Profinet在制絲線自動化系統中的應用

煙草在線專稿  

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川渝中煙重慶煙草工業公司黔江分廠制絲車間主要承擔全廠煙絲生產的任務。工欲善其事,必先利其器,車間注重設備工作,以設備保障生產。制絲線是一條現代化的生產線,自動化程度高,車間在設備方面一直積極探索國內外新技術,本文就著重介紹了Profinet在制絲線自動化系統中的應用。

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  一、Profinet在制絲線自動化系統中的應用的背景

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  (一)隨著計算機控制技術的不斷發展,煙草行業制絲生產線的自動化應用水平也不斷提升。

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  當前全國制絲線的自動化系統主要采用profibus總線,分廠制絲車間也主要采用profibus總線系統,總線在制絲線分布式控制系統中發揮著重要作用。但是其自身的缺點也逐步暴露出來,比如系統穩定性差、網絡故障解決比較困難等,由于總線問題,曾經多次造成制絲線全線停機,profibus總線成了制約制絲線自動化發展的技術瓶頸。

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  制絲車間在新一輪的技改時,認真參考、學習國內外新的自動化技術,車間積極提出了profinet以太網控制方案,修改了昆船繼續使用總線的技改方案,協同工程科,新的技改方案得以實施,在國內煙草行業率先全線應用profinet工業以太網,profinet的應用較好地解決了profibus總線存在的問題。制絲車間積極創新利用新技術,為煙草行業制絲線的自動化發展提供了借鑒和參考。

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  (二)制絲線Profibus總線系統介紹。

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  profibus是國際上通用的現場總線標準,二十世紀末開始在中國推廣使用。Profibus主要進行現場設備的數據通訊,對現場分布式I/O進行有效地集成。

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  黔江分廠在技術改造前(2008年前),制絲線自動化系統主要采用profibus總線系統,技改前的制絲線自動化系統網絡如下圖:

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制絲車間技術改造前分為四個工段:葉片處理段、梗處理段、煙絲處理段、風力送絲段。每個工段由可編程控制器PLC s7-400控制,PLC s7-400由交換機接入以太網。每工段的PLC s7-400以下為profibus總線,圖中紅色網線連接部分即為profibus總線系統,profibus總線連接數量眾多的子站ET200S(包括各種檢測、執行元器件等)。

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  (三)應用Profibus總線存在的主要問題

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  1、Profibus總線系統穩定性差,主要是在復雜的生產環境中,總線防電磁干擾能力差所致。車間本身就有許多電磁干擾源,比如燒電焊、大電流的設備起動等都會產生電磁干擾,因此在實際生產中經常發生因電磁干擾造成總線網絡故障。

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  2、總線故障診斷困難,沒有可靠的測試儀器,主要憑個人經驗進行判斷。我廠在實際工作中,由于總線故障難于判斷,曾造成制絲線停產22小時的后果,導致企業較大的經濟損失。

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  3、Profibus總線拓撲結構不夠靈活,由于硬件所限,擴展成星型或樹型難度較大。從上圖可看出,總線拓撲從主站到子站由一根雙絞線連到底,這就會導致一段總線或一個節點(子站)故障,其后續節點(子站)全部停止工作,車間經常發生因某單臺設備總線故障導致全工段停機。星型拓撲結構能保證各節點相互獨立工作。

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  4、Profibus總線只實現了底層I/O設備集成,不能與IT網絡直接相聯,與管理層沒有效地集成。

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  二、Profinet在制絲線自動化系統中的應用的內涵和主要做法

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  (一)profinet工業以太網介紹

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  1、Profinet的通信方式

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  Profinet是西門子2004年開始推行使用的工業以太網。是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準,兼容工業以太網和現有的現場總線技術。

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  Profinet有三種通信方式:

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  第一種是TCP/IP標準通信。

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  第二種是實時通信。應用于傳感器和執行器之間的數據交換。

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  第三種是等時同步實時(IRT)通信。應用于實時性要求很高的運動控制。

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  從上面profinet通信方式來看,profinet是真正的工業以太網,能同時傳遞實時數據和標準的TCP/IP數據。

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  2、profinet的特點

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  系統開放性、實時性、穩定性好。以太網以前主要用于商業、辦公系統,性能穩定可靠,西門子把以太網引入工業現場,替代以前用profibus總線連接底層設備的狀況,從而保證了大量底層設備高效可靠通訊。

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  網絡拓撲結構能夠實現靈活多樣地組網。由于硬件上的改進,使用網絡交換機scalance很容易組成星型、樹型等。

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  基于TCP/IP的標準以太網,系統兼容性好,資源共享能力強,很容易實現了系統集成。

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  (二)profinet在制絲線的應用

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  分廠制絲生產線以前主要運用profibus總線,2008年11月對制絲生產線的自動控制系統進行了技術改造,用工業以太網profinet代替profibus總線系統。

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  分廠改造后的制絲線自動化網絡系統如下圖。

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(綠色網線:profinet,紅色網線:保留的profibus)

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  整個制絲生產線自動化網絡系統分為兩級:管理層和設備層。

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  管理層:由以太網Ethernet構成;設備層:由profinet工業以太網構成。

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  管理層(以太網Ethernet)主要實施管理功能,設備層(profinet)主要實施設備控制功能,是車間的主干網絡。Profinet網絡是一個光纖環網,環形網具有冗余功能,它的優點是:當網絡某一處故障時,整個網絡仍保持通訊正常。

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  技改后的制絲生產線由五個工藝段構成:葉片處理段、葉絲處理段、梗及梗處理段、摻配處理段、風力送絲段。每個工段是profinet網絡的一個主結點,用以太網交換機scalance(x408)以星型拓樸連接PLC S7-400、操作站PC677、scalance(x208)、部分檢測執行元器件等。scalance(x208)下面再以星型形式連接數量眾多的子站ET200S。為節約成本,技改保留了部分profibus設備,主要是數量較多的倫茨變頻器和電子秤等。上圖中紅色網線相連的即為保留的profibus系統。

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  這套制絲線自動化系統很容易地實現了星型結構,改變了傳統的profibus總線難以實現星型拓樸的狀況,這樣一個子站故障其它子站同樣也能工作,一臺設備故障不會造成全段停機,從而保證網絡內的各結點能相互獨立工作。

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  三、Profinet在制絲線自動化系統中的應用的效果

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  (一)改造效果。改造后的制絲線自動化系統結構清晰,層次簡單明了。整個profinet系統已工作運行1年多,系統實時性好,穩定性和可靠性明顯提升, 1年來沒有發生一次由于網絡故障產生停機的現象。整個系統的數據信息處理能力大為加強,掛接在profinet上的每一設備或儀表都有單獨的IP地址,能夠在整個以太網內進行任意通訊,實現了底層設備的數據通訊簡單化、標準化。 

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  (二)制絲線自動化系統的發展方向。profibus現場總線只能實現底層設備的通訊,系統難以集成,工業以太網取代現場總線是今后工業應用的重要發展方向,profinet也是今后制絲生產線發展的必然趨勢。

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  黔江分廠制絲生產線利用Profinet工業以太網,在車間內實現了統一網絡架構,搭建了自動化領域新的控制平臺。profinet在全國煙草行業才處于起始階段,黔江分廠制絲車間已經實施成為一個比較成功的案例,為煙草行業制絲生產線的自動化發展提供了重要的參考作用,也在全國制絲生產線樹立了標桿、榜樣作用。


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無線工業網絡在汽車涂漆輸送控制系統改造的應用

?由于市場需求的提升,江淮汽車制造廠原有部分生產系統已不能滿足產能的提升需求:涂裝底漆生產線存在瓶頸工位,受工藝時間的限制,節拍時間長;底漆生產線采用分段供電的控制方式,所有的動作都由地面主控PLC完成,技術比較落后,柔性差,擴充很難;老系統已使用了10年,部分設備出現老化,故障率很高,維護十分困難。但是原有的工藝槽體還是存在提升潛力的,槽體空間比較大,能夠放入兩臺車體進行工藝處理。通過對原生產線瓶頸工位進行雙工位改造和增加自行小車車組,可以消除瓶頸,但是使用原有控制系統是很難實現的,勢必要進行改造升級。

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  此次江淮汽車制造廠底漆生產線的改造,實際上就是底漆生產線自動化輸送系統(環行自行小車)的改造。最終達到的產能目標,改造后單排、一排半車型工藝節拍為210s(原來為280s),產能提高近30%;雙班日產量達到300臺(原來為200臺左右)。

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  工藝介紹

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  汽車涂裝底漆生產線(又稱“前處理和電泳生產線”)主要由工藝槽體系統和自動化輸送系統組成。它是汽車涂裝的第一道關鍵工序,底漆質量的好壞,直接關系到后序工藝,而底漆生產線的輸送機構的自動化程度及好壞又直接影響涂裝的質量和效率。

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  底漆生產線共有11個工藝槽體,依次是:預脫脂、脫脂、第一水洗、表調、磷化、第二水洗、去離子水洗、電泳、UF超濾水洗、超濾水洗和去離子水洗。第一個槽體到最后一個槽體距離約100m,另外還有上線點、下線點和積放段,整個環行滑觸線全長約218m。

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  底漆生產線動作過程是:上線點將焊裝車間焊好的白車身裝好在吊具上,吊具升到位后自行小車帶著吊具依次進入上述槽體進行工藝處理,然后從下線點將電泳好的車身從吊具中取下,空吊具升到位后,小車繼續運行,經過積放區重新回到上線點進入下一循環。

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  無線解決方案的產生

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  盡管底漆生產線動作過程比較簡單,但我們是在仍生產使用的老線基礎上進行改造,而且改造時間很短(10天左右),風險很大。我們的方案規劃始終圍繞著:確保可靠性,減少現場施工量,減少編程調試時間,并且實現全信息采集的出發點進行。

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  自行小車是物流轉運輸送線的常用設備,它是通過車體上安裝集電極和預裝在軌道內的滑觸線在移動中接觸進行取電,提供給移動的小車。這種取電技術已經非常成熟,但通過滑觸線和集電器滑動接觸進行數據通信卻比較特殊和困難:一是由于滑觸線在軌道內是平行敷設的,并且距離比較近,之間僅有絕緣,線體裸露且沒有屏蔽層的防護,滑觸線和集電器滑動接觸之間存在很大的阻抗,而且滑動過程中接觸的效果也不穩定,還是或多或少的存在干擾和各種不穩定因素;二是通信數據量問題,由于軌道和滑觸線的尺寸、安裝的要求及經濟指標等各方面因素的局限,通常滑觸線數量都采用8根。目前流行的滑觸線數據通信方式主要有車載PLC到站發信方式、現場總線(如Profibus)方式及調制解調方式。

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  由于本項目改造時間很短,改造還受到原有老資源的限制,所以以上方式在短期內都很難實現。最后我們選用了最先進的無線網絡通信技術。無線的特點是:覆蓋面廣,頻率高不易受干擾,功率低不易干擾其他設備;可適應比較惡劣的環境;安裝方便,施工快,免除大量的硬線(多芯電纜)施工;應用界面開放,調試維護方便;擴展容易,柔性程度高;數據交換量大,速率快。

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  通過無線網絡通信來解決滑觸線數據通信受限非常適合,無線的優勢特點也很好地滿足了我們此次改造的需求。經測試(包括覆蓋區域、信號強度、抗干擾、實時性及數據交換量對網絡速度的影響等)通過后,最終我們確定采用無線通信的方案,并采用菲尼克斯電氣的無線技術和產品。

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  控制系統的實現

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  1.地面主控系統

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  系統網絡圖和主要硬件配置如圖1和表所示。

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(1)在地面設置一臺主控柜(見圖2),選用菲尼克斯電氣(phoenix)ILC350ETH PLC作為地面主控PLC,處理所有地面與小車、小車與小車之間以及輸送系統與工藝設備的數據交換及生產線的所有信息采集與監控。通過以太網接口與交換機連接,可直接與無線接入點通信。

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 (2)主控柜安裝了一臺HMI,選用菲尼克斯電氣TP 12T觸摸屏,對18臺小車進行啟動、停止、吊具的升降及各工序工藝時間的控制和操作;實時顯示整線運行情況,在線顯示車組狀態、位置、所載工件類別和當前工藝節拍狀態等信息,并能進行故障診斷和報警(見圖3)。


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2.車載控制單元

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? ? ? ? 3.柔性程度高,擴展容易

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  將來要想增加車組,控制系統只需增加一套車載控制單元和一臺無線客戶端即可。

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  4.安全保障系統

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  通過對滑觸線的創新改造,我們開發了一套安全保障系統,即使無線出現故障,新滑觸線系統也能保障生產線的不停線運行。

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  5.定位識別系統十分先進

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  先進的定位識別系統無機械磨損,無需參考點,絕對位置測量,實時檢測,最大限度地實現了小車的智能化。

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  結語

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  此項目現已改造完成,并達到了提升產能的目標,目前項目已通過了預驗收。無線網絡從調試開始到現在一直表現相當穩定,是此項目取得成功的關鍵。通過此項目證明了菲尼克斯電氣的無線網絡通信可靠,應用在環行自行小車自動控制系統中能夠充分發揮其優勢,性價比很高。在國內,無線網絡用在涂裝自行小車輸送系統中,特別是滑動距離比較遠、范圍比較廣且車組數量多的環行自行小車改造項目中是一個全新的嘗試。


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油品包裝自動生產線控制系統及其工業網絡的設計

長城潤滑油分公司是中國石化潤滑油公司下屬最大的專業潤滑油生產企業,隨著生產規模的不斷擴大,對油品包裝的速度和精度以及生產管理的信息化都提出了更高的要求。因此為了滿足這些需要,我們為新生產線的控制部分進行了全新的設計。現就其中有代表性的灌裝機控制系統和整條生產線工業網絡系統的設計情況介紹如下。

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2 灌裝機控制系統的設計

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2.1 工藝要求

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為了能夠滿足多品種、高精度的快速生產,生產工藝上給我們提出了如下的要求:

?(1) 要在滿足灌裝精度高于0.5%的前提下能夠達到最快每分鐘80桶的灌裝速度;

?(2) 整條生產線能夠適應從1~5立升容積包裝的灌裝,并且可以單桶灌裝,使油品在切換時的損失降到最低;

?(3) 要具有較高的機動性、適應性,使設備換型的時間最短并且操作簡便;

?(4) 要求具有根據產品溫度來自動調整灌裝量的功能,操作自動化程度高;

?(5) 具有網絡功能,將生產線各臺設備聯網后可進行集中監控,并且可以與生產管理系統進行連接,以提高生產及設備的管理效率;

?(6) 保證在油品灌裝過程中沒有泄漏和外濺的現象,符合HSE體系的環保要求。

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2.2 控制系統的硬件組成?

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(1) 為達到工藝上提出的要求,在與機械設計配合的基礎上,我們對電氣及自控方面提出了如下的方案:

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為了滿足灌裝精度和速度的要求,在灌裝部分,我們采用了以司服電機作為主電機的定容式灌裝設計,因為司服電機控制系統具有控制精度高、速度快、穩定和調整設定方便等特點。而在容器灌裝前后的輸送部分采用了直線式設計;傳送帶部分采用了變頻調速控制;并且設計了一套自動的滑動分桶器,與傳動帶配合來達到將灌裝后的半成品與空容器快速分開并將其帶離灌裝機的目的。

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采用直線定容式灌裝的設計,最大限度的節省了產品換型時間,提高了生產機動性和工作效率。

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根據不同產品的溫度特性通過PLC程序模塊的設計和選擇,可以完成自動調容的要求。

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對于環保的要求,我們是通過軟件和硬件的設計共同完成的,硬件上我們采用了司服電機控制系統和變頻調速控制,與硬件相配合在軟件上我們設計了各種速度及灌裝過程中每個階段的加速度和減速度的分別調整,這樣我們就可以根據實際情況將設備調整到合適的狀態,杜絕濺油、冒油的現象。

?為了適應網絡控制的要求,我們采用了具有網絡功能,并且穩定性較好的西門子S7-300 PLC控制系統。

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在操作方面我采用每臺設備可利用觸摸屏進行單獨操作,或者通過聯網的計算機系統進行集中控制和監控,操作界面非常直觀,使操作更加簡便高效。

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(2) 控制系統硬件配置圖

?控制系統硬件配置圖如圖1所示:

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(3) 控制系統主要組成部分的選型

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PLC系統的選擇:系統采用了SIEMENS公司生產的S7-300系列PLC,由1個CPU315-2DP模塊、2個接口模塊IM365、模擬量輸入/輸出模塊SM335和模擬量輸出模塊SM332、2個高速計數模塊FM350、4個數字量輸入模塊SM321、3個數字量輸出模塊SM322組成了雙層機架的硬件組態結構。采用西門子的PLC系統是因為在CPU上同時集成了獨立的MPI和PROFIBUS-DP接口,不但可以方便的與人機設備相連,并且可以非常簡單的實現設備之間及設備與PC之間的聯網,具有強大的網絡功能;另外西門子的PLC S7-300系統還具有各種功能強大的模塊可以選擇,使用穩定。具有較高的性價比,非常適合在包裝機械上應用。

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灌裝主電機及其控制系統:我們選擇了德國的SEW公司的MOVIDRIVE驅動器及帶編碼器反饋的電機系統,并采用電流矢量控制模式,通過豐富的參數設定來實現更高的控制精度和動態相應。輸送系統的變頻調速控制:我們采用了丹麥Danfoss公司的VLT5000型變頻器。因為他們都是相關領域內的國際知名的專業生產企業,產品技術領先,在惡劣的生產環境下能夠長期穩定的運行。

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操作界面:西門子的觸摸屏TP170A

?設備控制網絡采用了西門子的PROFIBUS-DP 系統,將整條生產線的四臺主要設備和工程師管理PC系統通過PROFIBUS電氣中繼器和無微處理器CP5611連接為一個完整的PROFIBUS網絡,實現了生產線的實時監控和動態管理。

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2.3 控制系統的軟件設計

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(1) 西門子模塊化編程介紹

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西門子S7-300 PLC 采用SETP7編程軟件,SETP 7為程序設計提供了三種方法:線形化編程、模塊化編程、結構化編程。其中模塊化編程是把程序分成若干個程序塊,每個程序塊含有一些設備和任務的邏輯指令。在組織塊(OB1)中的指令決定控制程序的模塊的執行。模塊化編程中的功能(FC)或功能塊(FB)控制著不同的過程任務,這些塊相當于主循環程序的子程序。這種編程方法非常易于幾個人同時編程,并且易于程序的調試和故障的查找。另外每次循環中不是所有的塊都執行,只有需要時才調用相關的程序塊,CPU得到了更有效的利用。因此我們在軟件編程時采用了模塊化編程方法,將大的任務分解成相對獨立的小任務先分開進行編寫和檢測,最后統一下載調試,大大的提高了程序編制和調試的速度。

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(2) 軟件編程步驟

?描述和分析控制過程的具體的任務,并分成多個簡單的小任務;

?繪制機械動作控制流程圖;

?對S7-300 PLC 進行硬件組態和PROFIBUS網絡的組態;

?為每個任務模塊分配輸入和輸出點;

?為每個任務模塊編制程序,并分別進行測試和修改,直到所有的任務模塊都完成;

?將集成后的程序輸入PLC進行離線和在線調試。

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(3) 灌裝機動作控制流程圖

?程序流程框圖如圖2所示:

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圖2 程序流程框圖

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(4) 組織塊OB1的主要程序介紹,如圖3所示。

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圖3 組織塊OB1的主要程序

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3 生產線工業網絡系統的設計

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3.1 網絡系統要達到的目的和實現的功能

?(1) 實現分散控制集中管理的目的;

?(2) 可以通過工程師PC工作站直接控制設備的操作和參數的修改;

?(3) 對整條生產線進行自我監控,將整條生產線的運行情況和故障情況進行實時的記錄和分類匯總,為合理安排設備的維修和保養工作提供了數據依據;

?(4) 可以和上一級的生產管理系統進行連接,達到提高生產管理效率的目的;

?(5) 對關鍵設備點的各種參數進行記錄,當超出正常工作范圍時報警,保證生產線的正常運行。

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3.2網絡系統硬件的組成方案

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為了實現設計要求的功能,我們采用了西門子的PROFIBUS網絡系統,具體的硬件結構設計如圖4所示:?

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3.3 網絡系統軟件的組成

?為了實現設計要求的功能,我們在軟件方面進行了系統的設計,力求通過組態軟件的強大功能來進一步提高生產線對包裝形式的適應能力和進行生產品種調整時的反應速度,簡化生產人員的操作和調整難度。

?(1) PC工作站組態軟件的主畫面

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?主畫面如圖5所示:

(2) PC工作站組態軟件的其它畫面

?組態軟件的二級畫面主要包括灌裝壓蓋機、稱重機、封箱機、碼跺機等主要設備的相關統計數據的監控和操作畫面,三級畫面為各類參數設定值的選擇和修改畫面。圖6-9為一些主要畫面的示例。

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(3) PC工作站組態軟件的功能介紹

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通過組態軟件我們第一實現了四臺主要設備的技術參數的監控和統計工作,并且實現了與上一級生產管理的友好銜接,做到了整條生產線的運行狀況一目了然;二實現了對整條生產線的生產狀態和故障詳細信息的實時記錄,為進一步的統計和分析提供了第一手的數據資料;第三提供了很多運行控制參數的曲線圖形和的修改界面,為生產人員隨時對生產線進行調整保證穩定的運行狀態提供了直觀的依據,并且操作起來非常方便。

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4 結束語

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通過長時間實際生產的檢驗,整個系統非常穩定,完全達到了生產部門對質量和數量的要求。通過工業網絡更加方便的實現了生產管理人員對生產情況的實時管理;通過整套系統的自我監控,將故障等信息進行了分類統計,更好地為維護人員有目的性的安排設備維修工作提供了完善的數據。大大提高了長城潤滑油公司油品生產的效率和能力。


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污水處理廠自動控制和遠程系統設計

污水處理廠自動控制系統的需求

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? ? ? ? 隨著我國科學技術和社會經濟的飛速發展,環境污染問題,尤其是水污染問題已經引起社會各界的高度重視。污水處理廠的籌建和投運已經成為目前我國各大城市市政工程的熱門項目。為確保污水處理工藝和設備能夠長期安全可靠地運行,需要建立一套集管理和控制為一體的智能控制系統。為此,根據實際情況,采用工業控制計算機、PLC可編程序控制器和常規檢測儀表設計了一套運行可靠的城市污水處理廠自動控制系統和遠程診斷、維護系統,該設計本著“簡捷、安全、實用、可靠”的原則,及時掌握和了解污水廠工藝各流程的運行丁況、工藝參數的變化及大小;優化各工藝流程的運行,保證出水水質,降低處理成本,提高運行管理水平,使水廠長期正常穩定地運行,取得最佳效益。自動控制系統是緊密結合工藝,集控制功能、管理功能和數據處理功能于一體的自控系統,實現對廠各種電氣設備、工藝參數、運行工況進行監視、操作控制和管理。

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?一、污水處理廠自動控制系統設計原則

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? ? ? ? 污水處理廠自動控制系統為了實現被控對象(如電機、電磁周等)的工藝要求,以提高生產效率和出水水質,在設計控制系統時應遵循以下基本原則:

? ? ? (1)可靠性原則:污水處理關系到一個城市居民的身體健康和居住投資環境,因此設計的可靠性原則為各原則之首。

? ? ? (2)技術成熟性原則:在設計中,既要考慮滿足設計的需要,又要注重采用成熟、先進、便于日后維護的設備和技術。

? ? ? (3)技術經濟性原則:注重現在及將來技術發展的需要,選用實用強、兼容性好、性價比高的方案和設備配置。

? ? ? (4)可擴展性原則:設計時采用開放性好、易于擴展的軟、硬件系統。

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二、整體方案設計

? ? ? ?污水處理廠的設備量大、信號類型多、控制地點分散,采用以繼電器和各種控制開關為主的就地控制方式,故障率高且控制精度低,很難實現集中監控和統一管理。為了提高生產率,穩定出水質量,全廠自動控制系統采用DCS方式,在中央控制室對整個下況進行監視并發布調試命令,各工序采用獨立原理進行系統配置和運行。自動控制系統采用開放式工業以太網結構,通過中央控制室完成對MCCl、MCC2控制站的遠程控制,對每個控制點提供3種控制方式(現場手動、遠程手動、遠程遙控),實現各個工藝單元的邏輯控制功能,并實現與MCC4的數據交換和監測功能。在人機界面上采用人性化設計,在現場以及中央控制室均設置相應的運行狀態顯示和分級報警及故障信息顯示。在每個污水處理廠還設立了遠程傳輸站,和污水處理調度中心進行數據無縫實時對接,并可以在中心站對每個現場站進行程序級的診斷。

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? ? ?1、 WINCC組態

? ? ? ? ?中央控制室利用WINCC進行上位機系統組態生成上位機監控系統,對PLC采集到的數據進行數據處理,并實時顯示設備的運行狀態、運行時間,故障報警處理,報表輸出等,實現全廠所有設備的監控。本系統包括監控主界而和多個控制站子界面,主界面包括全廠所有設備及管線,為了反映各設備的運行情況并反映污水流動工藝過程,分別制作了MCCl、MCC2、MCC4子界面,還有報表打印、交接班登錄界面等輔助界而。WINCC標準化的組態界而,人機接口能力強,易于掌握,方便設計、調試和現場運行。中央控制室采用1臺服務器和2臺冗余客戶機,并裝有UPS漏電保護。運行操作人員登錄系統后可以查看全廠設備運行狀態、設備運行時間和累計運行時間、主要水質參數的趨勢圖,并可獲得報警、故障信息,最后生成各種報表。

? ? ? 2、PLC控制系統

? ? ? ? ?根據工藝要求,PLC上電自檢無誤后,根據上位機監控系統的信號來控制全廠設備的啟停、正反轉等動作。PLC完成污水處理廠全部設備如進水泵、粗格柵、皮帶輸送機等的數據采集,簡單運算處理后上傳給上位機監控系統。當電路發生斷路、短路或過載等時,PLC采集的數據就會超過設定的閾值,PLC將控制設備停止,同時給上位機監控系統發送報警信號。全部傳感器均采用在線儀表,變送器將采樣數據轉換成4~20mA標準電流信號,直接傳人SM331、332(模擬量輸入、輸出模塊),經模數變換成0~27648的數字量。開關量的輸入輸出傳人SM321、322(數字量輸入、輸出模塊)。進水泵房中8臺水泵的啟停控制要求是,超聲波液位計測得的液位超過或等于給定液位時順序開肩可開啟的進水泵。順序的含義為停機時間長者為先,依次類推:可開啟的含義是遙控狀態且無故障的泵,當液位低于液位控制最小液位時關閉所有進水泵。

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? ? ?3、數據通信

? ? ? ? ?本系統通過光纖將中央控制室和3個分控室連接成一個網絡。通過客戶機操作站和CPl613通信卡和光纖鏈路模塊(OLM)相連接,實現了下位機PLC控制單元與上位機WINCC組態軟件之間的數據通信。在工控機上安裝有以太網卡,下位機帶有CP340通信模塊,如果和現場的一些儀表通訊不便于接線,還可以采用無線通訊模塊SY-WT6達到幾公里的無線傳輸。為了使上位工控機與下位機PLC成功實現通信,需首先對CP340初使化,然后利用WINCC中標簽(Tag)歸檔的功能直接將上位工控機中的內存變量與PLC中的位(Bit)、字(Word)或雙字(DWord)連接起來。通過以太網將上位計算機系統和現場監測與控制點緊密地結合成一個局域網整體,加上PLC遠程安全通訊模塊SY-RSCM,構成一個完整的局域網和廣域網的一體化系統,可以很方便地利用PLC系統所特有的功能,實現對整個控制系統的在線遠程診斷功能。

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? ? ? ? 本系統避免了集中型控制系統存在的危險性,當控制室電腦或某一分控站PLC出現故障時,各分控站PLC不會受影響仍執行各自的程序,完成各分控站的控制功能,提高了系統的可靠性;PLC控制器本身可以說是免維護產品,維護查找故障方便快捷。整個污水廠控制系統通過PROFIBUS現場總線進行通訊,由S7—200、300系列的PLC組成網絡,方便與上層治理系統通訊,增加了遠程通訊模塊SY-RSCM,通過ADSL或者3G上網,可以實現現場的PLC系統和遠端的監控中心進行數據傳輸、遠程PLC的程序級診斷和現場視頻傳輸。系統通過PROFIBUS現場總線可方便的增加現場中斷站,通過增加I/O模塊同一終端站也很輕易的進行擴展,具有可塑性強的特點。自控系統的投人運行,提高出水水質、降低能源消耗從而達到降低運行成本的目的。


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