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当基于现场总线的烧结机配料控制系统改造

发布时间:2021-09-14 23:50:05 阅读: 来源:离心泵厂家
当基于现场总线的烧结机配料控制系统改造

基于现场总线的烧结机配料控制系统改造

摘要:介绍了信钢烧结自动配料在基于PROFIBUS—DP现场总线控制下进行的扩容改造,充分利用了现场总线的开放性。改造后的控制系统更规范、合理,自动化程度大幅度提升,极大提高了烧结矿质量和生产效率。

关键词:PROFIBUS—DP 现场总线 变频器 配比

前言

烧结配料是烧结生产的核心,也是整个钢铁生产工序的重要环节,对各种物料进行合理的配比,是提高烧结矿品位的关键。信钢烧结机原配料车间采用基于PROFIBUS—DP现场总线的分布式过程控制系统,实现微机自动配料。PROFIBUS现场总线是应用于生产现场,连接智能现场设备和自动化系统的开放式、数字式、双向传输、多分支结构的通信络,它可以实现设备之间的快速通信。

由于技改项目的原因,新建一台90fl2烧结机也要使用此配料车间,这样,负荷加大,从室外原料仓、拖料皮带秤到室内的变频器、控制系统均不能满足要求,于是在基于现场总线控制的基础上对其进行扩容改造、升级,建立高性能的自动配料系统。

1 组成原理

配料车间现有9条拖料电子皮带秤(1撑一9撑),1撑、3撑、7撑、8撑、9撑的旋转电动机额定功率为2.2kW,额定电流为5.0A,2撑、4撑、5撑、6撑的电动机额定功率为3.0kW,额定电流为6.8A,电动机带动称量皮带转动,料层均匀,电动机转动速度越快,料流量越大,所占配比越高,反之,电动机转动速度越慢,料流量越小,所占配比越低。每台电动机由一台变频器驱动,而变频器的频率通过PROFIBUS—DP现场总线由PLC来控制,PLC根据自动采集的每种物料的荷重、瞬时流量,计算每种物料的实际流量,与设定值相比较,完成闭环调节。系统原理如图1所示。

根据现场经验电子皮带秤只保留称重一次仪表,取消二次仪表,由PLC进行换算;取消测速传感器,由变频调速频率换算。称重电阻桥信号经隔离、放大、线性化处理后输入PLC模板。本次扩容改造增加了2撑、3撑、9撑成套电子皮带秤及变频器。其中9撑为双向转动,双向计量,双向变频调速,双向控制。

2 系统构成

本套控制系统采用分布式结构,由设备控制级和过程监控级组成。选用性价比高的SIEMENS PLC作为主控制站,通过PROFIBUS—DP现场总线与分布的现场设备连成系统,过程监控操作站采用组态软件对系统进行实时监控,其系统构成如图2所示。

设备控制级包括主控制站、1撑一9撑电子皮带秤变频器、嘲站。其中嘲站、2撑、3撑、9撑变频器为这次改造所增加。根据工艺需要,主控制站数字量输入模板选用16路AC220V,32路DC24V两种类型,数字量输出模板选用32路DC24V;低压电器设备选用性能可靠的OMRON继电器;7台变频器采用SIEMENS公司的MMV 440,配置PROFIBUS— DP接口板选件。包括主控制站在内的所有PLC及变频器直接与现场的各类装置(如传感器、电动机、电气装置等)相连,实现9条拖料皮带称的模拟信号检测及电动机的变频控制,E'IP.00站实现对扩容后的两条匀煤和外滚煤滚筒的电气控制、2撑、3撑、9撑皮带秤实物流量控制,特别是9撑皮带秤的双向计量与双向变频控制,另外,还实现了多条共用皮带和高压电机的启停、联锁等信号的采集和控制。

过程控制级(即过程监控操作站)因以前的设备速度慢,不能满足控制后的快速通讯要求,故这次改造进行了整套设备升级,由一台P4研华工控机组成,研华工控制机通过C_$5611通讯卡与CPU315的MPI接口进行点到点的通讯。考虑可靠性与人机界面的友好性,工控机采用Windows 2OOO软件平台,上位机采用Fameview组态软件,负责监控和人机对话,具有工艺流程监控、报警记录、实时趋势、历史趋势、报表打印等功能,操作人员通过监控操作输入配料配方、修改配方、查阅工艺参数、监控生产过程。编程应用软件采用STEP V5.2,完成硬件组态及下位机软件编程,实现所有的过程控制、数据采集、自动调节、事故处理及报警等工作。

3 软件实现

由于原设计软件不够规范,有时外围设备更换时,型号参数不便输入,并且这次扩容改造时软件改动量比较大,所以将下位机监控软件全套重新进行开发,内部参数、变量统一,接口清晰,设计的软件规范、开放,易于整个系统的扩充及功能升级。

本套软件设计的重点是拖料皮带称的控制,即根据秤重传感器的瞬时重量、测量段、皮带转速(与电动机转速成比例关系)、重力系数等参数计算出瞬时流量P、r,与监控站设定流量SP相比较,利用SIEMENS编程软件STEF7自带的PID算法模块(FB41)运算,计算出电动机转速(即变频器输出频率值,范围0 50Hz),实时跟踪,进行闭环调节。每台皮带秤开始启动并进入调节时,变频器瞬时值均从最大值50Hz开始变化,直至满足流量设定。在运行的过程中,有时要改变设定流量SP值、某条皮带秤的零点、系数,那么需要重新计算、令煤价出现意想不到的快速反弹调节。流量调节软件流程如图3所示。

4 系统特点

基于PROFIBUs_-DP现场总线通讯络的烧结配料系统扩容改造后,控制系统功能完备,实现了若干条皮带、皮带秤电机、滚筒的起、停、联锁保护、称量及调节的自动控制制定新能源汽车兼顾创新发展指点意见。系统主要有以下功能:

1)具有手动和自动两种工作方式。手动时,每条皮带、皮带秤由操作员根据工艺要求来启、停、加速、减速,也可电气联锁。自动时系统上位机根据总流量、每种物料配比发送给定值,自动启动、加速、减速皮带秤电机,所有皮带、滚筒开、停均由逻辑联锁控制实现。

2)当配比改变时,内部PID调节器运行,变频器频率乎稳改变,调速平滑。

3)取消皮带秤仪表和测速传感器,测重传感器的mV信号经处理后直接进入PLC,具有信号校零、自动校皮、自动调整系统的功能。

4)PROFIBUS—DP现场总线具有高速通讯能力,能快速将现场数据采集并传送,做到信号的不迟滞、不失真,并具有强大的扩展能力。

5)为防止翻料,集料主皮带停机的同时,立即停止所有皮带秤电机;集料主皮带正常开机时,按照配料制度,自动依次延时开启上次运行(选中)的所因此塑料制粒是永不会淘汰的行业有料仓。

6)具有消耗料累计,设备动作全部动画显示逼真,所有设备之间都有可靠联锁,安全性高,操作简单方便。

本套控制系统具有开放性、规范性、互连性、互操作性及丰富的硬件和软件资源,使监控操作站既可作监控站用,显示监视画面,又可作工程师站,随时调出梯形逻辑图,调试程序、查找故障,方便而快捷。

5 效果

本次扩容改造充分利用现场总线的开放性,在设备检修的间隙进行系统对接与调试,未影响正常生产,改造后的自动控制系统更合理、规范。经过运行证明:PROFIBUS—DP现场总线控制系统在硬件上可靠,抗干扰能力强,技术先进,实现了烧结配料生产过程全自动化。采用PROFIBUS—DP总线控制,实现了内部PID调节,变频器调速平滑,对生产设备起到了重要保护作用。PROFIBUS—DP减少了许多硬接线,从而使控制系统简单化,与继电逻辑控制相比,降低了故障率,提高了系统可靠性,配料准确,系统配料控制误差由原10%减少到1.5%-2%左右,为烧结稳夺高产,提高烧结矿质量提供了充分保证。

6 参考文献

[1] 宋伯生.可编程序控制系统配置·编程·联.北京:中国劳动出版社,1998.194—225.

[2] 张桂苓.浅谈现场总线及对自动化领域的影响.微计算机信息,20O3(4):1 4.(end)

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