基于PLC的煤气柜自动控制设计Word文档格式.doc
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关键词:
PLC;
冗余系统;
自动控制系统
Abstract
PLCcontrolisthemostcommonlyusedindustrialautomationcontrolmethod,becauseofitsconvenientcontroltowithstandanadverseenvironment,itisbetterthanMCUcontrolintheindustrial.PLCtraditionalrelaycontroltechnology,computerandcommunicationtechnologiesareintegratedspecificallyforindustrialcontrolanddesign,havestrongfunction,commonflexible,highreliabilityandenvironmentaladaptability,andprogrammingsimple,easytouseandsmallsize,lightweight,aseriesoflow-poweradvantagesinindustrialapplicationsbecomemoreextensive.
ApplicationofautomaticcontrolsystemofthegastankinPLC,Thisisagastankandgasplant150000M3cokeovengascabinet。
Implementationoftheblastfurnacegascabinet、Cokeovengascabinet、Cokeovengascompressor、Theoilpumpandotherequipmentstartandstopandsafetyprotection。
Thecontrolsystemcanmeettheprocessrequirements,Implementationoftheentireprocessoftheautomaticdetection,monitoringcontrolandmanagement,Improvetheoperationefficiencyofgasstorageandtransportation。
Inordertoimprovethereliabilityofthesystem,Usingtheredundantsystemtorealizedatacollectionandonsiteequipmentchainofautomaticcontrol。
]Inaddition,monitoringsoftwareRSView32asastandardinterfacefordynamicprocessmonitoringofindustrialproduction.WithPLCasthemaincontroller,thesensortechnology、positioncontrolandmonitoringofindustrialproductionprocess
Keywords:
ProgrammableLogicControllers;
redundantsyste;
mautomaticcontrolsystem
I
目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪言 1
第2章系统的硬件配置 2
第3章自动化控制系统 4
3.1煤气柜柜位控制 4
3.1.1煤气柜自控系统组成 4
3.1.2单回路调节系统 4
3.2设计方案 5
3.2.1控制系统的设计 5
3.2.2进气调节阀pid控制 5
3.2.3系统网络 5
3.3煤气柜自动控制系统 6
3.4系统实现 7
3.5系统特点 7
3.6油泵站管理 7
3.7煤气加压机出口总管流量检测 8
3.8进出口阀和放散阀的手/自动控制 8
3.9上位监控系统的构成 9
3.9.1上位监控系统 9
3.9.2上位监控系统主要功能 10
3.9.3动画显示功能 10
3.9.4综合报警功能 10
3.9.5历史趋势记录功能 10
3.10柜高自动调节 10
3.11数据组织与报警 11
3.12系统通讯的建立 11
第4章自动化控制系统调试与运行 12
4.1系统特点 12
4.2自动化控制系统运行成果 12
4.3日常维护 13
第5章PLC软件的编制 14
5.1系统联锁控制 14
5.1.1故障安全原则 14
5.1.2传感器设计原则 14
5.1.3逻辑运算器独立设置原则 14
5.1.4辅助开关设置原则 15
5.1.5与其他控制装置接线原则 15
5.1.6输出信号隔离原则 15
5.2系统状态的监测 15
5.3系统工作状态选择 15
5.4系统故障分析及综合和系统通讯 16
5.6图解法编程 16
第6章结论 18
参考文献 19
致谢 20
第1章绪言
现代焦炉由于炉容不断的增大,冶炼强度不断的提高,因而产生出大量的副产品—焦炉煤气。
如果直接把焦炉煤气放散到空气中,不仅会造成大气的污染,还会造成能源的浪费。
鉴于此,鞍钢燃气厂新建了容积为150000M3焦炉煤气柜,用以存储焦炉煤气。
焦炉煤气柜PLC自动化控制系统的设备性能和自动控制的好坏,将直接影响到焦炉煤气的收集和利用。
煤气在使用过程中容易产生管网压力波动,存在不安全因素,而煤气柜是调剂煤气供应、减缓管道波动的有效方法。
本工程采用以产品可靠性高著称的罗克韦尔自动化公司的新一代控制平台ControlLogix系列的PLC冗余系统。
在ControlLogix系统中,所有的维护和通讯都是由系统自动完成的,实现煤气柜自动控制及监控相结合,提高气柜安全运行,实现煤气柜无人职守,更加方便、可靠,而且用户可编写状态读取程序,随时监控冗余系统的状态。
通过自动化控制系统能准确地监控煤气柜系统各设备的运行状况,及时调整各项工艺参数,保证生产的稳定、协调和优化。
该控制系统满足了工艺需求,实现了整个工艺流程的自动检测、控制及管理监视,提高了煤气存储及输送的操作效率。
第2章系统的硬件配置
鞍钢150000M3焦炉煤气柜自控系统PLC选用ControlLogixL5550冗余系统。
包括两个414-4hcpu,2块冗余电源模板,2块冗余cp443网卡。
正常运行时一台cpu(主)参与控制,另一台cpu(备)通过同步模块与之同步,当检测到主cpu、机架、电源、通讯等故障发生时,备cpu立即投入控制而不影响生产控制的连续性。
考虑到距离远、节点多、抗干扰等因素,采用ControlNet网络类型,抗干扰性好,网络通道冗余,保证可靠通讯和人机界面的数据显示,又有利于快速的现场数据采集。
该系统的硬件配置如图2-1所示。
图2-1系统的硬件配置
CPU选用1756-L62模块,通讯模块选用1756-CNBR,DI选用1756-IB16I,DO选用1756-OB16I,AI选用1756-IF16I。
以太网模块选用1756-ENBT。
冗余机架上除了CPU模块,还有通讯模块1756-CNBR,热备模块1756-SRM(保持主、从机架之间的通讯)和两个热备模块间的连接电缆1756-SRC3。
服务器、操作站系统平台为Windows2000(服务器/客户版),操作站上位监控软件为RSView32,PLC编程组态软件为RSLogix5000。
另外还有一套数据库管理系统,利用网络组态软件RSLinx所提供的OPC接口进行采集数据。
系统采用RSlogix5000编程软件,运用梯形逻辑LD控制及功能块FBD相结合的编程方式来实现高炉煤气柜、焦炉煤气加压机、油泵等设备的启停和安全保护,利用功能块FBD强大的模拟量处理功能来完成模拟量的采集及处理。
上位监控软件采用服务器与客户机二合一RSview的监控软件,运行在Windows2000平台上。
该监控软件建立在多层次体系结构上结合了3种不同功能,即数据存储功能、数据处理功能和用户接口功能。
可赋予工作人员不同的操作级别,如赋予操作人员操作权限,但仅能对画面进行浏览操作;
赋予维护工程师维护权限;
赋予系统工程师编程组态权限,可以组态、修改、退出系统。
第3章自动化控制系统
煤气在使用过程中容易产生管网压力波动,存在不安全因素,而煤气柜是调剂煤气供应、减缓管道波动的有效方法。
鞍钢结合自身条件投资建设一座150000M3焦炉煤气柜,通过自动化控制系统能准确地监控煤气柜系统各设备的运行状况,及时调整各项工艺参数,保证生产的稳定、协调和优化。
3.1煤气柜柜位控制
3.1.1煤气柜自控系统组成
煤气柜系统主要分为稀油密封煤气柜的活塞系统,密封油循环系统加压机站系统。
该系统所控设备较多,控制精度要求高,且直接影响到其他工序的稳定生产。
依据系统功能要求,在充分考虑系统的先进性、可靠性、易操作维护的基础上,选用Rockwell公司1756系列PLC作不基础自动化设备,高炉煤气系统和焦炉煤气系统各由1套PLC控制,数据交换采用工业以太网TCP/IP技术,提高了系统信息传输的快速性,有效地避免了信息传输的延滞销及误码。
每套系统各设2套HMI上位机,可实现资源信息共享,互为备用。
与其他系统有关的连锁信号,通过通讯网络相互联系。
包括对煤气柜本体、油泵站组、换热机组、煤气进出口管、电动蝶阀以及紧急放散阀的控制。
焦炉煤气柜共有3台加压机,采用2开1备方式,当焦炉煤气柜柜位低于低限L时,系统发出报警,并停掉1台加压机,待柜位高于低限L+l时,手动开启第2台加压机;
当焦炉煤气柜柜位低于低低限LL时,两台加压机停止运行;
进口总管压力低于500Pa时,加压机自动停止。
当焦炉煤气柜柜位高于高限H时,系统发出报警,并关闭煤气柜进口阀。
3.1.2单回路调节系统
加压机后压力(变频)调节加压机后压力是用户气源的主要质量指标之一,本回路为一定值单回路调节系统。
其设定值为10kPa,当加压机后出口压力升高/降低时,增大/减小变频器的输出频率,从而改变加压机的转速,以“变”求“
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