PDF《煤气加压及导热油自动化控制系统》

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69 济钢自动化信息技术公司? 李侠摘要:彩板煤气加压及导热油自动化控制系统选用西门子S7-300型PLC 及ABB公司的ACS600全数字交流变频器设计了煤气加压PLC系统,实现 了煤气加压过程的自动控制.

该系统操作简单、运行可靠、抗干扰能力 强、控制精度高等特点,在实际运行中,达到了良好的效果. 文章编号:150204 煤气加压及导热油自动化控制系统 的开发研究 Research and development of gas pressure and heat conducting oil automation control system

1 引言 随着我国自动化水平的提高,西门子S7-300 系列PLC以其强大的逻辑运算、通信能力、可靠性 等优点在国内各个行业得到了广泛的应用.采用 交流调速系统直接控制煤气鼓风机电机的转速, 应用PLC与压力变送器构成初冷器前吸力的闭环制 动自动控制系统,合理的实现了电机根据负荷的 变化变速运行,自动调节煤气压力,应用变频调 速系统是调节煤气压力和节能的最佳有效方法. 既满足了生产需要,由达到了节能降耗,延长设 备的使用寿命和提高控制水平的目的.

2 概述 根据生产线内还原退火炉和固化炉的工艺要 求,从煤气站输送的煤气压力不能满足生产工艺 的需求,因此需要对低压煤气进行加压处理,同 时保证高压煤气压力恒定.煤气加压站,有两台 三相异步电动机,一台在用,一台预留.通过电 动机带动煤气鼓风机,给煤气加压,通过上位机操 作界面程序设定相应压力,PID程序调节,实时调 节变频器的输出频率,控制电机的转速,保证生 产所需煤气压力的恒定,使彩涂线生产稳定运行.

3 系统设计方案及原理 鼓风机变频调速系统采用高可靠性的两级计 算机集散控制系统,由变频器、PLC控制器、监 控站及仪表系统构成.将初冷器前吸力信号送至 PLC,作为初冷器前煤气压力闭环控制的反馈值 (给定值根据实际工况设定).通过PLC对初冷器 前煤气压力信号变换和处理,为变频器提供频率 给定,实现频率的自动调整,也就是说对鼓风机 电机的转速进行控制,以达到根据负荷变化而调 整输出功率,稳定初冷器前煤气压力和节能降耗 的目的. 3.1 系统硬件组成 系统组成如图1所示,主要部分及其功能分述 如下: (1)变频调速系统 变频调速系统采用ABB公司的ACS600全数字 交流变频器,完成工频50HZ交流电到频率可变的 交流电的转换,并具有自动和手动、就地和远程 调速控制功能.风机室共有2台风机,一运一备. 采用1台变频调速器控制运行风机的1台.经工艺 计算,通过调节1台鼓风机的转速,就能满足总管 煤气压力调节的工艺要求. 变频调速器调速原理:异步电机转速n=60f (1-s)/p(式中:f为电源频率,p为极对数, s为电机转差率)从上式可以看出,改变供电频 率,即可改变转速.变频调速技术的迅速发展, 使其在变频范围,动态响应,工作效率,调整精 度,可靠性等方面都达到了较完美的程度. (2)PLC控制系统 控制系统中的PLC为SIMATIC S7-300系列可 编程控制器.PLC系统与ABB 600变频器之间采用 FROFIBUS总线通信,S7-300为主站,变频器为 从站.S7-300PLC完成整个系统的信号采集和控 制功能及变频器故障时变频到工频的自动切换. PLC和上位之间采用internet通讯. (3)监控站 监控站选用西门子工业控制计算机和高性 能工业监控软件WinCC(视窗控制中心),完成 整个系统的工艺流程、设备运行状态的现实和监 控、实现曲线的显示、历史数据的保存、权限管 理、操作查询、报警、打印等功能. (4)仪表系统 仪表系统由变送器、配电器、隔离器、调节 器和执行器等构成,主要完成压力信号的获取和 阀门的控制执行,调节器作为计算机系统的备用 控制手段,当计算机出现故障时,可以变成手动 方式控制煤气压力. 3.2 软件基础及实现 本系统软件平台采用Windows2000,上位机 采用WinCC软件组态,下位机编程应用软件采用 SIMATIC STEP7,PLC系统硬件配置图如图2所示.

4 系统实现功能 进入加压站的煤气主管压力低于700Pa时, 发出声光信号,当压力低于500Pa时,加压机停 止运行.当加压机进出口压力发生变化时,能自 动调节加压机的转速,即当出口压力设定,入口 压力降低时,使加压机转速升高;

入口压力升高 时,使加压机转速降低,保证出口压力的恒定. 根据用户对煤气压力稳定的要求,考虑到低 压煤气主管压力不稳定,需要为加压机设置变频 调速装置,调速范围50~100%. 该控制系统的特点: ① 西门子PLC系统与ABB600之间采用 Profibus-DP网络通讯. ② 完成对煤气系统出口压力及导热油炉空燃 比的自动调节. ③ 通过上位监控画面实现对所有设备在线监 控,完成各个工艺设备的顺序控制,故障报警 处理及显示高压煤气入口压力、历史趋势的读 取等. ④ 通过上位机可以对系统进行组态、调试、 仿真等. ⑤ 采用以太网技术进行网络通讯. ⑥ 手动和自动两种工作方式选择,使设备故 障影响时间为零,减轻了电气工人维护强度.

5 结束语 经该PLC控制系统的煤气满足了工业的要 求,能在上位机上实时的反映远距离设备的工作 情况、报警信息及打印输出报表,使操作更方 便、故障处理更及时,达到了生产自动化控制的 目标.CD 图1 系统组成 图2 PLC系统硬件配置图