現(xiàn)場總線在煤氣凈化洗滌PLC系統(tǒng)中的應用
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1項目概述
我公司現(xiàn)有五座煉鐵高爐，每一座高爐在生產(chǎn)中都產(chǎn)生大量的高爐煤氣，但是煤氣中煙塵和焦油的含量非常高，所以不能直接用于其他生產(chǎn)活動，必須進行除塵?，F(xiàn)有的煤氣除塵系統(tǒng)主要有洗滌塔除塵和布袋除塵。鑒于一號到四號高爐在地理位置上比較集中，并且采用相同的洗滌塔式除塵系統(tǒng)，又因原用電動組合式儀表控制系統(tǒng)已不能滿足生產(chǎn)的需求，所以采用集中改造原則，把這四個高爐的控制系統(tǒng)進行大集成，現(xiàn)將其改造成為西門子PROFIBUS現(xiàn)場總線系統(tǒng)。
具體改造項目包括四座高爐的煤氣洗滌塔流程和公共部分流程。系統(tǒng)中所有上位監(jiān)控設(shè)備將全部采用研華工業(yè)用計算機，通過工業(yè)以太網(wǎng)集中HMI人機交互方式進行系統(tǒng)監(jiān)控運行，下位PLC控制站也采用集中組建方式，這樣可以減少控制室數(shù)量，節(jié)省大量建筑開支。另外在現(xiàn)場建設(shè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集站，通過PROFIBUS總線向PLC傳送數(shù)據(jù)，這樣可以大量減少物理布線，并且實現(xiàn)了遠程設(shè)備診斷。在PLC控制站上實現(xiàn)各個工藝流程、設(shè)備運轉(zhuǎn)之間的相互聯(lián)鎖的操作功能，提高了系統(tǒng)的安全性。采用了先進的控制方式和控制算法，實現(xiàn)了四座高爐煤氣洗滌塔液位的自動調(diào)節(jié)控制，減少了維護和操作人員的勞動強度和工作量，為這些崗位減員增效創(chuàng)造了條件。
2系統(tǒng)組成
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是自動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，通過細致詳細的調(diào)查工作，并結(jié)合這四個高爐煤氣洗滌系統(tǒng)的實際情況，最終選擇了西門子公司的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線技術(shù)，在這套現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，我們的控制站采用了德國西門子公司的S7-300系列PLC，數(shù)據(jù)傳輸站采用了德國西門子公司的ET200系列設(shè)備，通過上位、下位、現(xiàn)場三位一體的方式實現(xiàn)了PROFIBUP-DP現(xiàn)場總線系統(tǒng)，并且在上位監(jiān)控中采用了工業(yè)以太網(wǎng)，對現(xiàn)場總線提供了強有力的輔助，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸速度。系統(tǒng)整體布置簡圖如圖1所示。該系統(tǒng)是一種功能強大、使用方便、運行可靠的控制系統(tǒng)，為我們的現(xiàn)場生產(chǎn)提供了功能強大的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2．1控制系統(tǒng)的UPS電源
為了提高系統(tǒng)的安全性，為PLC控制系統(tǒng)提供不間斷電源，配置原裝EMERSON電池。這套UPS電源系統(tǒng)包括主副兩路220V供電和電池組，當主220V電源故障后，自動跳到電池組供電，當電池組電量耗盡后，系統(tǒng)又會自動跳到副220V電源。這套電源系統(tǒng)與原來的控制系統(tǒng)電源相比，給系統(tǒng)提供了極大的安全性，保證了凈化系統(tǒng)的安全連續(xù)運行，減少了不必要的停產(chǎn)，無形中增加了效益。
2．2上位監(jiān)控系統(tǒng)
上位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)一臺工程師站和兩臺操作員站，選用研華工業(yè)計算機，每臺計算機上裝有網(wǎng)絡(luò)通訊卡CP1613，它們各通過上位工業(yè)以太網(wǎng)總線分別與五套S7-300系統(tǒng)的通訊處理器CP343-1通訊口連接，工業(yè)以太網(wǎng)的構(gòu)建主要依據(jù)一臺西門子的ESMTP80工業(yè)級別的交換機。組態(tài)軟件采用西門子的WINCC制作監(jiān)控程序，WINCC是西門子公司的專用監(jiān)控軟件，與硬件連接時有很好的兼容性和可靠性，通訊方便，具有很好的適配性。WINCC提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板，高性能的過程耦合、快速的畫面更新及可靠的數(shù)據(jù)使其具有高度的適用性。
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