企业信息

    浔之漫智控技术(上海)有限公司

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  • 公司认证: 营业执照已认证
  • 企业性质:私营企业
    成立时间:2017
  • 公司地址: 上海市 松江区 永丰街道 上海市松江区广富林路4855弄52号3楼
  • 姓名: 聂航
  • 认证: 手机已认证 身份证已认证 微信未绑定

    南宁西门子PLC模块通讯电缆供应商

  • 所属行业:电气 工控电器 DCS/PLC系统
  • 发布日期:2024-12-16
  • 阅读量:13
  • 价格:666.00 元/台 起
  • 产品规格:模块式
  • 产品数量:1000.00 台
  • 包装说明:全新
  • 发货地址:上海松江永丰  
  • 关键词:西门子代理商,西门子一级代理商

    南宁西门子PLC模块通讯电缆供应商详细内容

    南宁西门子PLC模块通讯电缆供应商

    1、引言

    本文主要从应用的角度利用VB6.0的MSComm 控件和MODBUS协议,成功实现了某流量控制系统中工控机与带RS-232输出接口的智能数字流量积算仪之间的串口通信功能。D08-8CZM数字显示表应用于底吹氩流量控制系统中流量的显示,工控机通过读取其显示值作为反馈信号,从而实现流量的闭环控制。

    2、D08-8CZM型智能数字流量显示积算仪与串口通信

    2.1 硬件构成

    D07-12A型质量流量传感器采用毛细管传热温差量热法原理测量气体的质量流量(温度压力补偿)。将传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大,放大后的流量检测电压与设定电压进行比较,再将差值信号放大后去控制调节阀门,闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。当本流量积算仪与MFC(质量流量计)配套使用时,只需用电缆通过D型插头将流量积算仪与MFC连接起来即可。然后采用一台上位机与一台D08-8CZM流量积算仪进行通信的方式,使用RS232通讯方式:将2引脚(TXD)与上位机串口的RXD(工控机串口的2引脚)相连;3引脚(RXD)与上位机串口的TXD(工控机串口的3引脚)相连;5引脚(SG)与上位机串口的SG(工控机串口的5引脚)相连。

    2.2 通讯原理

    工控机作为上位机与从机(数字流量积算仪)采用主从应答方式进行通信,一个网络中只有一个主机(上位机,节点地址为0),主机通过站号(数字流量积算仪的地址)区分不同的从机。上位机始终处于主动状态,根据程序运行的需要向(通信端口)数字流量积算仪发出读写等命令;从机处于被动状态,接收并响应上位机的命令。需要读采样数据时,上位机通过通信口向地址的数字流量积算仪发出读数据命令,数字流量积算仪响应并将数据准备好,按统一的数据通信帧格式编成响应字符串,主机再次读通信口接收缓冲区即可读到所需的数据。向数字流量积算仪写数据时,上位机向数字流量积算仪发出写命令及参数数据,积算仪即可接受并返回响应情况。上位机通过RS-232通信进行运行状态监控、参数设置、诊断等远程测控功能,实现这些功能采用了不同的通信格式。其中MODBUS协议通讯原理图如下:


    图1 MODBUS协议的询问应答环路

    2.3 通讯协议

    本通信协议应用于D08-8CZM型流量积算仪与上位机的通信,数据以16进制格式传输,波特率:9600;数据位8位;停止位:1位;效验位:无。本协议与MODBUS协议兼容,可以通过上位机显示流量积算仪的瞬时流量、累积流量、满量程、单位和阀状态(包括阀控、关闭和清洗),而且可以通过上位机设定流量积算仪的瞬时流量、使流量积算仪的累积流量清零。因此在本协议用到了MODBUS协议的命令$03(Reading 1~9words)、命令$05(Force single coil)和命令$06(Writing 1 word)。

    使用命令$03可以通过上位机读流量积算仪的当前状态,其通信协议的具体格式为:

    上位机 积算仪:01 03 00 02 00 08 E5 CC

    各字节含义:

    01: MODBUS地址;
    03: 功能码03(Reading 1~9words);
    00 02:起始地址,00为高8位,02为低8位;
    00 08:读取的字数;
    E5 CC:CRC效验值,E5为CRC的低8位,CC为高8位。

    上位机 积算仪:01 03 10 (1)~(16) CRCL CRCH

    各字节含义:

    01:MODBUS地址;
    03:MODBUS命令号;
    10:上传的字节数;

    (1)~(4):瞬时流量值;“00~09”表示数字“0~9”,“10~19”表示“0.~9.”;
    (5)~(10):流量累积值;同上;
    (11)~(14):满量程;同上;
    (15):流量单位;00表示SCCM和SCC,01表示SCCM和SL,11表示SLM和SL;
    (16):阀状态;00表示关闭,80表示阀控,FF表示清洗;
    CRCL:CRC的低八位;CRCH:CRC的高8位。

    3、用VB实现串行通讯

    3.1 MSComm控件

    VB的通信控件MSComm能够提供串行通信的全部功能,程序编写、调试简单方便,开发速度快,该控件封装了通信过程中的底层操作程序,用户只需设置和监控控件的属性和事件,就可以方便地实现异步串行通信。

    采用MSComm控件接收数据,按照接收方式分两种形式:事件驱动方式,定时查询方式。本例为适应流量的实时控制采用定时驱动方式,若定时器计时到,通过串行通信口向流量积算仪发出读写等操作命令,等待时间到则检查InBufferCount属性值来判断输入缓冲区中是否接受到了相应数目的字符,从而进行读取、判断数据合法性和数据存储、处理等操作。


    1 引言

    近年来在城市污水处理的工艺中,投资少、运行灵活的SBR处理工艺得到广泛的应用。SBR(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)序批式活性污泥工艺早在1904年就被开发,并了较好的效果,只是由于当时的自动化水平和设备制造工艺的限制,所以没有得到推广应用。而近年来随着自动化技术及在线监测技术的飞速发展,为SBR工艺的发展和应用提供了前提条件,因为对污水处理工艺进行自动化监测和实时控制是提高污水处理效率、降低处理能耗的关键,所以SBR工艺也是各种污水处理工艺中对自动化系统要求较高的一种工艺。SBR反应过程主要是在生物反应池内进行的,该工艺主要由进水、曝气、沉淀、排水和闲置等五个阶段组成。SBR工艺的处理效果主要取决于其运行参数,其中主要参数包括各反应段时间以及曝气强度。一般采用以PLC为的工艺过程自动监控系统,实时控制鼓风机、水泵、电动阀等设备及各反应段时间,使水质达到国家规定的排放标准。

    由此可见,SBR污水处理工艺是一个多参量(如液位、流量、压力、生物指标等)、多任务(如污水输送、风量控制、水泵的启停等)、多设备(如格栅机、水泵、鼓风机、阀门等) 且具有随机性 、时变性和耦合性的复杂系统。因此,应由稳定的数据信息交换网络与综合管理系统来进行自动化的管理,使之地运行。


    2 工业以太网PROFINET技术应用

    所谓工业以太网,一般来讲是指技术上与商用以太网(即IEEE802.3标准)兼容,但在产品设计时,在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性、性、抗干扰性和本质等方面能满足工业现场的需要。

    PROFINET是Process Field Net的缩写,它是PROFIBUS客户、生产商与系统集成联盟协会推出的在PROFIBUS与以太网间全开放的通信协议。PROFINET是一种基于实时工业以太网的自动化解决方案,它以一整套完整并可升级的方式,可以为PROFIBUS及其他各种现场总线网络提供以太网移植服务;PROFINET标准的开放性保证了其长远的兼容性与扩展性,从而可以保护用户的投资与利益。 PROFINET可以使工程与组态、试运行、操作和维护为便捷,并且能够与PROFIBUS以及其它现场总线网络实现无缝集成与连接。

    这种跨越供应商的开放式标准建立在工业以太网基础之上,覆盖了工厂自动化的所有领域。依赖于现行的IT标准,并且无条件地支持TCP/IP协议,从而确保了公司范围内从办公区域到现场级的集成通讯。 它主要包含3方面的技术: ① 基于通用对象模型(COM)的分布式自动化系统; ② 规定了PROFIBUS和标准以太网之间的开放、透明通信; ③ 提供了一个包括设备层和系统层、立于制造商的系统模型。

    PROFINET采用标准以太网作为连接介质,采用TCP/IP协议加上应用层的RPC/DCOM来完成节点之间的通信和网络寻址。它可以同时挂接传统PROFIBUS系统和新型的智能现场设备。现有的PROFIBUS网段可以通过一个代理设备(proxy)连接到PROFINET网络当中,使整套PROFIBUS设备和协议能够原封不动地在PROFINET中使用。传统的PROFIBUS设备可通过代理proxy与PROFINET上面的COM对象进行通信,并通过OLE自动化接口实现COM对象之间的调用。

    与其他现场总线相比,工业以太网应用主要有以下特点:

    1) 实时通信 采用以太网交换技术、全双工通信、流量控制等技术,以及确定性数据通信调度控制策略、简化通信栈软件层次、现场设备层网络微网段化等针对工业过程控制的通信实时性措施,提高了以太网通信的实时性。
    2) 总线供电 采用直流电源耦合、电源冗余管理等技术,设计了能实现网络供电或总线供电的以太网集线器,解决了以太网总线的供电问题。

    3) 远距离传输 采用网络分层、控制区域微网段化、网络小时滞中继以及光纤等技术实现了以太网的远距离传输。

    4) 网络 采用控制区域微网段化,各控制区域通过具有网络隔离和过滤的现场控制器与系统主干相连,实现各控制区域与其他区域之间的逻辑上的网络隔离。

    5) 性 采用分散结构化设计、EMC设计、冗余、自诊断等性设计技术等,提高基于以太网技术的现场设备性。

    6) 一网到底 即它可以一直延伸到企业现场设备控制层,所以被人们普遍认为是未来控制网络的解决方案,工业以太网已成为现场总线中的主流技术。

    工程实践证明,在组建企业工控网络时采用PROFINET通讯技术可以节省近15%的硬件投资。


    3 控制系统组成及功能设计 现代化的污水处理系统需要实现管理与控制一体化,实现办公自动化。

    控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口,而且具有与上层管理系统集成的接口,同时具有可扩展性。所以本系统采用的工业以太网PRIFINET或现场总线PROFIBUS等技术,适应了当前的这种需求。为了加强系统的性,使整个系统能够长时间无故障地运行,上位监控系统还采用容错(冗余)技术。

    3.1系统组成及特点 根据全集成自动化(Totally Integrated Automation)的思想,将污水厂 控制系统分为管理级、控制级、现场级。系统简图如下页图:

    (1)管理级 管理级是系统的部分,完成对污水处理过程各部分的管理和控制 ,并实现厂级的办公自动化。管理级提供人机接口,是整个控制系统与外部信息交换的界面 。管理级的工业计算机具有相互通讯的功能,实现数据交换或共享。考虑到管理层功能结构的层次性和可分割性,采用客户/服务器(Client/Server)的体系结构。服务器选用大型的网络关系数据库,满足开放、分布式数据库管理方式的要求。服务器具有远程控制操作功能、状态显示功能、数据处理功能、报警功能、报表功能、通讯功能和冗余功能等。厂控制室中设备包括:两台安装Siemens公司WinCC监控组态软件的冗余服务器作为上位机 ,安装有WinCC组态软件的版以及冗余软件包,两台服务器互为备用,实现冗余,提高系统的性。装有WinCC运行版的PC机作为监控工程师操作站。这种配置的主要的优点是保证数据的完整性和监控操作的连续性。如果一个WinCC服务器出现故障,该服务器的客户机(工作站)自动从发生故障的服务器切换到备用的服务器上,使所有的客户机始终可以监控生产过程,修复后的服务器回到系统后,自动实现归档数据的匹配,管理级与控制级的数据交换均采用了工业以太网,真正体现了公司范围内从办公区域到现场级的集成通讯。



    1 引言
    西门子LOGO!控制器的外形给人一种误解,许多人就把它当作具有定时功能的继电器,其实,别看它身体纤小,却是有8种基本功能和26种特殊功能且支持模拟量控制和AS-I总线的微型PLC。根据西门子公司的命名,LOGO!的官方名字叫做通用逻辑控制模块。LOGO!的模块化设计,能够扩展其功能。有了它,可以忽略诸如时间继电器,计数器和中间继电器,接触器等功能单一的电器元件,因为它们都包含在LOGO!当中。LOGO!事实上已经成为一项能覆盖多种微小型逻辑控制应用领域的技术。LOGO!投入市场近十年来,被广泛地应用于各种行业。在全世界的各个角落可以找到LOGO!的身影。在中国,LOGO!也同样为广大工业领域和民用领域的用户所接受,在楼梯照明、门控系统、包装控制系统、水泵控制系统以及特殊车辆控制系统等众多行业中大显身手!对!这才是真正的LOGO!如图1所示。



    图1 LOGO!的图片

    2 LOGO!的特点
    LOGO!模块不需要太多的附件和放置空间,因而它使得控制柜的体积变得小,而且,LOGO!模块不仅降低了花费,也节省了多达70%的时间。LOGO!易于安装,几乎不需要任何接线,而且编程十分简单,所做的仅仅是按动几下按钮。LOGO!也具有抗振性,及很强的电磁兼容性(EMC),并符合各项工业标准,能够应用于各种气候条件。LOGO!满足B级噪音抑制要求,并且高质量的LOGO!几乎了世界上所有主要的质量认证,如CE、UL、CSA、FM等。因此,LOGO!得以在全世界范围被广泛使用。
    LOGO!的出现,了继电器与PLC之间的技术空间。为这一市场细分中的用户提供了简单灵活、得心应手的解决方案。用户可以随心所欲地设计程序,轻松完成各种控制任务。LOGO!本身集成了编程能力,用户只需使用LOGO!面板上的键盘与屏幕,就可轻松编写控制程序并可随时修改程序以及调整参数设置。继电器输出的LOGO!的承载电流高达10A,中间继电器与接触器,可直接接入负载。LOGO!支持EIB、LON和AS-I三种通讯方式,可方便的将其连入到各种网络之中,构成楼宇控制系统中的I/O子站和机械控制系统中的I/O子站。正基于LOGO!的以上特点,LOGO!才成为我们进行控制设计时应该考虑的方案。


    3.1 过滤装置工作原理
    过滤装置有两级组成:级采用离心力的原理,混杂有固体颗粒物的液体由分离装置的入口切线方向流入形成的螺旋形液体流,在离心力的作用下,较重的固体颗粒被甩向管道的壁上并终因重力下落被收集后进入过滤,而去除了固体颗粒的自由液体又循环到生产过程中。二级过滤主要通过一种的羊毛滤纸来分离固体颗粒物和液体。本装置主要控制二级过滤。
    3.2 过滤装置控制要点
    过滤装置的控制对象主要有:输送过滤纸的电机、过滤泵和两路分离电磁阀。过滤纸的输送既可以手动控制,又可以自动进行。自动运行时既可以由设定的时间间隔来启动,又可以由流量开关来控制,而且每次启动后,运行固定的时间停止,这个固定时间既能保证生产的连续进行,又能保证滤纸消耗方面比较经济,即输送的滤纸长度刚好补偿失去了过滤作用的部分。过滤泵的运行由液位开关来进行控制,高液位时来启动泵把净化后的液体输送到生产过程,低液位时终止泵运行以保护泵。分离阀的运行主要有时间来控制,它们间隔一定的时间后运行固定的时间后再停止,如此循环往复。
    3.3 控制方案选择
    综上来看,控制的信号不是太多,使用PLC有点大材小用,但如果靠机电控制线路,并不是特别容易实现,这正好是LOGO!的天地。只需要占用DIN导轨上4个模块的空间部件就能替代很多定时器、继电器、时钟和接触器所实现的功能,而它的8个基本功能和26个特殊功能可代替多的开关设备,而且它能够实现许多复杂的功能,但不需要额外增加附件和任何装备。从所有这些条件来看,LOGO!是实现本方案的选择。

    3.4 LOGO!控制的过滤装置程序要点
    下面是过滤纸输送部分的程序,其中,B19是自动输送过滤纸的短运行时间。B30是1个间隔的时间,B33是自动输送滤纸总间隔数,所以B30×2×B33就是相邻两次输送滤纸的时间间隔。此数值有具体的实验得知,据此设置B30和B33的值。


    本系统集自动控制、数据采集功能为一体,较好地完成了整个污水处理过程的自动控制、工艺流程动态显示、设备运行状态的实时监测、记录和故障报警。
    控制室配置的四个操作站(二级监控部分)、各分站、子站操作站(一级监控部分)、各现场控制站通过安装在操作站和控制站内的Controller bbbb通讯单元与工厂Controller bbbb冗余光纤环网建立的工业局域网络通讯。
    除Controller bbbb通讯方案外系统还建立了:(1)远程中途提升泵站和中控室的无线通讯方案,在中控室即可实现6km外的中途提升泵站的生产监控;(2)鼓风机站PLC主站和鼓风机监控分站PLC的date bbbb 数据映射用于建立PLC之间的数据通讯;(3)鼓风机站PLC主站和三方设备CAN总线数据采集服务器的协议宏通讯(建立Modbus协议的通讯序列),实现中控室对变配电间高压控制保护设备及工厂变电运行的运行监控。

    3 系统监控运行目标的实现
    3.1 SBR序列间歇式活性污泥法工艺
    SBR序列间歇式活性污泥法工艺是污水处理的新技术。近年来自动控制技术、在线分析仪表的快速发展为污水生物曝气处理的自动化提供了的基础。本系统采用以PLC为的工艺过程自动监控系统,通过控制鼓风机、水泵、电动阀等设备对反应段时间、曝气时间、曝气强度等工艺参数进行控制,使水质达到国家规定的排放标准。
    SBR污水处理自动控制过程特点是变量多(如液位,水质成份,温度、压力、流量)、任务多(如污水输送、风量控制、反冲水量控制、水泵的启停等)、设备多(如格栅机、水泵、鼓风机、阀门、污泥处理设备等),而且是具有随机性、时变性和耦合性的复杂控制系统。

    3.2 主要监控任务
    (1)水泵管理。运用欧姆龙公司CS1 PLC软件的堆栈技术使粗格栅站和其他类似控制要求的14台潜水泵的控制达到国内外水平:既用自动控制去实现操作员根据操作规程要求作手动操作时的正确操作,其自动控制过程和操作员在现场操作时无误操作的过程一致并且及时,实现了根据对液位、设备状况、设备运行记录等因素进行综合分析之后的智能自动判断并以此作出的随动的自动控制决策。
    控制效果大体可描述为:根据液位的高低决定启动泵的数量,增加启动泵的数量时要做到哪台无故障的泵休息的时间长就自动启动哪台泵,需要减少启动泵的数量时要做到哪台泵运行的时间长就自动停哪台泵,当运行的泵出现故障时将停止该泵的运行,其他无故障的泵将根据前述原则自动补足缺少的运行泵数量,当因故障原因停止的泵恢复正常时将自动进入准备启动队列。
    该潜水泵控制方案在松原污水处理的各个环节得到了广泛的使用使该监控环节达到了可以取消现场一级监控的运行效果,大的提高了设备运行质量,保证了设备的连续长周期正常运行,提高了设备使用寿命,解决了工厂操作人员不足的问题。
    (2)SBR工艺的联锁和溶解氧浓度的反馈控制。控制方案主要依据生产工艺提供的控制要求;SBR工艺的控制大体可以分为三个方面的内容:一是生物浓度控制,即根据在线测得的水质参数与设定参数形成的闭环控制;二是反应时间控制,即根据SBR工艺的各个阶段所需要的时间进行的自动控制;三是流量程序控制,即根据污水流量的变化来调整各个阶段所需时间的自动控制。
    生物浓度控制的基本原则是动态的控制SBR工艺的反应时间,使其中的物浓度(COD)达到允许的排放标准后就立即停止曝气。目前,受检测技术的影响,在线测定物浓度(COD)的实时性效果较差,基本不能实现反馈控制的实时性要求。
    但是,在一定的SBR工艺条件下,反应池中的COD浓度与SBR池中的溶解氧变化速率有着直接的关系。因此可以通过测定溶解氧的变化来监测物浓度的变化,实现反应过程的反馈自动控制。
    SBR池溶解氧浓度的反馈控制控制方案是在SBR工艺的暴气过程中,将溶解氧传感器检测到的SBR池溶解氧浓度信号和工艺工程师的暴气阶段SBR池溶解氧浓度的给定值作实时动态比较,然后按比例、积分、微分(PID)的控制方案去控制空气电动调节阀的开度既控制由鼓风机给出的空气流量,闭环的PID控制方案较好的保证了暴气阶段SBR池溶解氧浓度的要求,提高了工厂污水处理的能力和处理质量。
    与时间相关的控制程序是根据对SBR反应池的五个运行阶段所需要的时间进行的自动控制。如SBR反应池的进水时间、搅拌时间、曝气时间、静沉时间、滗水时间及等待时间都可由操作员在上位机给定。SBR反应池的各段工艺过程的执行时间均严格按规定的时间顺序进行,通过电气操作台上的手动/自动转换开关可以改变主要电器设备的操作状态。
    该厂污水处理过程大体可分为四套SBR的轮流进水(含搅拌)、暴气、静沉、滗水等几个过程,每套SBR工艺设备主要由鼓风机、搅拌器、电动调节阀、滗水器等主要设备组成,其中滗水器为电动机械受控设备,受多种原因影响其控制的性显得重要,而生物净化过程中的污水溶解氧浓度控制对提高SBR工艺的运行效率、工艺的污水处理能力和质量、保护有用微生物的生存环境起着置关重要的作用,所以SBR工艺的自动控制关键是作好上述两个环节。
    (3)中控室变配电设备的远程集中监控。本系统通过使用殴姆龙公司的串行通讯单元,利用协议宏的组态编程方法实现了实现了中控室计算机操作站通过Controller bbbb光纤环网对安装在工厂变电间的CAN总线数据采集服务器的远程通讯,实现了重要的工厂变配电数据(高压控制保护器数据)的采集,其中包括模拟量(包括三相电流、电压、各功率参数、工厂用电累计量等)、开关量(包括各种开关状态、设备运行状态、故障状态)共计400点并在控制室操作站上通过操作画面进行实时显示、记录、报警,其记录报表可用于故障的事后分析,为工厂供电环节的管理提供了保。

    4 基于欧姆龙CS1系列PLC的现场控制站
    现场控制站PLC是直接控制和监测生产过程的单元。本系统厂区共有9个现场控制站,每个站设一台可编程逻辑控制器,通过工业控制网(Controller bbbb)传输数据,每个现场站的监测和控制可以在现场站进行,也可以在控制室进行。现场控制站主要包括以下设备:可编程序逻辑控制器(PLC);可编程终端PT(触摸屏);现场计算机操作站。
    PLC设备选用日本OMRON公司的新一代可编程序控制器—CS1系列,基本指令处理
    速度:≤0.02μs;输入输出模块均具备光电隔离性能;支持所有模块的热插拔;平均无故障运行时间(MTBF)达到271,000小时;双CPU硬件热备(2 CPU同时参与计算机与数据保存1个CPU控制,故障时平滑切换);支持所有模块的热插拔;双电源供电(包括扩展机架);如配置串行通信单元SCU21,则每套PLC上多能提供34个(RS232/422/485)通信口,通信速率可达38.4KBPS,用于连接现场仪表、外围通信设备和触摸屏(PT);对于每个串行通信口,具备自定义协议的通讯功能,能与非本公司产品进行数据交换,便于和三方各种智能设备、现场智能仪表相连;支持E_mail功能,能以事件触发、定时触发及故障触发方式由PLC向上位机发送电子邮件;具有电源出错履历、电源中断时间压栈、电源中断计数等电源维护功能;支持以太网、控制网、设备总线网,并支持多网配置;定时中断,掉电中断,I/O中断,外部中断等多种中断功能。CS1编程软件采用新的bbbbbbs版,采用结构化、多任务、梯形图、语句表编程方式,具有良好的在线编辑和在线帮助功能。

    5 结束语
    该厂自投产以来,以OMRON公司的CS1系列PLC为的自动控制系统长周期运行,未发生过任何故障,特别应提到的是Controller bbbb光纤环网的运行故障记录等于零,出现过如通讯时,通讯报警等在一般工控局域网络上常见的故障提示。PLC系统的运行保证了如本文所述的控制方案顺利实现,为污水处理厂的运行奠定了良好的基础。


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    1 引 言
    我国是世界上焦碳生产大国,但焦化生产的装备水平与发达国家相比普遍较低。焦炉装煤车是焦炉生产的重要工艺设备,装煤车工作于焦炉部,它来回行驶在炉轨道上,用来从煤塔取出一定重量的煤,通过炭化室部装煤孔卸入炭化室内,装煤量的检测对焦化厂的各项技术和经济指标的提高以及生产都具有重大意义。随着当今国内外自动化技术的飞速发展和普及,装煤车取煤、装煤整个周期计量的过程,向自动化、无人化、网络化、智能化方向发展,将改变当前焦炉生产环境恶劣、操作落后、劳动生产率低下的局面,对减轻劳动强度、降低生产成本、提高焦炭质量、保证生产有着积的推动作用。

    2 系统工艺要求
    2.1 工艺概述
    焦炉装煤车主要完成对焦炉各炭化室的装煤操作,是焦炭生产的一个重要环节,其主要工艺流程为:装煤车沿铁轨行走至煤塔下,打开煤塔下煤孔闸板门由煤塔取一定重量的煤,煤料达到要求重量之后,关闭煤塔闸板门,然后行走至计量工位过磅,简称实车计量值W1,行至装煤的炭化室上方将煤料输送到炭化室内,再行走至计量工位过磅,简称空车计量值W2,W1与W2之差既为卸载量W3,如卸载量W1-W2≤α-β,则本次计量无效,如卸载量W1-W2>α-β,从而完成一次周期计量。其装载时序如图1所示。

    图1 计量时序图

    2.2 计量控制原理
    焦炉装煤车其计量形式为电子轨道衡静态称重,目前市场上大致方式有二类:基坑式断轨称重和无基坑不断轨称重,其各自有不同的特长。轨道衡称重原理为:当被称车辆驶过秤台时,通过秤台将力准确的传递到负荷传感器上,各个传感器将此重量信号叠加转换成与之受力成比例的mV级电压模拟信号,该信号通过汇接板传送给称重显示器,并由表内的数据采集系统对此信号进行测量、放大、A/D转换、滤波,经CPU进行处理后成为数字式称重信号,然后经由仪表显示、控制和远传。
    2.3 装煤车主要工艺参数
    装煤车自重:190t-210t;计量范围:40t;显示分度:20kg;精度:±40kg
    过载能力:150%;秤台长度:7600mm;轨距:8265mm。

    3 控制系统设计
    3.1 系统总貌
    根据焦炉装煤车系统的工艺控制要求以及罗克韦尔自动化集成架构的特点,提出以下装煤车自动计量解决方案:
    (1) 控制系统满足焦炉装煤车计量工艺的要求。
    (2) 控制系统为具有Logix控制引擎的FlexLogix处理器,它提供了功能和物理上的分散控制平台,其FlEX I/O采用灵活紧凑的模块化安装设计,并具备热插拔功能。
    (3) 控制系统提供友好的操作界面,通讯开放,使用方便,操作灵活及维护容易。
    (4) 控制系统的网络采用CIP通用工业协议的冗余ControlNet现场总线。
    (5) 控制系统具有成熟的易配易扩的高柔性系统,并可以在今后相当长一段时间内保持其技术的和地位,具备性、性、性特点。

    3.2 系统配置和组成
    系统主要由称重数据采集、基础自动化控制和人机监控管理等部分组成一个基于网络的装煤车自动计量系统,用于装煤车工艺流程的操作及监控、故障报警的监视及确认、工艺过程的动态显示、工艺参数的设定、秤量数据显示及存储、故障及报表打印等。其配置如图2所示。

    图2 系统配置图

    称重数据采集由数个CC52-100电阻应变式负荷传感器、EDI-910称重控制器和大型显示屏等来完成,EDI-910是一种基于重量监测和过程工业控制的终端处理器,其采用的△-∑型A/D转换芯片及16位摩托罗拉68K单片机,它充分考虑了工业现场的复杂性,可及其方便地集成于各类控制中与SA系统协同工作,可为工业称重需求提供多种应用方案,同时也满足计量法组织OIML的建议条款。
    大型显示屏设计为户外高亮度点阵LED显示屏,它位于秤台上方,供装煤车上操作员观察,主要显示装煤车过程量、装载量、状态及报警等信息,它采用MCS-51单片机控制,静态锁存扫描方式输出,模块化结构设计,大功率驱动,充分保证了发光亮度,大地提高了显示屏系统的稳定性,适应焦炉炉的恶劣性环境,并具有防腐,,防潮,防雷,整体抗震性能强等特点。其主要指标有:像素直径Φ5mm;发光管亮度大于600mcd;像素筒平均亮度3.0cd;视角>±60°;像素筒寿命8×104h;可视距离达35m。
    基础控制系统配备FlexLogix控制器1台、8个本地FlEX I/O、PanelView 600人机显示终端1台及微型打印机1台,并采用冗余的ControlNet网络配置和模件级的自诊断功能。处理器1794-L34内置了512K用户内存(包含带电池SRAM和非易失性存储器各512K),它主要适合于面向分布式控制的中小型系统,具备的灵活性,就地可扩充多达16个具备热插拔的FlEX I/O,并具有多任务操作系统。FlexLogix处理器内置一个RS-232通讯口(DF1协议或ASCⅡ协议),它以ASCⅡ协议方式连接微型打印机,打印内容包含日期、时间、重量、班次等信息。
    3.3系统网络通讯
    FlexLogix处理器上多支持两块通讯卡,通讯功能可覆盖罗克韦尔Netlinx三层开放式网络架构,Netlinx架构用统一的协议实现对EtherNet/IP、ControlNet和DeviceNet的支持。NetLinx 架构贯穿了从现场设备层到制造执行管理层的无缝连接。NetLinx 三层网络结构示意如图3所示。

    图3 NetLinx 架构示意图

    1794-L34处理器所配置的1788-CNCR冗余ControlNet通讯卡,其通讯介质为同轴屏蔽电缆,ControlNet扫描器口连接了本地PanelView 600彩色显示终端2711-T6C15L1和上位ControlLogix主干系统。ControlNet作为当今的高速确定网络,具备高速、、、确定性等诸多优点,实时I/O,设备驱动、操作员接口、信号互锁、对等报文传输(Peer-to-Peer)以及编程配置等都可在同一条链路上实现,ControlNet本质上的确定性可以确保数据何时发送,其可重复性能确保了网络传输时间不会随网络设备添加或删除而改变。它基于生产者/消费者模式(Producer/Consumer Model)允许网络中所有节点同时来自同一数据源的数据,网络吞吐量达5Mbps,满足了系统对时间有苛刻要求的信息通讯要求。

    4 软件设计
    罗克韦尔自动化针对Logix控制平台,提供了当今功能强大的RSLogix5000编程软件,它面向对象的编程、符合IEC1131-3 FBD, LD, SFC, ST编程语言、内置诊断工具等特征,大大地缩短了开发时间和成本,它采用符号化标签和结构数据模型功能使软件编程工作加轻松,Logix控制平台基于标记或符号的寻址方式,是其它传统的PLC所不具备的,它在处理器内部直接采用基于标签的寻址方式,不需用额外的交叉参考列表来完成标记名与物理地址之间的转换。这样使PC操作站内置1784-KTCX编程卡,以RSLogix5000编程软件为平台,对FlexLogix处理器可直接应用别名标记编程,使编程工作与硬件设计工作可同步并行执行,缩短了项目实施周期,使程序具有高的可读性和灵活性。
    RSLinx是罗克韦尔为用户提供的通讯管理软件,只需选择一种从PC机到工业控制网络上任一模块的通讯方式,就可以通过该软件建立起与工业控制网络上所有设备的通讯链路联接。
    ControlFLASH是内嵌于RSLogix5000编程软件中(也可单运行)对处理器或模块固件(firmware)实现刷新升级的软件。从而保客户所采购的模块在其生命周期内都能与新技术以及增强功能相适应,需注意的是:在整个模块刷新过程中,不允许掉电或者通讯中断。
    Panelbuilder32是基于32位bbbbbbS的组态软件,它支持罗克韦尔所有标准PanelView终端,它以其直观的开发环境简化了项目的设计过程,并减少了开发时间和费用。PanelView 600彩色显示终端为装煤车计量控制提供了现场级的人机对话功能,具体包含内容有:日期、时间、皮重、余煤量上限、装入量下限、班次等设定参数及本次装入量、本班计量报表、前班计量报表、流程状态、报警信息、自检测试等监控功能。
    RSNetWorx for ControlNet是应用于ControlNet网络组态的管理软件,主要具备网络配置、参数设定、网络诊断等用途。见以下配置(图4)。
    由以上controlNet配置图所示,FlexLogix L34处理器网络节点地址为01;PV 600显示终端网络节点地址为03。PV 600在ControlNet上的应用需注意ControlNet节点地址设定和ControlNet数据交换模式选择。


    位是:1788-CNCR Node Number (1-99) 加空格;
    二位是:FlexLogix Backplane Number(always 1)加空格;
    三位是:FlexLogix Slot Number (always 0)。
    4.2 ControlNet数据交换模式选择
    FlexLogix和PanelView 600二者经ControlNet网数据交换的方式支持ControlNet-unscheduled模式,这样可确保Panelbuilder32中的标签名Tag Name与RSlogix5000中别名标签建立统一的地址寻址关系,大减轻了编程工作量。同时PV 600显示终端的配置菜单中也需设置ControlNet节点地址,并且保持与Panelbuilder32所设置值一致。

    5 系统功能实现
    5.1 工艺控制流程
    装煤车称重控制系统用于给煤量的计量,记录和统计装入炭化室的煤量值,并对本班次及上一班次的计量结果进行记录和统计,并将这些数据经冗余ControlNet网络传送给上位信息管理系统,实现管理级的数据共享。整个系统的操作模式分自动、手动、调整三种方式,正确设定了皮重、余煤量上限、装入量下限、班次及日期时间后就可以开始计量,每个流程包含实车计量和空车计量两个过程,并可实现对不同车号的装煤车计量流程的交叉使用。为保证装煤车的装煤均匀度,如在计量过程中出现无效计量,流程将进行记忆并自动判别是等待还是转入下一个流程。控制系统将过程中的各种状态、称量记录、班次总计等信息传送到大型显示屏、PV 600终端和上位ControlLogix主机,以满足整个工艺控制流程的要求。




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