyView進(jìn)行開發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC控制站的監(jiān)視與控制。為了保證系統(tǒng)的可靠性，本系統(tǒng)采用兩臺(tái)PC機(jī)互為備份，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)同步，確保監(jiān)控系統(tǒng)的不間斷運(yùn)行。

表1 PLC硬件清單

基于LK系列PLC的石灰窯配料系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

ì 穩(wěn)定性和可靠性高

系統(tǒng)采用和利時(shí)公司LK系列PLC。LK系列PLC主要針對(duì)中大型或?qū)煽啃砸蟾叩目刂葡到y(tǒng)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)借鑒了和利時(shí)公司DCS產(chǎn)品的成功經(jīng)驗(yàn)，在惡劣的工作環(huán)境下仍然可以保證長(zhǎng)時(shí)間可靠的工作。LK系列PLC還通過(guò)了UL和CE兩大國(guó)際認(rèn)證。

ì 運(yùn)算速度快

LK系列PLC運(yùn)算速度高達(dá)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(yǔ)言混合編程。LK編程軟件中帶有增量PID功能塊，通過(guò)配置參數(shù)就可以很方便的實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算功能。

ì 數(shù)據(jù)采集精度高

PLC實(shí)時(shí)采集高精度的模擬信號(hào)，采樣周期只有10ms。再通過(guò)以太網(wǎng)傳送至上位機(jī)。

ì 輸出聯(lián)鎖控制

通過(guò)PID調(diào)節(jié)，控制變頻器的頻率和用水閥門的開度設(shè)定，聯(lián)鎖控制個(gè)閥門、泵、電機(jī)，實(shí)時(shí)顯示輸出狀態(tài)。

ì 數(shù)據(jù)處理及計(jì)算能力強(qiáng)

模擬量輸入信號(hào)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)超限檢查、最大最小值的計(jì)算、流量及累計(jì)流量計(jì)算等功能。

ì 畫面顯示功能強(qiáng)

畫面顯示整個(gè)工藝流程及控制控制環(huán)節(jié)，包括各種采信號(hào)的趨勢(shì)圖、棒圖、數(shù)據(jù)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(nèi)容包括開關(guān)狀態(tài)、泵的運(yùn)行停止及故障狀態(tài)，動(dòng)態(tài)顯示測(cè)量值。

ì 具有歷史數(shù)據(jù)查詢和報(bào)表功能

通過(guò)上位機(jī)可以方便的查詢和統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)，并可以保存歷史數(shù)據(jù)。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)相關(guān)量的趨勢(shì)曲線。根據(jù)用戶的需要，可以提供報(bào)表。

ì 具有多級(jí)管理系統(tǒng)

根據(jù)需求可以進(jìn)行分級(jí)管理，操作員站、工程師站和總控室均可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行連接。可以進(jìn)行詳細(xì)的操作記錄，使管理更加科學(xué)和有效。

5 結(jié)束語(yǔ)

基于和利時(shí)LK系列PLC的石灰窯配料控制系統(tǒng)已經(jīng)投入實(shí)際運(yùn)行，性能穩(wěn)定可靠，較好地滿足了控制過(guò)程中的控制與管理相結(jié)合的要求，降低了石灰工段上料人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故。系統(tǒng)在自動(dòng)化程度、安全可靠性和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性等方面達(dá)到了先進(jìn)水平。

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作者簡(jiǎn)介：孫峰，畢業(yè)于山東輕工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任北京和利時(shí)自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)有限公司區(qū)域技術(shù)支持。