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S7-300 PLC在风机系统改造中的应用

2019-06-11 09:59 出处:未知 人气: 评论(

1 引言

  由于本厂前二氧化硫风机控制系统是由外国专家设计开发,界面也完全是英文的,给操作带来不便,另外加上设备日渐陈旧,发生故障的几率升高,所以二氧化硫风机系统仍存在需要改进的地方。二氧化硫风机系统如果采用常规仪表控制方案则难以满足自控系统的高可靠性、良好的控制性能。针对这些,提出了改造二氧化硫风机系统的方案。本工程是对烧结二氧化硫风机控制系统进行改造,原系统的监控操作软件是kkk公司的专用软件,现将其改造为用西门子wincc进行监控。plc控制柜和现场操作箱采用功能与原系统相同的设备,并新增嵌入式操作台以及品牌台式计算机。plc柜和现场操作箱应按规定进行保护接地与pe线进行连接,现场进plc柜和操作箱的电缆采用原来的电缆。plc柜的电源进线应取自厂内可靠性高的供电。整个系统是控制烧结二氧化硫风机的动作及相关设备的连锁关系。

2 工艺流程

  2.1 顺序控制

  系统的控制是采用顺序控制方式,共分为9步:

  step1basic step(初始化步);

  step2close igv(关闭前导叶);

  step3start oil pump(启动辅助油泵电机);

  step4start main motor(启动主电机);

  step5main motor run(主电机运行);

  step6igv operation(前导叶操作);

  step7close igv(关闭前导叶);

  step8start oil pump(启动辅助油泵电机);

  step9stop main motor(停止主电机)。

  2.2 风机系统控制内内容

  (1)从操作的方面看有以下几步:预启动(包括step1-3步);启动(包括step4-6步);停止(包括step7-9步)。系统工作中包括电机低速运行较长,油泵供油不足时(油压《1.2bar),自动启动辅助油泵;当电机根据工艺需要再次回到正常运行速度时,观察润滑系统的油压和管路流量情况正常后点击复位按钮,停止刚才自动启动的辅助油泵。

  (2) 为了确保风机的安全运行,利用本系统的顺序控制功能做了如下连锁控制:

  风机允许开车条件:油箱温度大于35℃,油压大于0.25mpa。

  风机事故停机条件:轴承温度大于75℃,振动幅值大于107um,油压低于0.1mpa。

  升温引风机入口温度大于300℃,开冷风阀,低于280℃关冷风阀。

  风机出口压力高,开放空阀,压力低关放空阀。

3 系统设计

  控制系统设计的目的是对二氧化硫风机系统的运行过程进行控制,以及相关系统参数显示、报警和紧急状态下停机的连锁控制,从而实现生产过程的自动化plc控制。同时,为了确保plc系统意外情况下生产的顺利进行,当计算机由于某种原因发生故障时,可以手动操作。系统对各种主要参数设有上限、下限声光报警装置,并在报警一览里显示所有的报警信息。

  3.1 控制步骤

  (1)预启动:首先选择开关本地状态,然后点击预启动按钮,程序将关闭前导叶(pqw272=0),然后启动辅助油泵电机(q0.0=1),当油箱的液位和压力满足要求,经过一定时间的延时(1min),且系统无故障,则预启动完成。油泵电机在预启动步启动,在第六步前导叶操作完成后1分钟停止;电机运行过程钟在油压《1.2bar时辅助油泵电机自动启动,正常情况下点击润滑画面的复位按钮停止电机。在执行停机过程中,在第八步自动启动辅助油泵电机,在第九步后辅助油泵电机运行20分钟后停止。预启动完成就是风机准备好。

  (2) 正常启动:启动主电机,电机无故障,1分钟后操作前导叶;有电机故障,程序回到初始步,选择开关远程状态,风机交由仪表室控制。

  (3)停机状态:正常停机:选择开关至本地状态,操作过程画面上停止按钮,关闭前导叶,自动启动辅助油泵电机,停止主电机,程序回到初始化步。非正常停机:只要出现非正常停机条件,不论系统运行在哪一步,系统都将要停止运行。

  3.2 控制原理

  二氧化硫风机控制系统的控制原理图如图1所示。

4 系统实现

  4.1 系统硬件构成

  这套系统的plc选用的是simatic s7_300可编程控制器,它具有模拟量、开关量的采集处理和计算功能以及逻辑控制、计时比较等顺序控制功能,并且具有集成的批处理功能和高速数据通讯网(profibus总线通讯),以满足连锁控制的快速响应以及将来可以和中央控制室总操作站联网通讯的要求,二氧化硫风机系统的网络结构图如图2所示。

  4.2 流程图设计

  编程和工程工具软件为simatic step7,它有梯形图(ld)和功能块图(fbd)指令表(il)以及顺序功能图(sfc)等多种编程语言可供使用。可对i/o设备进行组态和参数化,能对任何连接到profibus_dp的节点进行测试盒启动,可在线修改系统中任一点的用户程序;具有先进的系统诊断能力、plc模拟仿真、远程维护和项目文件等。

  二氧化硫风机控制系统流程图如图3所示。

  4.3 程序实现

  使用step7软件,可以在一个项目中创建s7程序。s7可编程控制器包括一个供电单元、一个cpu,以及输入和输出模块(i/o模块)。可编程逻辑控制器(plc)同过s7程序监控机器。在s7程序中通过地址寻址i/o模块。在step7中,可以用标准语言梯形图(lad)、语句表(stl)或功能块(fbd)创建s7程序。在本系统中采用的是直观可视的功能块图(fbd)编程方式,创建的程序结构如下:

  ob1主程序

  fb74,fc83模拟量处理程序

  fb100风机顺控程序

  fc1控制油泵电机

  fc2控制主电机

  fc3控制前导叶

  fc7报警汇总

  fc8报警电铃

  fc9信号灯

  fc10 模拟量输入处理程序

  fc61 通用处理程序

  在step7中,cpu循环处理ob1.cpu逐行读取并执行程序命令。当cpu返回第一个程序行时,它已经完成一个循环,所需要的时间就是所说的扫描循环时间。功能块fb在程序的体系结构中位于组织块之下,它包含程序的一部分,这部分程序在ob1中可以多次调用。功能块的所有形参和静态数据都存储在一个单独的、被指定给该功能块的数据块db中。下面以控制主电机程序fc2说明控制实现的过程,其他都可以类同fc2的控制过程。在s7的项目程序中,插入一个新的程序段并选择输入域,然后在编程元素目录中查找到比较功能并插入一个cmp》=1。在比较器后面附上一个输出赋值,用变量声明表中的名称作为输入的地址,然后保存程序。

  (1) 监视风机速度例程(见图4):

  比较器比较变量#actual_speed和#preset_speed,并将结果赋值给#preset_speed_reached(信号状态为1)。

  (1) 风机控制程序(见图5):

  当变量#switch_on的信号状态为1并且变量automatic_mode的信号状态为0时,发动机开动。只有当对automatic_mode取反时(常闭触点),才能够启用该功能。当变量#switch_off的信号状态为1或变量#fault的信号状态为0是,发动机停机。同样,可以通过取反#fault实现该功能(#fault是一个0激活信号,它在常态下的信号为1,如出现故障则为0)。

5 结束语

  本文所提出全自动plc可编程控制系统具有以下特点:选用的simatic_s300可编程控制系统调节精度高、适应能力强,有效地加强生产装置的自动控制,保障生产装置安全可靠地长期运行;大大提高了生产的控制精度和可靠性,也使整个生产自动控制水平迈上了一个新的台阶。

  旧有系统经改造后,通过计算机控制选择所需控制方案,操作方便,系统工作可靠性大大增强,有效地提高了工作效率。

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