PLC在回转窑控制系统中的应用

PLC 在回转窑控制系统中的应用摘要：本文以攀钢2号回转窑控制系统为例，介绍了 PLC在回转窑控制系统中的 应用，其中包括回转窑的工艺流程、PLC控制方案的硬件和软件系统构成。关键词：PLC控制系统；回转窑；工艺流程；控制方案；STEP7组态软件1 回转窑的工艺流程存放在储矿槽当中的石灰石原料在皮带输送机的传动下，被送到了预热器上 部的受料仓当中，这些石灰石经过1100C的废气预热之后，被液压推头推送到 了运转溜槽，之后流进回转窑当中执行焙烧。焙烧过后的石灰因温度过高，需要 经过竖式冷却器实现冷却，石灰温度降到四十五度左右即可，降温后的石灰在电 磁振动给料机的振动下被排出，被排出的石灰经过板链输送机和大倾角带式输送 机被送到了成品楼。这些成品的石灰需要经过电控换向三通阀，此时这些物料被 分成了两路：其一，物料被带式输送机输送到了原成品车间进行加工；另外一路 则被输送到了破碎系统，经破碎石灰通过重型振动筛、斗式提升机、电动三通阀， 最后被输送到了储料仓。2 PLC控制方案整个石灰生产线包括很多系统，如上料出料系统、皮带联锁系统、布袋除尘 系统等等，这些系统都存在多个环节，例如定时环节、开机环节、电机转速调节 环节、阀门开度调节环节、过程控制仪表检测环节、超负荷保护环节等等，这就 使该生产线结构十分复杂，如果这些环节中的任何一环出了问题，都将导致整个 生产线产生严重的事故；生产线所处的环境较为恶劣，周围粉尘较大，并且伴随 着强烈的电磁干扰，这些干扰都将对生产线设备的系统控制部分产生影响，所以 这些设备都需要有很高的可靠性要求；除此之外，由于企业处在不断发展的阶段， 设备也在不断的更新，因此在安装设备的时候应当留有备用接口，这可以方便更 新或设备维修。通过上述的分析，根据回转窑控制系统所处的特殊环境，以及考虑现场测得 的模拟量和数字量的要求，攀钢2号回转窑控制系统采用了 PLC的控制方案，在 该控制方案当中选择了西门子 S7-300 系列 PLC 作为设备的主控制器。该控制器 具有十分强大的 PID 运算、非常丰富的 I/O 接口模块及控制功能，并且该控制器 数据通讯功能十分完善、运转速度较快、可靠性较高、配置十分灵活、安装也很 方便、价格比较合理，该控制器不仅满足了工艺的要求，而且也方便了今后功能 模块的扩展与升级。3 硬件系统的构成该硬件系统采用了模块化的设计理念，并且它的扩展和配置模块使它可以按 照多种不同的要求实现灵活的组合。该硬件系统主要是由中央处理单元、供电模 块、扩展接口模块、数字化输入模块、数字化输出模块、模拟量输出模块、模拟 量输入模块、信息通讯模块等多个模块组成。该硬件系统的网络拓扑关系如图1 所示：网络拓扑图,ET2 D0M2ET200M3i ET2D0M4原料、循环水S7-414 （1期）图 1 PLC 上位机网络拓扑图1）供电模块。该模块选用了 PS307型电源，该型号电源输出的电流有两种：10A、 5A,输出的电压是24VDC,并且该电源有输出短路保护和电源滤波功能，它不仅 可以向CPU实现供电，而且它还可以向24V的控制回路进行供电。2）中央处理单元。该处理单元为PLC控制系统的核心部分，所有的操作都是需 要通过其进行实现的，如计算和逻辑处理、外部信号扫描、数据输出等多项工作。 该硬件系统所选用的中央处理器为CPU315-2DP,它是一个带有中/大规模程序量 和 PROFIBUSDP 主/从接口的中央处理器。它不仅可以组成被构造成集中式的 I/O 结构，而且还可以构造成为分布式的自动化式结构。3）扩展结构模块。该模块主要被用于 S7-300PLC 的中央机架与扩展机架之间的， 该连接是不需要分配地址的，而是接口模块的自组态。该硬件系统所选用的扩展 接口模块为 IM360。4）信息通讯模块。该系统具有很多通讯接口，例如PROFIBUS接口、MPI接口及 工业以太网接口等，并且可以支持各种信息通讯协议，比如多点协议、点对点协 议及PROFIBUS协议等。4 软件的构成4.1STEP7 组态软件该组态软件主要是用于对 PLC 实现组态与编程的集成软件包，它不仅仅是一 个独立的应用系统，而是它还是一个由多个应用程序综合构成的具有多个功能的 软件包，图2 为 STEP7 标准软件包当中的主要工具。图 2 STEP7 标准软件包组成该组态软件可以为用户提供 3 种设计程序的方法，它们是模块化编程方法、 线性化编程方法及结构化编程方法。针对回转窑控制系统的复杂性，本系统采用 了组态软件的结构化编程方法来进行系统开发，该方法将那些复杂的控制任务进 行分解，使之能够直接反映整个的控制过程功能、工艺或者能够实现反复利用的 小模块。在开发该系统的时候，充分利用了该组态软件那丰富的功能模块，比如 功能块（FB）、组织块（OB）、数据块（DB）和功能函数（FC）等。组织块主要实 现了 CPU 操作系统和用户程序之间的接口，该接口可以实现操作系统的自动调 用，最终完成用户程序的管理。功能函数和功能块主要是用户根据自己的需要来 进行编写的，这些快可以实现如电机速度调节、皮带系统、阀门开度调节等多个 控制任务。本系统所采用的数据块是一个共享的数据块，它主要是用来对用户编程中 FC 的变量数据进行存储，例如料位模拟量信号、温度模拟量信号及压力模拟量信号 等。这些数据量与临时数据不相同，每当逻辑块结束执行时或者是数据块关闭时， 数据块当中的数据会保持不变。4.2 上位机的组态软件本系统采用了西门子视窗控制中心SIMATICWinCCV6.0SP2版本作为上位机的 主要监控系统，该系统不仅具有丰富的设置项目，而且使用方式非常灵活，自身 功能十分强大。该系统主要实现的监控画面有：地面除尘系统运行图、回转窑工 艺流程图、温度趋势变化图、上料出料系统运行图、压力趋势图和风量趋势图等。 系统运行人员可以通过系统切换按钮实现各系统监控画面相互切换。最后，在上 位机上可以完成监控数据的采集与输出、数据处理与算法实现、实时通讯、数据 存储打印、绘制工艺曲线等多个功能。5 结束语本文以攀钢2号回转窑控制系统为例，介绍了 PLC在回转窑控制系统中的应 用。该回转窑控制系统自从2006年10月投入运行以来，性能十分稳定可靠，设 备运行良好，事故率大大降低了，并且软件的设计完全可以满足现场的需求。与 攀钢1号回转窑控制系统进行比较，可知该PLV控制器使整个产品的质量与产量 都得到了很大的提高，并且使得石灰的整个生产过程实现了高安全、全自动、高 环保的目标，取得了极大的经济效益。小清新文章来源海内论 坛 参考文献1胡建.西门子S7-300PLC应用教程M.北京:机械工业出版社.2苏昆哲，何华.深入浅出西门子WinCCV6M.北京:北京航空航天大学出版社.