基于西门子S7—300的PLC控制系统在峨口铁矿煤粉制备中的应用

点赞:28131 浏览:122944 近期更新时间:2024-01-20 作者:网友分享原创网站原创

摘 要 : 在现代烧结工艺中,越来越多的烧结厂通过将符合工艺要求的原煤磨成一定粒度的煤粉,作为支持烧结的介质,实现安全生产,节能增效.峨口铁矿球团厂通过设计一套西门子PLC系统对煤粉制备的一整套工艺进行实时监控,提高了生产的安全可靠性和实时性,在实际应用中取得了良好的效果.

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Abstract: In modern sintering process, more and more sintering plant will grind the rough coal which can meet the technical requirements into the coal dust with a certain size to achieve safe production, se energy and improve efficiency. Ekou Coal Mine Ore Pellet Plant conducted the real-time monitoring to a set of coal dust preparation process through Siemens PLC system, so that the safety and reliability of production and the real-time feature are improved and good results he achieved in the practical application.

关 键 词 : PLC;煤粉制备;WinCC

Key words: PLC;coal dust preparation;WinCC

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2013)25-0024-02

0 引言

在现代烧结工艺中,越来越多的烧结厂通过将符合工艺要求的原煤磨成一定粒度的煤粉,作为支持烧结的介质.这在满足安全生产的同时实现了节能增效.太钢峨矿球团厂是年产200万吨球团矿的大型链-回-环烧结生产基地,烧结介质为煤粉.

球团厂的煤粉制备车间将破碎后的原煤通过变频控制的刮板机卸入中速磨,途经燃煤炉烟气干燥,分离器进行粒级选别,后将粒级为-200目的煤粉通过高压引风机抽到布袋收尘器中,卸入煤粉收集仓.

磨煤工艺流程如图1.

通过对磨煤系统工艺流程进行分析,设计一套合适的远程自动操作系统,实现磨煤自动化,收到良好效果.


1.自动监控的必要性分析

煤粉制备系统可简单划分为四个系统:上煤系统、磨煤系统、卸煤系统和干燥系统.这四个系统在磨煤进程中紧密联系,各系统的参数如温度、压力、料位、频率、电流以及设备的运行状态又相互制约,现场操作工就是通过来回观察这些参数的变化手动调节相应设备进行磨煤.由于各系统在空间上相对分散的特点,操作工在现场是不可能对所有参数进行实时观察而使系统得到及时调整,因此系统的实时稳定性和安全性受到很大影响.在手动控制中因信息不及时,曾多次发生布袋着火,导致收集的煤粉直排,造成大气污染和能源浪费的现象,更甚者可能造成细粒级煤粉燃烧导致爆炸等恶性事故的发生.

因此,我们设计了一套基于西门子S7-300的PLC控制技术,将磨煤系统控制所需的所有数据引入系统,实现数据采集、监视和控制,使操作员在控制室内即可对真个系统进行监控,这不仅使生产的快速实时稳定性和安全性得以保证,同时大大降低了员工的劳动强度,生产效率也有所提高.

2.控制系统的组成

控制系统采用上位机-PLC-现场仪表与执行机构3层结构.

2.1 上位机软件的组成及功能 上位机采用西门子工控机,软件的设计和开发均在Windows 2003 SP2平台上进行.监控画面采用西门子WinCC 6.2 SP3组态软件建立实时监控画面,WinCC 6.2 SP采用标准的Microsoft SQL Sever2005数据库进行生产数据的归档,通过其建立的监控界面主要功能如下:

①提供清晰完整的符合现场工艺流程过程监控画面,实时趋势曲线的显示和历史趋势曲线的归档,极大的方便了操作人员对监控画面的操作和查询.

②通过监控画面上按钮实现对现场设备的启动、停止和频率的调节,实现远程控制.

2.2 PLC的组成和功能 PLC系统采用西门子S7-300系列 CPU 315-2DP,这是基于西门子PLC强大的功能和良好的稳定性.三个扩展机架通过西门子接口模板IM360/361进行扩展连接,在其上挂接数字量、模拟量信号模块,通过PLC的I/O模板与现场的设备状态、温度、压力、料位、电流、频率等数据进行连接.为保证现场的本安特征,系统采用直流24V进行供电和DI点信号的采集.

主要功能如下:

①通过西门子step7 v5.4编程软件根据机架上实际硬件的配置完成模板的硬件组态,可对模板及其他相关的参数进行设置,并下载到CPU中,完成硬件组态,并对每一个点自动进行地址的分配;

②通过寻址的方式,西门子step7 v5.4编程软件可对连接的外部变量状态的不同编写程序,下载到PLC的CPU内,由CPU运行处理各种逻辑关系达到自动控制现场设备的目的,完成PLC控制级功能.

③以磨煤机出磨温度为基数,建立刮板机下料频率和磨煤机电流之间的PID自动调节,由磨煤机电流自动控制给煤频率,实现磨煤自动化.

系统硬件连接拓扑图如图2.

3.通信连接的实现

3.1 上位机与PLC的连接 上位机与下位机的通信连接是建立在物理连接基础上的.上位机采用普通全双工工业以太网卡,通过超五类双绞线连接到交换机上,下位机的通讯模板CP343-1也通过超五类双绞线连接到交换机上.实现上位机与下位机的物理连接.

3.2 WinCC与step7的连接 由于WinCC是运行在上位机上的监控软件,而step7是运行在下位机里的程序软件,要实现监控画面上显示step7程序里从现场读回的数据,就必须建立WinCC与通信连接.这个过程通过WinCC项目中的通信驱动程序来完成.通信驱动程序利用其通道单元构成与过程处理之间的接口.即在WinCC相应的驱动单元中建立与step7中相对应的变量,WinCC通过CP343-1的MAC地址实现对PLC内数据的访问.

4.改造后的效果分析

①由原来现场手动磨煤改为现在自动磨煤,大大减轻了操作工的劳动强度,操作工也由原来的三人减至一人.

②提高了生产效率:作业时间由原来的每班7小时提升至每班5小时,降低了设备磨损,实现了节能降耗.

③可在画面上实现磨煤系统设备的启停,并在系统中加入程序自动连锁,消除了误操作造成的设备事故,同时上级设备因故障停机后下级自动停机,避免一直上料引起压料事故.

④由于磨煤所需的数据已全部引入画面显示,因此操作工可以实时掌握全部数据的变化,及时调整设备的运行状态,保证了磨煤系统的稳定,避免因参数调整不及时引发的重大事故.

5.结语

改造后实践表明,不仅大大降低了岗位工劳动强度,使操作工远离噪音和粉尘的恶劣环境,而且提高了作业效率,降低了设备磨损,实现了节能降耗.同时系统的快速稳定性和准确实时性也得以实现.这对煤粉生产制备的价值是不可估量的,是值得推广的.