現場(chǎng)總線(xiàn)在焦爐自動(dòng)配煤系統中的應用

　　故障報警界面─對于自動(dòng)配煤中的一些重要的參數進(jìn)行實(shí)時(shí)報警和自動(dòng)生成故障記錄表，并根據設備的故障性質(zhì)，系統自動(dòng)診斷并采取相應的處理，故障診斷報警內容包含：稱(chēng)重傳感器故障、測速單元故障、負荷率過(guò)載、速度上下限、流量上下限、缺料、皮帶斷裂/跑偏、網(wǎng)絡(luò )故障、偏差超限、電機過(guò)流/缺相/欠壓/過(guò)壓/短路等信息。

　　趨勢與統計界面─實(shí)時(shí)顯示主要變量的變化趨勢并形成歷史記錄，供今后可以查找過(guò)去的過(guò)程數據記錄，通過(guò)對各臺給料機的歷史趨勢數據比較，進(jìn)而可以為配比統計分析提供依據，從而進(jìn)一步預測和提高焦炭的質(zhì)量。

　　流程監控與操作界面─實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程中各設備的順序邏輯控制和系統協(xié)同操作運行，根據系統工藝流程的需求來(lái)確定運行方式、選擇流程控制模式和相應配方。系統操作根據控制方式可分為手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)，根據操作地點(diǎn)可分為現場(chǎng)就地操作、控制室操作、上位HMI集中操作，從而覆蓋整個(gè)焦化配煤的工藝要求。

　　其它如系統調試工具、網(wǎng)絡(luò )通信管理等界面主要為系統診斷、調試、網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)分析、網(wǎng)絡(luò )SNMP管理時(shí)所使用，限于篇幅就不再詳述了。

　　5.變頻器驅動(dòng)的選型及參數設置

　　基于綜合因素的考慮，本次配煤皮帶/圓盤(pán)給料機驅動(dòng)單元選用SIMOVERT MASTERDRIVES全數字多功能技術(shù)的電壓源型變頻器SIEMENS 6SE70，該裝置具有結構緊湊、適合于惡劣現場(chǎng)環(huán)境、可靠性高、輸出紋波小、32位CPU全數字控制、故障自診斷處理、電機參數自動(dòng)辨識、組態(tài)功能豐富等特點(diǎn)，其功率單元采用IGBT組件，具有良好的驅動(dòng)性能，同時(shí)具有強大的通訊功能，其驅動(dòng)通訊可以分為四種協(xié)議：Profibus-DP、USS、CAN、SIMOLINK。本例中是選擇CBP2通訊板來(lái)實(shí)現Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的通訊控制。

　　MASTERDRIVES 6SE70變頻器部分參數設置如下：
四、系統控制功能

　　1.稱(chēng)重測控單元功能

　　稱(chēng)重測控單元擔負著(zhù)整個(gè)配煤的煤量采集計量作用，也是整個(gè)配煤系統數據采集的基礎，其控制核心為CFC-200儀表，它是集調節與演算為一體的多功能控制器。它主要完成負荷、流量、累積量的采集，CFC-200儀表通過(guò)Profibus-DP接口與西門(mén)子PLC溶合為一體，達到數據無(wú)縫、透明共享的預期效果。

　　2.PLC實(shí)現的功能

　　實(shí)現各臺配煤給料機的流程啟動(dòng)和停止;故障診斷報警;倉料位、圓盤(pán)電機、給料皮

　　帶電機的流程連鎖和逆向啟動(dòng)、順向停車(chē)的順序控制;各臺設備/各工藝段之間的安全連鎖;各變頻器的頻率給定和速度控制;總配比流量的在線(xiàn)調整等功能。PLC按工藝要求完成系統的四種控制方式（現場(chǎng)就地控制、單臺手動(dòng)控制、單套聯(lián)動(dòng)控制、全自動(dòng)控制）;另外，S7-300PLC作為Profibus-DP的網(wǎng)絡(luò )主站，起著(zhù)整個(gè)系統的控制核心作用，是確保系統內所有設備的協(xié)同運行的前提條件，并完成與上位機交換系統的所有過(guò)程參數和數據的任務(wù)。

　　3.上位機實(shí)現的功能

　　實(shí)現煤料配合比例工藝流程的自動(dòng)監控;管理生產(chǎn)過(guò)程參數和狀態(tài);處理反映各種過(guò)程報警和歷史報警;瀏覽各實(shí)時(shí)/歷史趨勢畫(huà)面;生成各種報表供瀏覽/查詢(xún)/打印;建立實(shí)時(shí)數據庫及歸檔數據，為企業(yè)決策者提供工廠(chǎng)現場(chǎng)層實(shí)時(shí)過(guò)程數據、曲線(xiàn)及統計分析表。利用WinCC中的C語(yǔ)言腳本（Script）及提供的各類(lèi)應用函數，來(lái)靈活地完成系統復雜的控制要求，并將配煤系統的前后工藝段有機地組合起來(lái)。

　　以上三者相輔相成，構成一套完整的自動(dòng)配煤解決方案，整個(gè)配料系統綜合精度優(yōu)于0.5%。

　　4.項目中的難點(diǎn)問(wèn)題及實(shí)施辦法

　　配煤煉焦有2大工藝段，每個(gè)工藝段有12套，合計共有24套給料機，其配比的準確和穩定是焦炭質(zhì)量保障的關(guān)鍵。

　　后備PID調節：但在實(shí)際運行中配煤系統的配比會(huì )受到外界多種因素的影響，如煤質(zhì)、含水率、環(huán)境溫濕度、粘度、粒度等因素，從而直接引起下料不暢通、結塊、粘料等現象，影響配煤比例的恒定。針對上述情況，我們采用兩套PID自動(dòng)調節回路方案，正常情況下由CFC-200來(lái)執行調節，當上述情況造成流量震蕩或偏差超限時(shí)，系統自動(dòng)切換由PLC來(lái)完成后備PID調節，而此刻后備PID調節是根據所發(fā)生不同情況下的同種煤流量總和為目標對象進(jìn)行閉環(huán)調節，從而優(yōu)化了過(guò)程控制的性能和效果。

　　后備計量切換：系統在正常情況下，其計量功能是有稱(chēng)重測控單元來(lái)完成，它主要由UB2電阻應變式傳感器和CFC-200儀表組成，一旦稱(chēng)重測控單元中的任何一方故障都將導致稱(chēng)重計量失敗。因此，我們采用了后備容積計量功能，當一旦發(fā)生計量失敗情況時(shí)，系統自動(dòng)切換到容積計量模式，其設計思路為：在系統正常情況下由PLC對CFC-200所輸出的煤流量進(jìn)行密度逆運算，得出其在預置時(shí)間跨度內煤的瞬間密度，并不斷進(jìn)行跟蹤刷新和存儲，當進(jìn)入容積計量模式后，PLC將根據所記憶的瞬間密度，進(jìn)行流量運算和控制調節，而不影響系統的正常進(jìn)行。

五、應用體會(huì )

　　整個(gè)自動(dòng)配煤系統投入使用后性能穩定可靠、操作方便、自動(dòng)化程度高、配煤準確率和焦炭質(zhì)量穩定率都得到大幅度的提高，不盡降低了煤耗和能耗，還大大地提高了生產(chǎn)效率，達到了預期的效果.

　　通過(guò)自動(dòng)配煤項目設計、實(shí)施，進(jìn)一步加深了對西門(mén)子SIMATIC自動(dòng)化產(chǎn)品的了解。系統采用了工業(yè)以太網(wǎng)和Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)，實(shí)現了現場(chǎng)儀表、PLC、分布式I/O、操作站/工程師站、變頻驅動(dòng)器之間的相互通信，提高了數據傳輸的可靠性和抗干擾性，減少了大量線(xiàn)纜，現場(chǎng)安裝、調試的工作量也大大降低，縮短了項目實(shí)施周期，更提高了工作效率和項目質(zhì)量。

參考文獻

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　　[2].SIEMENS SIMATIC S7-300 可編程控制器系統手冊， 2000.1

　　[3].SIMOVERT MATERDRIVES 使用說(shuō)明書(shū) 2005.7