快开式压滤机改造控制部分技术说明

一、系统设计在本项目中，控制系统需要完成的工作主要包括以下几个方面：1、实现压滤机联网，将其信号接入洗煤厂目前生产控制网络；2、实现压滤机之间的联机闭锁，解决卸料控制难，经常压刮板的问题；3、在调度室实现压滤机卸料时拉板计数的监测，从根本上杜绝空拉谎报的现象。4、在调度室实现对压滤机重要参量的显示功能；5、开发通讯程序，为此后的工作预留接口。洗煤厂现有快开式压滤机控制系统是以SiemensS7226一体式PLC为控制核心，配以TP177B作为可视操作终端。根据压滤系统工艺要求进行智能控制，按手动运行和自动运行两种工作方式完成压滤系统的各项控制工作。但是，做为单运转设备，厂家没有考虑压滤机进行联动运转的情况，所定制的控制系统只能满足自身的控制功能。要想实现我们的要求，必须对其进行硬件和软件上的扩展改造。首先，在硬件上，压滤机采用CPU226作为控制核心，226作为200系列的一款低端一体式PLC，并没有远程通讯功能，仅有的485/232通讯端口已被用做与TP177B触摸屏的联接。如果要实现与其它压滤机的闭锁、实现在调度室对其进行监控，必须对226进行通讯扩展，增加通讯模块和相应的端口，使得压滤机的信号可以传输到调度室的监控平台。经过筛选，我们最终选择在CPU226上增加CP243-1通讯模块，将压滤机信号转出，转出的电信号通过光纤链路器OSM转成光信号上传到洗煤厂控制网络，由最近的S7-400控制站接收，再由控制站经过工业以太网传输到调度室，使用WinCC软件开发出相应操作界面，显示在调度室的监控平台上。软件部分则包括对快开式压滤机端拉板控制、通讯、设备间闭锁程序的开发，S7-400控制站通讯程序的开发，以及调度室操作界面的数据组态和监控画面开发。项目系统图如下所示： 上位机WinCC SCALANCEX-200 S7-400 OSM OSM。。。 S7-200 S7-200。。。快开式压滤机快开式压滤机2、OSM通讯转接OSM又称为光纤链路器，负责进行光电信号的转换，是SiemensIE的核心部件，用于为PLC通讯配置速率为100Mbit/s的交换机网络。在本次改造中，负责从CP243-1到洗煤厂工业网络的联接，使用单模光纤做为物理连接。3、工业以太网（IE）传输介质与协议传输介质选用单模光纤。各压滤机200站点作为子站挂接在主干网上进行过程数据交换。主干网利用洗煤厂正在使用的工控网，目前主要完成各重介系统间通讯、生产与管理通讯，这次也做为压滤机接入信号的通讯媒介。洗煤厂工控网按照光纤环网布置，是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统。整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。采用单模光纤(SMF)进行通信，一般地，光信号在单模光纤内可传30km，在厂区内，完全可以保证信号的稳定性。挂接站点时需要的光电信号转换器采用OSM（光纤链路器）。OSM一般备有两对ST（100Mbit/s）光纤接口和一对RJ45（10/100Mbit/s）网线接口用以传递的同步或异步信号。光纤链路模块的传输速率与距离无关，最大可为12Mbit/s，最大光缆长度可达到15公里。在保证数据流量的同时，也充分的满足了站点之间距离远而需要进行长距离数据传输的要求。在设计中，分别对各个快开式压滤机站点进行IP地址设定，并对待传数据进行分类汇总，站点间的通讯可以使用TCP/IP协议来实现。快开式压滤机的信号上载到以太网，与S7-400控制站通讯时，主要通过使用具备交换机功能的以太网设备来实现。在这里，我们为S7-400控制站选择的设备是工业以太网交换机SCALANCEX-200，它主要用于配置实时和同步实时网络，可以承受大量的实时数据通讯和标准数据通讯(TCP/IP)。两个不同系列的站点通信网络内部按不同网段进行设置，SCALANCE根据各站点的以太网（MAC）地址过滤数据业务，局部数据业务依旧是局部的，这就保证了S7-400重介系统控制站和S7-200压滤机控制站两个不同级别站点的独立性和稳定性。对于网络间的数据，交换机将端口处接收到的数据进行保存，并独立地将它们发送到其它子网络用户的目的地址。另外，SCALANCEX-200的冲突检测采用CSMA/CD方法，不会限制端口外网络的扩展。4、S7-400控制站程序由于厂家配置的226冗余能力不足，我们将涉及计算和闭锁关系承接的程序放到S7-400控制站中进行编写，S7-400站CPU采用414-2，有足够的空间和计算能力冗余。这部分的程序分控制和通讯两部分。在控制部分，考虑到计数的真实性，对于每一个压料循环，将入料泵压力是否达标作为其中一个判断条件，有效的杜绝了无料空拉板的可能性。由于四台压滤机公用一条刮板运输机，运输能力不足，压滤机同时卸料必然造成刮板被压。在设备闭锁设计中，我们根据刮板的实际运输能力，调节每台压滤机每次卸料的板数和时间，使物料既能及时卸除，又不会造成压料堵刮板，很好的满足了设计需求。在通讯部分，编制414-2对应226的通讯程序，划分接收和发送数据块，并分别对数字和模拟信号统一格式，以供WinCC使用。5、WinCC部分WinCC是生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术系统。它提供了适用于相关任务的图形显示、消息、归档以及报表的功能，可以对过程控制进行信号可视化耦合，此外，WinCC基于Windows操作系统，可以使用VB、VC来开发背景函数，非常适用于对数字累计、函数运算等功能有需求的项目。针对洗煤调度的监控需要，我们开发了快开式压滤机工作状态显示、拉板计数显示，以及与之相关的功能，在监控界面上做到了准确、实时、直观的显示。三、功能扩展本次设备升级在实现了所有预计功能的同时，为以后的功能拓展也打下了基础，目前对快开式压滤机的控制主要集中在设备联动和拉板计数部分。而借助于已经搭建的硬件平台，我们可以进行深度开发，根据生产需求，可将压滤机的部分或全部控制操作都集成到调度室监控平台，对每一台快开式压滤机的设备状态、工作进程、设备产量进行数字化的管理。四、总结通过以上工作，新系统投入运转之后，很好的实现了预期目标，监控平台真实的反映出压滤机的生产能力，对生产过程的考核做到了