快開式壓濾機(jī)改造控制部分技術(shù)說明

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)在本項(xiàng)目中，控制系統(tǒng)需要完成的工作主要包括以下幾個(gè)方面：1、實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)聯(lián)網(wǎng)，將其信號(hào)接入洗煤廠目前生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)；2、實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)之間的聯(lián)機(jī)閉鎖，解決卸料控制難，經(jīng)常壓刮板的問題；3、在調(diào)度室實(shí)現(xiàn)壓濾機(jī)卸料時(shí)拉板計(jì)數(shù)的監(jiān)測(cè)，從根本上杜絕空拉謊報(bào)的現(xiàn)象。4、在調(diào)度室實(shí)現(xiàn)對(duì)壓濾機(jī)重要參量的顯示功能；5、開發(fā)通訊程序，為此后的工作預(yù)留接口。洗煤廠現(xiàn)有快開式壓濾機(jī)控制系統(tǒng)是以SiemensS7226一體式PLC為控制核心，配以TP177B作為可視操作終端。根據(jù)壓濾系統(tǒng)工藝要求進(jìn)行智能控制，按手動(dòng)運(yùn)行和自動(dòng)運(yùn)行兩種工作方式完成壓濾系統(tǒng)的各項(xiàng)控制工作。但是，做為單運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備，廠家沒有考慮壓濾機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，所定制的控制系統(tǒng)只能滿足自身的控制功能。要想實(shí)現(xiàn)我們的要求，必須對(duì)其進(jìn)行硬件和軟件上的擴(kuò)展改造。首先，在硬件上，壓濾機(jī)采用CPU226作為控制核心，226作為200系列的一款低端一體式PLC，并沒有遠(yuǎn)程通訊功能，僅有的485/232通訊端口已被用做與TP177B觸摸屏的聯(lián)接。如果要實(shí)現(xiàn)與其它壓濾機(jī)的閉鎖、實(shí)現(xiàn)在調(diào)度室對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，必須對(duì)226進(jìn)行通訊擴(kuò)展，增加通訊模塊和相應(yīng)的端口，使得壓濾機(jī)的信號(hào)可以傳輸?shù)秸{(diào)度室的監(jiān)控平臺(tái)。經(jīng)過篩選，我們最終選擇在CPU226上增加CP243-1通訊模塊，將壓濾機(jī)信號(hào)轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)出的電信號(hào)通過光纖鏈路器OSM轉(zhuǎn)成光信號(hào)上傳到洗煤廠控制網(wǎng)絡(luò)，由最近的S7-400控制站接收，再由控制站經(jīng)過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)秸{(diào)度室，使用WinCC軟件開發(fā)出相應(yīng)操作界面，顯示在調(diào)度室的監(jiān)控平臺(tái)上。軟件部分則包括對(duì)快開式壓濾機(jī)端拉板控制、通訊、設(shè)備間閉鎖程序的開發(fā)，S7-400控制站通訊程序的開發(fā)，以及調(diào)度室操作界面的數(shù)據(jù)組態(tài)和監(jiān)控畫面開發(fā)。項(xiàng)目系統(tǒng)圖如下所示： 上位機(jī)WinCC SCALANCEX-200 S7-400 OSM OSM。。。 S7-200 S7-200。。?？扉_式壓濾機(jī)快開式壓濾機(jī)2、OSM通訊轉(zhuǎn)接OSM又稱為光纖鏈路器，負(fù)責(zé)進(jìn)行光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，是SiemensIE的核心部件，用于為PLC通訊配置速率為100Mbit/s的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在本次改造中，負(fù)責(zé)從CP243-1到洗煤廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使用單模光纖做為物理連接。3、工業(yè)以太網(wǎng)（IE）傳輸介質(zhì)與協(xié)議傳輸介質(zhì)選用單模光纖。各壓濾機(jī)200站點(diǎn)作為子站掛接在主干網(wǎng)上進(jìn)行過程數(shù)據(jù)交換。主干網(wǎng)利用洗煤廠正在使用的工控網(wǎng)，目前主要完成各重介系統(tǒng)間通訊、生產(chǎn)與管理通訊，這次也做為壓濾機(jī)接入信號(hào)的通訊媒介。洗煤廠工控網(wǎng)按照光纖環(huán)網(wǎng)布置，是以光纖為傳輸介質(zhì)，以光為載波信號(hào)傳遞信息的通信系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由電端機(jī)、光端機(jī)、光纜和中繼器構(gòu)成。采用單模光纖(SMF)進(jìn)行通信，一般地，光信號(hào)在單模光纖內(nèi)可傳30km，在廠區(qū)內(nèi)，完全可以保證信號(hào)的穩(wěn)定性。掛接站點(diǎn)時(shí)需要的光電信號(hào)轉(zhuǎn)換器采用OSM（光纖鏈路器）。OSM一般備有兩對(duì)ST（100Mbit/s）光纖接口和一對(duì)RJ45（10/100Mbit/s）網(wǎng)線接口用以傳遞的同步或異步信號(hào)。光纖鏈路模塊的傳輸速率與距離無(wú)關(guān)，最大可為12Mbit/s，最大光纜長(zhǎng)度可達(dá)到15公里。在保證數(shù)據(jù)流量的同時(shí)，也充分的滿足了站點(diǎn)之間距離遠(yuǎn)而需要進(jìn)行長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。在設(shè)計(jì)中，分別對(duì)各個(gè)快開式壓濾機(jī)站點(diǎn)進(jìn)行IP地址設(shè)定，并對(duì)待傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分類匯總，站點(diǎn)間的通訊可以使用TCP/IP協(xié)議來實(shí)現(xiàn)?？扉_式壓濾機(jī)的信號(hào)上載到以太網(wǎng)，與S7-400控制站通訊時(shí)，主要通過使用具備交換機(jī)功能的以太網(wǎng)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。在這里，我們?yōu)镾7-400控制站選擇的設(shè)備是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)SCALANCEX-200，它主要用于配置實(shí)時(shí)和同步實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)，可以承受大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通訊(TCP/IP)。兩個(gè)不同系列的站點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部按不同網(wǎng)段進(jìn)行設(shè)置，SCALANCE根據(jù)各站點(diǎn)的以太網(wǎng)（MAC）地址過濾數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，局部數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)依舊是局部的，這就保證了S7-400重介系統(tǒng)控制站和S7-200壓濾機(jī)控制站兩個(gè)不同級(jí)別站點(diǎn)的獨(dú)立性和穩(wěn)定性。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)，交換機(jī)將端口處接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，并獨(dú)立地將它們發(fā)送到其它子網(wǎng)絡(luò)用戶的目的地址。另外，SCALANCEX-200的沖突檢測(cè)采用CSMA/CD方法，不會(huì)限制端口外網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。4、S7-400控制站程序由于廠家配置的226冗余能力不足，我們將涉及計(jì)算和閉鎖關(guān)系承接的程序放到S7-400控制站中進(jìn)行編寫，S7-400站CPU采用414-2，有足夠的空間和計(jì)算能力冗余。這部分的程序分控制和通訊兩部分。在控制部分，考慮到計(jì)數(shù)的真實(shí)性，對(duì)于每一個(gè)壓料循環(huán)，將入料泵壓力是否達(dá)標(biāo)作為其中一個(gè)判斷條件，有效的杜絕了無(wú)料空拉板的可能性。由于四臺(tái)壓濾機(jī)公用一條刮板運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)輸能力不足，壓濾機(jī)同時(shí)卸料必然造成刮板被壓。在設(shè)備閉鎖設(shè)計(jì)中，我們根據(jù)刮板的實(shí)際運(yùn)輸能力，調(diào)節(jié)每臺(tái)壓濾機(jī)每次卸料的板數(shù)和時(shí)間，使物料既能及時(shí)卸除，又不會(huì)造成壓料堵刮板，很好的滿足了設(shè)計(jì)需求。在通訊部分，編制414-2對(duì)應(yīng)226的通訊程序，劃分接收和發(fā)送數(shù)據(jù)塊，并分別對(duì)數(shù)字和模擬信號(hào)統(tǒng)一格式，以供WinCC使用。5、WinCC部分WinCC是生產(chǎn)和過程自動(dòng)化中解決可視化和控制任務(wù)的工業(yè)技術(shù)系統(tǒng)。它提供了適用于相關(guān)任務(wù)的圖形顯示、消息、歸檔以及報(bào)表的功能，可以對(duì)過程控制進(jìn)行信號(hào)可視化耦合，此外，WinCC基于Windows操作系統(tǒng)，可以使用VB、VC來開發(fā)背景函數(shù)，非常適用于對(duì)數(shù)字累計(jì)、函數(shù)運(yùn)算等功能有需求的項(xiàng)目。針對(duì)洗煤調(diào)度的監(jiān)控需要，我們開發(fā)了快開式壓濾機(jī)工作狀態(tài)顯示、拉板計(jì)數(shù)顯示，以及與之相關(guān)的功能，在監(jiān)控界面上做到了準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、直觀的顯示。三、功能擴(kuò)展本次設(shè)備升級(jí)在實(shí)現(xiàn)了所有預(yù)計(jì)功能的同時(shí)，為以后的功能拓展也打下了基礎(chǔ)，目前對(duì)快開式壓濾機(jī)的控制主要集中在設(shè)備聯(lián)動(dòng)和拉板計(jì)數(shù)部分。而借助于已經(jīng)搭建的硬件平臺(tái)，我們可以進(jìn)行深度開發(fā)，根據(jù)生產(chǎn)需求，可將壓濾機(jī)的部分或全部控制操作都集成到調(diào)度室監(jiān)控平臺(tái)，對(duì)每一臺(tái)快開式壓濾機(jī)的設(shè)備狀態(tài)、工作進(jìn)程、設(shè)備產(chǎn)量進(jìn)行數(shù)字化的管理。四、總結(jié)通過以上工作，新系統(tǒng)投入運(yùn)轉(zhuǎn)之后，很好的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，監(jiān)控平臺(tái)真實(shí)的反映出壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，對(duì)生產(chǎn)過程的考核做到了