PLC在銅冶煉生產(chǎn)過程中的應(yīng)用
20世紀60年代末,為了改變由成千上萬個繼電器經(jīng)硬線連接構(gòu)成的傳統(tǒng)裝置,美國數(shù)字設(shè)備公司(DEC)于1969年研制成功一臺可編程序控制器(以下簡稱PLC)。經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展,現(xiàn)在已形成了完整的工業(yè)控制產(chǎn)品系列,其功能從最初僅有計時、計數(shù)及邏輯運算等簡單功能發(fā)展到目前的具有接近計算機的強有力的軟硬件數(shù)據(jù)處理功能和聯(lián)網(wǎng)通信功能,在I/O點數(shù)、內(nèi)存容量、系列化、通信化、通用化方面都有了明顯的進步,特別引人注目的是新推出的PLC產(chǎn)品都大大增強了通信功能,采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使多臺PLC并網(wǎng)工作,提高了整體性能。 從控制功能上看,PLC可替代繼電器控制電路的一切功能,具有浮點運算、數(shù)據(jù)傳送和比較、文件傳送、診斷、邏輯判斷、中斷控制、通信、人機對話等功能,在使用方便性和系統(tǒng)可靠性方面則具有繼電器電路無與倫比的優(yōu)越性。目前,PLC產(chǎn)品已成為控制領(lǐng)域中最常見、最重要的裝置之一。它代表了當(dāng)前電子程控技術(shù)的發(fā)展潮流,其應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域,發(fā)揮了日益明顯的作用,因而受到世界各國越來越高的重視。據(jù)調(diào)查結(jié)果表明,約80%的工業(yè)單位可采用PLC作為控制裝置,可見其在工業(yè)各個領(lǐng)域中的應(yīng)用前景之廣泛。 金隆銅業(yè)有限公司是率先在國內(nèi)銅冶煉企業(yè)采用可編程序控制器用于主體生產(chǎn)工藝過程控制的企業(yè),其成果和經(jīng)驗隨后也得到了國內(nèi)其他冶銅企業(yè)的肯定和效仿,該項目也因此獲得了當(dāng)時的國家有色工業(yè)局授予的科技進步一等獎。金隆銅業(yè)有限公司采用的是在國際市場占有率較高,知名度也較高的美國Rockwell公司生產(chǎn)的PLC-5系列大型可編程序控制器。全套系統(tǒng)的成套和軟件的編制調(diào)試則由上海自動化儀表研究所、南昌有色金屬設(shè)計研究院、銅陵有色設(shè)計院和金隆銅業(yè)有限公司自動化室共同承擔(dān),這幾家單位都有著雄厚的技術(shù)力量和多年從事自動化項目設(shè)計、成套的經(jīng)驗,因而系統(tǒng)自投用以來在生產(chǎn)和管理中都收到了顯著的成效。 一、系統(tǒng)概述 金隆的可編程序控制器系統(tǒng)主要包括:三臺轉(zhuǎn)爐、轉(zhuǎn)爐公用設(shè)備及鑄渣機PLC控制系統(tǒng);兩臺陽極精煉爐PLC控制系統(tǒng)以及電解車間及電解液凈化部分的PLC控制系統(tǒng)。 以上三個系統(tǒng)共分為九個PLC控制站,這九個PLC控制站全部選用PLC-5/40可編程序控制器作為主機。 PLC-5/40是Rockwell公司PLC家族中應(yīng)用最廣、功能最強、性能價格比最理想的機種之一。它具有速度快、內(nèi)存大、指令系統(tǒng)豐富等特點,并可配置成主機和網(wǎng)絡(luò)冗余的控制系統(tǒng)。 軟件包括通信軟件WinLinx、監(jiān)控軟件WinView和編程WinLogic5。 ● WinLinx是以Windows為基礎(chǔ)的、用于與PLC進行通信的軟件。WinLinx既是一個驅(qū)動程序又是一個DDE服務(wù)程序。驅(qū)動程序是與PLC之間的通信接口,而DDE服務(wù)則提供了與Windows其他應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)交換手段。 ● WinView是一個用于數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控和信息管理的工業(yè)監(jiān)控軟件包,是個人微機上的實時、多任務(wù)、多窗口的、功能強大的、模塊化的、彩色圖形組態(tài)軟件。它可以根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化而形成動態(tài)畫面。 ● WinLogic5是用于對可編程序控制器進行編程和文本處理、功能強大的軟件包。它提供了對ROCKWELL公司的PLC-5可編程序控制器進行在線和離線編程、I/O組態(tài)、報告、診斷、注射和監(jiān)控、強制等功能。它具有非常友善的人機界面,全部功能均可以用鼠標進行簡單的操作。 二、具體應(yīng)用 金隆公司共有兩臺陽極精煉爐,其操作控制水平的好壞直接關(guān)系到陽極銅的質(zhì)量乃至影響到電解銅的質(zhì)量,陽極精煉爐共用了四個PLC-5/40處理器,兩主兩從,互為熱備,分別控制兩臺陽極精煉爐的傾轉(zhuǎn)系統(tǒng)、附屬設(shè)備和所有的調(diào)節(jié)回路。另外,還擔(dān)負著接受行車無線傳輸稱重數(shù)據(jù)的任務(wù)。 轉(zhuǎn)爐工段包括三臺轉(zhuǎn)爐本體、三套殘極加料系統(tǒng)、一套溶劑運輸系統(tǒng)、環(huán)境集煙以及電收塵四大部分。有八個PLC組成四套熱備控制系統(tǒng)進行控制,每臺轉(zhuǎn)爐本體和對應(yīng)的殘極加料系統(tǒng)由一套PLC進行控制,溶劑運輸、環(huán)境集煙以及電收塵由一套PLC進行控制。 電解、凈液共用了三臺PLC,一臺用于對電解工段的電器設(shè)備以及過程工藝參數(shù)進行檢測和控制,一臺用于對凈液工段的電器設(shè)備以及過程工藝參數(shù)進行檢測和控制,一臺用作與上位一臺以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信接口。 三、網(wǎng)絡(luò)化方案及其實現(xiàn)
1. PLC與管理網(wǎng)的聯(lián)接 由網(wǎng)絡(luò)圖可以看出,全廠的PLC共構(gòu)成兩條數(shù)據(jù)高速通道(DH+)鏈,一條是電解、凈液的PLC通過ROCKWELL公司的以太網(wǎng)接口模塊5/20E 與以太網(wǎng)相連,一條是陽極精煉爐、轉(zhuǎn)爐的PLC通過DCS與上位以太網(wǎng)相連。采用這種聯(lián)結(jié)方案主要是受各PLC物理位置的限制。PLC的實時數(shù)據(jù)傳到以太網(wǎng)后,由美國DEC公司的阿爾法小型計算機接受并轉(zhuǎn)換成個人電腦可以識別的數(shù)據(jù)信號后,再發(fā)往各管理終端。這樣,各管理終端通過相應(yīng)的軟件就可以隨時調(diào)出工藝流程畫面和實時工藝參數(shù),管理者就可以隨時了解到現(xiàn)場工藝情況和各類數(shù)據(jù)報表,從而為管理帶來極大的便利。 DH+是一個公共總線形成的對等的工業(yè)局域網(wǎng),其網(wǎng)上的每個節(jié)點無主次之分,網(wǎng)絡(luò)的存取方式為令牌傳遞方式,傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線,******傳輸距離為3044m,通信波特率為57.6K(57.6K位/s=1字節(jié)/0.14ms),******節(jié)點數(shù)為64個。 四、調(diào)試中遇到的難點及解決辦法 五、投產(chǎn)后的增設(shè)及改進項目 在原設(shè)計中,轉(zhuǎn)爐的事故傾轉(zhuǎn)是蓄電池帶動直流電機驅(qū)動的,由于蓄電池只能供電10min,而充電時間需10多個小時,且有傾轉(zhuǎn)速度慢、性能欠可靠等缺點,容易引起堵風(fēng)眼事故。針對這種情況,我們在軟件上進行了修改,使得只有交流失壓時,才由直流電機驅(qū)動轉(zhuǎn)爐移動,在其他條件下,均由交流電機帶動爐子做事故傾轉(zhuǎn),大大減少了事故的發(fā)生,具有很好的效果。 投產(chǎn)一段時間后,為了增加固破和冷銅的處理量,根據(jù)工藝要求,我們在轉(zhuǎn)爐增加了富氧錘煉自動調(diào)節(jié)回路?;芈吠队煤?,操作人員只要在操作畫面上設(shè)定所需的用氧濃度,調(diào)節(jié)回爐即可根據(jù)送風(fēng)流量和設(shè)定氧濃自動調(diào)節(jié)氧氣的流量,操作十分方便。至今,使用效果一直很好。 純水槽的水是用于轉(zhuǎn)爐冷卻水套的,一旦斷水,就會對設(shè)備造成損壞。未改造之前轉(zhuǎn)爐純水槽補水需用電話與純水站聯(lián)系,這就要求操作人員經(jīng)常監(jiān)視純水槽的水位,很不方便,改造之后,低水位自動補水,高水位自動停水,且有高、低水位報警,既方便又安全,得到操作人員的好評。 轉(zhuǎn)爐投產(chǎn)后,我們在轉(zhuǎn)爐增加了PLC系統(tǒng)不間斷電源(UPS)掉電報警、煙罩斷流報警、純水槽水位報警等,提高了生產(chǎn)的安全性。增加了排風(fēng)機轉(zhuǎn)速和輸出給定值的歷史趨勢記錄,給設(shè)備監(jiān)護和故障判斷分析提供了依據(jù)。 |