姜曙光（1980－）
男，山東煙臺(tái)人，助理工程師，畢業(yè)于解放軍炮兵學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，（濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部，山東 濟(jì)南  250101 ），現(xiàn)就職于濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)自動(dòng)化部。主要從事自動(dòng)化方面的編程及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作。

摘要：為了減輕燒結(jié)廠(chǎng)原料場(chǎng)的粉塵污染，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了噴灑水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用施耐德公司Modicon TSX Momentum 控制器，應(yīng)用Concept 2.5組態(tài)軟件 和CitectHMI 監(jiān)控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的控制程序和監(jiān)控畫(huà)面，應(yīng)用變頻技術(shù)和PID調(diào)節(jié)，達(dá)到了要求的降塵要求。系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便等特點(diǎn)，自投用以來(lái)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：原料場(chǎng)；噴灑水；PID；PLC；HMI

Abstract: The automatic control system of sprinkling is designed and developed for reducing the vitiate of the powder in the field for piling up the material of the sintering plant . The techniques of Schneider’s Modicon TSX Momentum PLC is adopted in the automatic control system , and the correspondent control program and supervisory interface are also developed by means of concept 2. 5 and CitectHMI. The system has the characters of high stability, high reliability, high safety, high adaptability and convenient operation.

Key words: the raw material field；sprinkling；PID；PLC；HMI

1 前言

    在當(dāng)前工業(yè)控制應(yīng)用中，PLC以其高度的穩(wěn)定性，便捷的編程及維護(hù)性能，在鋼廠(chǎng)的信息自動(dòng)化建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)用越來(lái)越廣泛。濟(jì)鋼燒結(jié)廠(chǎng)新建原料場(chǎng)噴灑水系統(tǒng)采用了PLC控制，納入整個(gè)燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)控各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)整各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，保證了整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

2 工藝概況

    濟(jì)鋼燒結(jié)廠(chǎng)原料場(chǎng)共分為一次料場(chǎng)和混勻料場(chǎng)兩大部分，共5個(gè)料條；其中1-3號(hào)料條在一次料場(chǎng)，4、5號(hào)料條在混勻料場(chǎng)，噴灑水系統(tǒng)在每個(gè)料條兩側(cè)各設(shè)有一套噴灑管道系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由兩臺(tái)變頻水泵并聯(lián)，根據(jù)需要降塵區(qū)域的多少，開(kāi)啟不同區(qū)域的噴灑管道，由壓力變化對(duì)變頻水泵進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的降塵效果。

3 系統(tǒng)組成及功能特點(diǎn)

    3.1 系統(tǒng)組成

    濟(jì)鋼燒結(jié)廠(chǎng)噴灑水系統(tǒng)有1套PLC(701AP)，3套I/O遠(yuǎn)程站（701AR1,701AR2,701AR3）以及兩臺(tái)HMI等設(shè)備組成。其中701AP PLC只要完成整個(gè)系統(tǒng)的電氣控制及模擬量控制。設(shè)備的集中監(jiān)視與控制操作通過(guò)HMI上的畫(huà)面進(jìn)行，整個(gè)燒結(jié)網(wǎng)絡(luò)自控系統(tǒng)采用環(huán)網(wǎng)連接，本系統(tǒng)畫(huà)面與其他系統(tǒng)畫(huà)面共享操作。噴灑水自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè) 2臺(tái)Server/Client 機(jī),4臺(tái)Client 機(jī)。作為Client/ Server 的結(jié)構(gòu),該系統(tǒng)的客戶(hù)端和服務(wù)器應(yīng)用OPC (OL E forProcess Cont rol) 協(xié)議進(jìn)行通訊,集中控制室通過(guò)服務(wù)器采集各PLC 控制站的數(shù)據(jù),并負(fù)責(zé)分發(fā)至各工作站,來(lái)自各工作站的指令再通過(guò)服務(wù)器分派至各PLC 控制站。

    3.1.1網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    整個(gè)控制系統(tǒng)大量使用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以滿(mǎn)足不同層次通訊需求。PLC 系統(tǒng)CPU 模塊集成了Ethernet 網(wǎng)接口(傳輸速率10MB/ s) ,通過(guò)10/ 100M 交換機(jī)上掛Ethernet 網(wǎng),與上位機(jī)( Ethernet 網(wǎng)卡) 、其它PLC(Ethernet 接口) 、編程器等建立快速信息交換的Modbus TCP/ IP Ethernet 網(wǎng)絡(luò)。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)交換機(jī)與一次料場(chǎng)的交換機(jī)通訊，加入整個(gè)原料廠(chǎng)控制系統(tǒng)的Ethernet環(huán)網(wǎng)。

    系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及硬件配置如圖1所示。

圖2   PID調(diào)節(jié)硬件原理圖

    3.2.2  PLC控制實(shí)現(xiàn)的主要功能

    PLC 控制級(jí)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)采用施耐德公司提供的符合IEC 標(biāo)準(zhǔn)的Concept 2. 6 組態(tài)軟件,能夠完成PLC 系統(tǒng)的硬件組態(tài),網(wǎng)絡(luò)配置以及系統(tǒng)的各種控制、運(yùn)算、故障診斷與設(shè)備的保護(hù)等方面程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)PLC 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的主要功能:

    （1）蓄水池水位與水泵連鎖控制，當(dāng)蓄水池水位達(dá)到水位下限時(shí)水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，以保護(hù)電機(jī)。

    （2）供水泵出口閥與泵正常生產(chǎn)時(shí)，閥關(guān)位，啟泵，15s 后，開(kāi)閥；閥關(guān)到位后，停泵。工作泵與備用泵能夠自動(dòng)切換，當(dāng)各泵組管遠(yuǎn)傳壓力達(dá)到最低時(shí)，備用泵啟動(dòng),30s 后,工作泵停止運(yùn)行。其中沖洗泵要求采用變頻器控制，可根據(jù)用戶(hù)的多少調(diào)速，保證管道壓力恒定。

    （3）HMI監(jiān)控實(shí)現(xiàn)的主要功能。HMI監(jiān)控級(jí)采用悉雅特公司的CitectHMI監(jiān)控組態(tài)軟件。該系統(tǒng)監(jiān)控級(jí)完成變頻水泵系統(tǒng)、電磁閥系統(tǒng)，電動(dòng)閥系統(tǒng)工藝參數(shù)的采集、設(shè)定、顯示、聲光報(bào)警級(jí)相關(guān)設(shè)備的操作和狀態(tài)監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)的主要功能：

    ① 數(shù)據(jù)采集功能。CitectHMI監(jiān)控系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)是工藝設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，包括壓力、液位、泵的運(yùn)行狀態(tài)等。這些數(shù)據(jù)通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)最終連接到相關(guān)的工藝圖形界面上顯示出來(lái)。

    ② 畫(huà)面顯示功能。該監(jiān)控系統(tǒng)為用戶(hù)提供了可視化的窗口進(jìn)行過(guò)程信息的處理。以不同的顏色區(qū)分設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及檢測(cè)設(shè)備是否正常運(yùn)行。

    ③ 實(shí)時(shí)報(bào)警功能。本系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)故障，畫(huà)面將出現(xiàn)報(bào)警，以供操作人員查看，解決。

4 結(jié)束語(yǔ)

    濟(jì)鋼原料場(chǎng)噴灑水系統(tǒng)軟硬件成熟可靠，故障率低，操作簡(jiǎn)單，安全性高，便于維護(hù)。建成以后取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益 ，大大緩解了干燥大風(fēng)天氣受卸料所造成的揚(yáng)塵，減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了礦粉的損失。