SLC 500可編程序控制器是A-B公司生產的一個不斷完善的中小型可編程序控制器系列,具有功能強大、處理快速的處理器,較大的存儲容量(最多可達64kB)和豐富的指令集,能實現多種控制任務;同時處理器自帶多種類型的通信接口:RS-232、DH-485、DH+、Ethernet,可實現遠程控制及與上位機的遠程通信;深受工業控制領域的青睞。
高爐上料是整個高爐冶煉生產的一個重要環節,擔負著為煉鐵高爐提供原料的功能,其將來自料倉的各種原料按一定的配料比送到高爐內進行冶煉。整個上料過程大部分是順序邏輯控制,涉及到一些模擬量控制,但沒有反饋,不構成閉環過程控制,故而多采用PLC進行控制。
遼陽鋼鐵集團2#高爐是2003年新建的高爐,上料系統采用繼電器控制方式,手動操作,人工記錄,勞動強度大,極易誤操作,使得高爐的利用系數低;2004年9月份決定采用PLC控制系統,根據實際情況和特點選用了SLC 500 PLC,對原有的系統進行全面的自動化改造。
系統結構及軟件配置
控制系統由SLC 500 PLC和上位工控機組成(如圖1所示)。根據控制任務需要,使用1747-L551處理器,2個1746-IB32數字量輸入模塊,1個1746-OB32及1個1746-OB16數字量輸出模塊,2個1746-NI8模擬量輸入模塊;上位機采用研祥工控機,通過以太網經交換機與處理器進行數據通信。所有輸入輸出(除模擬量輸入部分)都采用中間繼電器隔離,強、弱電分開,使系統更安全可靠。PLC柜和上位機均安裝在料車主卷揚的控制室內,所有輸入輸出點通過電纜連接到位于主卷室內的輸入輸出模塊。
使用RSLogix500對控制器進行編程;用RSLinx對處理器通道進行組態。同時RSLinx也是連接上位機和控制器的通信軟件;上位機監控軟件使用RSView32。
人機畫面構成
系統的人機畫面顯示各種現場設備狀態和工藝參數,根據料單實現對不同礦種的上料量的設定,同時打印當班上料報表。畫面的主要組成如下:主畫面、設定畫面、報警畫面、趨勢畫面、打印畫面。主畫面(如圖2所示)主要顯示高爐上料時的各種實時數據和現場設備狀態,如1~8#振動篩的狀態、1~8#料秤的瞬時稱量值及料秤門的開關、皮帶的起停、料車位置、鐘閥開關、探尺位置等;設定畫面完成1~8#料秤上料值設定及高爐料線設定功能;報警畫面顯示各種報警信息,如大小鐘故障、卷揚故障、振動篩故障、虧料超料、料秤門開/關故障等;趨勢畫面顯示8個料秤上料總量的實時趨勢;打印畫面為記錄當班各料倉上料數據,不實時顯示出來,每天換班時可自動打印出來。
程序的設計
該系統共使用了112個數字量輸入輸出點、16個模擬量輸入點、500多位中間變量位,不僅涉及到順序邏輯控制,還有對模擬量的控制、數據處理和故障處理,整個系統的編程量較大。在此,采用多個子程序分段實現的設計方法。除主程序外,還包括主卷揚、1~8#料秤、左右中間倉、鐘閥、探尺、故障報警、數據處理共15個子程序塊。主程序控制整個上料流程,子程序則控制相應及相關的設備或完成相關的數據處理功能。
系統功能
系統分為手動控制和自動控制,通過新安裝的轉換開關實現。在單機調試、維修、PLC硬件或程序出現故障時,使用手動控制,在原有的操作臺上對設備進行控制,從而防止因PLC硬軟件出現故障而導致高爐停產;設備和PLC皆正常工作時,使用自動控制方式,通過PLC對設備進行控制和監視。自動控制又分為集中自動和集中手動,在上位機的人機畫面上對單個的設備進行選擇。當選擇集中自動時由PLC用戶程序進行控制,選擇集中手動時可在人機畫面上對單個設備進行集中手動起停(或開關)。
當系統的所有設備工作在集中自動方式時,可實現對上料系統的順序自動控制。程序正常運行時,在人機畫面上點擊“裝料”按鈕,振動篩起動向料秤裝料,達到設定值后自動停止;再點擊“下料”按鈕,料秤向皮帶上下料;其后程序將順序自動控制設備:左(右)中間倉門開、左(右)中間倉門關、左(右)車上行、料車過小鐘檢查點小鐘開、小鐘關、大鐘開、大鐘關、放探尺、提探尺。其中1個1746-NI8模塊采集8個料稱的瞬時稱量值,因為振動篩都有余振,該瞬時稱量值與人機畫面的滿點設定值——預滿設定值(預滿設定值即余振量大小,根據積累的經驗進行設定)進行比較,當達到上述值時,振動篩就自動停止,通過余振達到滿點設定值,從而實現了精確的按照配料比上料。另一個1746-NI8模塊采集探尺的瞬時位置值,再跟設定值比較,從而判斷高爐料況,是否虧料、超料。
系統同時對所有的電氣設備進行了必要的電氣聯鎖,保證設備正常運行和生產安全。設備的電氣聯鎖確保了安全,防止各種不當操作引起設備損壞及安全事故。
整個工程于2004 年11月竣工,運行證明PLC控制系統安全可靠,操作靈活,自動化程度高,大大降低了工人勞動強度;控制精度高,誤操作少,較大的提高了高爐利用系數,帶來了可觀的經濟效益。
來源:《電氣時代》