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銅陵市菲力克測控技術有限公司

鐵合金自動上料系統



  1.概述:

  控制范圍包括配料車間原料倉、料斗秤及輔助設備、輸料皮帶;熱電爐平臺布料車自動布料;相關設備視頻監控。PLC控制站分布在配料車間控制室。主要完成對配料車間、熱電爐平臺集控設備的控制和監視功能。

  控制系統網絡圖見下圖。系統從控制體系上分為三級網絡控制結構:基礎控制級、過程控制級、監控管理級。監控管理層和現場控制級通過工業級交換機組成的100M以太網環網構成三級網絡控制結構。

  基礎控制級:由施耐德M340系列產品組成。在M340主站上我們還選用了集成以太網口的CPU,以太網口作為連接現場級設備和管理設備的橋梁,起到了承上啟下的特點。一方面它將現場的各種設備的匯總信號上傳到管理網絡。另一方面,它將管理級向下發送的各種命令,及時準確的傳到相應的工位。系統采用先進的UNITY組態工具,組態簡單方便,在中控室工程師站可以為各控制系統進行維護。

  過程控制級:采用以太網技術。

  監控管理級:設置2個全功能操作員站、其中1個可作為工程師站,操作員站可以按照操作、工藝需要劃分給系統,各系統范圍內操作員站間可互為備用。操作員站運行ifix監控軟件,該軟件平臺功能強大,并且可以和控制系統進行無縫連接。監控管理層留有與廠級管理網通訊以太網接口。

  稱重儀表和PLC控制站采用MODBUS RS485通訊方式上傳流量累計量等模擬信號,從而保證上位機信號的采集與儀表精度和速度上的同步。

  控制系統的設計要求具有安全、可靠、穩定、可擴展的特點。具體體現在:

  安全性

  模件可帶電插拔,方便替換維護。

  對某一個處理器模件的切除,恢復投運,均不影響其它處理器模件的運行。

  系統能在電子噪聲、射頻干擾及振動都很大的現場環境中連續運行,且不降低系統的性能。系統設計采用各種抗噪聲技術,包括通訊采用光纜、光電隔離、合理的接地和屏蔽。

  穩定性

  電源故障屬系統的可恢復性故障,一旦重新受電,處理器模件能自動恢復正常工作而無需運行人員的任何干預。

  可擴展性

  m340自動化系列采用標準以太網協議(TCP/IP),應用范圍廣,當前現有設備許多都具有標準以太網協議接口,當系統升級時,不存在任何障礙。

  系統構成的開放性,使得系統擴展能力強,費用低。本系統具有集成的串行通訊接口MODBUS口;以太網接口。

  3.1.2系統硬件

  采用最新網絡技術、最新現場總線技術。整體系統分為上位管理層,現場控制層及其傳輸網絡。在工程師站和操作員站中分別各裝有網卡,通過網線、光纜連接到交換機上組成以太網環網。

  3.1.2.1操作站

  由2臺計算機組成,其中2臺為操作站,1臺可作為工程師站,硬件指標如下:

  CPU:PIV3.0G

  內存: 1G

  硬盤: 80GB

  光驅: COMBO

  顯示器: 22”液晶

  網卡: DLINK

  鍵盤: 標準

  鼠標: 標準

  3.1.2.2網絡

  A 、HMI網絡

  控制系統的操作員站以及不同系統之間采用100M TCP/IP 以太網,通訊介質為以太網超五類雙絞線和光纜,采用TCP/IP協議,有很強的網絡互聯能力。

  交換機采用工業卡軌式以太網交換機

  B 、系統網絡

  在上位管理網絡中,操作員站、工程師站主要是完成綜合監視過程控制級的所有信息,進行顯示,記錄,數據處理,并且可以按一定權限進行控制回路的組態和參數修改等操作。操作員站裝有ifix監控軟件,它們既起到SCADA的作用又有數據采集器的作用,可將上位監控軟件中的過程數據、歷史數據、報警信息、操作員信息等傳送到外部網絡中。

  3.1.2.3控制站

  CPU

  施耐德M340具有出色的處理能力,能精確進行整數和浮點數運算,每毫秒可處理7K條或以上指令,CPU擁有高達4MB或以上程序空間。

  CPU性能強大,結構緊湊。靈活的安裝,多種電源可供選擇。模塊支持“熱插拔”,便于維護。

  I/O模板

  I/O模板是電氣信號轉換器,它將送至和來自現場裝置的信號,如限位開關、接近開關、溫度傳感器、電磁閥、閥執行器等信號轉換成CPU能夠處理的信號電平和格式。

  所有與總線相聯的I/O模板都經過光電隔離,確保安全無故障操作。

  所有I/O模板都是軟件可配置的,開關量和模擬量輸出可進行預設置,保護現場的人身和設備安全。

  所有模板都支持帶電熱插撥功能(包括CPU、I/O、電源、通訊和智能模板),可在不停機、不斷電的情況下,進行維護。

  所采用的模擬量輸入/出模板(標準信號)分辨率12/14位。

  I/O模板點數配置預留10%或以上。

  3.1.3系統軟件

  控制系統的軟件主要有系統軟件、監控軟件、編程軟件,主要軟件如下:

  1. WINDOWS XP中文版

  2. IFIX監控軟件

  3. UNITY編程軟件

  3.1.4計算機-PLC系統的主要畫面

  iFIX的主要監控畫面

  1、操作指導畫面:包含主要操作說明和操作方法。

  2、生產流程畫面:主要包括各子系統監視控制畫面和系統流程總畫面;其中各子系統監視控制畫面,顯示設備的狀態(自動、手動、運行),同時完成各子系統的電氣設備操作(系統的啟動、停止、緊急停車、料線選擇等)。

  3、主要儀表監控畫面:完成燒結重要的儀表參數的顯示和數據的輸入,包括燒結機機速調節、點火溫度調節等。

  4、其它儀表監控畫面:按回路號分組顯示。

  5、動態趨勢畫面:有主要參數趨勢畫面、配料動態趨勢畫面和其它分組顯示畫面(按照分組標準)。

  6、歷史趨勢畫面:畫面按分組顯示。

  7、故障報警顯示畫面:完成報警顯示。

  8、配料監控畫面:完成配料系統的監控和配料參數的設置。

  9、工程師登錄畫面:工程師登錄,用來修改程序和修改系統參數。

  10、批量給料分一號爐,二號爐畫面設定切換。

  3.1.5計算機-PLC系統的操作方式

  操作方式有:

  程控

  單機聯鎖

  單機解鎖

  機旁

  PLC控制系統操作總體上分為機旁方式和計算機集中控制方式。機旁方式用于試車和檢修使用。計算機集中控制方式分為程控、單機聯鎖、單機解鎖,是通過鼠標進行操作。程控是按照工藝劃分流程、全自動啟動,正常生產是采用此方式。單機聯鎖是帶有聯鎖條件單獨啟動設備,正常生產也可采用此方式;單機解鎖是沒有聯鎖條件單獨啟動設備,用于試車和檢修使用。各控制系統具有以下基本控制要求,各順控系統必須滿足,否則,可能會出現設備或人身事故。在控制室,通過操作站進行生產全過程集中控制操作,對整個工藝過程進行監視。

  4.1 電控系統功能

  電控系統功能應能實現本項目工程中與計算機-PLC系統有關的所有設備的供電和控制。

  所有的GGD柜內主回路元器件是進口或國產名牌產品如上海人民電氣,柜內元器件的一部分考慮了少量冗余。每個柜子均有輔件,輔件包括:銅母排、一次主線、二次控制線、端子、繼電器、熔斷器、電流表、電壓表、指示燈、按鈕、安裝導軌、線槽等。控制柜柜體尺寸和顏色按照要求制作,柜體都配有底座、柜體防護等級為IP30,能夠適應現場環境,作為系統配套產品能夠保證系統可靠、穩定運行。

  4.1.1柜體:

  設備型號:GGD柜 防護等級:IP30 鋼板:采用冷壓板噴涂

  柜體顏色為淺駝色

  4.1.2基本電氣參數:

  額定工作電壓:主回路 交流380V

  二次回路: 交流380V、220V,直流24V

  額定絕緣電壓: 1000V

  額定頻率:50Hz

  5.料斗秤(見設備清單)

  多個料斗倉的物料通過振動給料機構均勻地落在料斗倉中,料斗秤儀表接受到稱重傳感器輸出的對應于料斗倉被計量物重量的模擬信號進行就地處理,并通過接口與上位機通訊或者儀表輸出開關信號給PLC,停止給料,同時料斗倉閘門打開放料,當料斗倉放料到下限后,自動關閉料斗倉閘門,料斗秤儀表輸出開關信號給振動給料機向料斗倉給料,當給料量達到設定量時自動關閉振動給料機,同時自動打開料斗倉閘門放料,重復以上動作從而達到自動布料的目的。

  進料 → 毛重記錄 → 卸料 → 皮重記錄

  ↑

  └── 計算凈重/累計凈重 ←──┘

  記錄毛重和皮重后,程序計算出物料凈重并且開始下一次的稱重。每次稱重后,其凈重都加到以前的累計凈重中。當累計凈重達到預置批重量時,稱量過程自動停止操作。

  開關量輸入

  COM 1(啟動);COM 2(加料);COM 3(放料);COM 4(急停)

  “加料”和“放料”只有儀表處于“停止”狀態下才有效。自動加料過程中無效;“急停”在任何情況下都有效。“急停”有效時,關閉所有加料、放料繼電器“急停”失效時,自動加料過程繼續進行。

  l 繼電器輸出(220V/2A阻性)

  1:快加;2:慢加;3:放料

  ·儀表的稱重單位為kg,時間單位為S(秒)儀表顯示的料斗量為凈重量。

  ·狀態欄,狀態欄實時顯示儀表的各種運行輸出狀態:如:“快加”“慢加”“放料”“運行”“超差”及“急停”等狀態。

  畫面切換

  在“停止”或“運行”狀態下,按“ ↑”鍵和“↓”鍵進切換顯示另兩幅畫

  皮重:本儀表采用凈重量顯示方式,每次去皮時自動產生一個皮重值,皮重也可人工修改的;

  零區值:料斗放料時,料斗剩余料量小于零區值時,則判定為料已放完;

  誤差值:加料結束時,若[料斗量—設定值]>誤差值,即判定為超差。

  根據“超差延時”的設定,可對“超差”采取不同的處理方法

  快加值:加料時,若料斗量增至快加值時,則停止加快;

  慢加值:加料時,若料斗量增至慢加值時,則停止加慢;

  設定量減去慢加值,即為料斗加料提前量。

  最大累計:當儀表的累計量達到最大累計值時,累計量4~20mA輸出為20mA。

  加料延時:當加料結束時(即慢加料關閉時),要延時一段時間,才開始放料。這段時間即為加料延時;

  放料延時:當放料結束時,(即料斗量小于零區值時),經過二分之一

  放料延時,關閉放料,再經過二分之一放料延時,本次加料過程結束。進入下一輪放料過程;

  超差延時:當超差延時=0時,出現超差時,儀表不予理會,繼續運行下去;

  當超差延時=1-250時,出現超差時,儀表要延時1-250秒,等待人工處理,若超過延時,儀表繼續運行下去;

  當超差延時=251時,出現超差時,必須等待人工處理,由人工啟動“超差干預”以清除超差,繼續運行下去。

  配料控制器設定誤差補償功能。

  配料控制器設定批料次提前量。

  每個料倉采用4只進口傳感器SBS,防護等級IP67

  誤差:≤±0.1%;

  計量能力不小于2t;4-20 mA瞬時量輸出;

  CAN工業總線接口、RS485接口;

  適應各種量程:

  A/D輸入信號范圍: 0~+30mV

  A/D最大凈輸入信號: 30mV

  A/D內碼: 65萬

  A/D轉換速度: 50次/秒

  A/D非線性: <0.01%FS

  增益漂移: 8PPM/℃(TYP)

  零點漂移: 0.3μV/℃(MAX)

  傳感器供橋電源: DC9V,I>250mA 可連接4個350Ω的傳感器或12個700Ω的傳感器

  電源: AC180~240V 49Hz~51Hz

  使用溫度: -10℃~40℃

  相對濕度: <90%

  開孔尺寸: 152mm × 76mm

  主要技術指標:

  1). 準確度等級:符合OIML R 107中0.25級要求。

  2). 工作電源為:AC220V+10%-15% ,50Hz 。功率約為500w。

  3). 稱重斗的兩側還配有砝碼平臺,在計量部門試運行和首次鑒定以及隨后檢驗時用來放校秤的砝碼。同時還可以在稱重斗上懸掛一個測試砝碼用的平臺,把它置于較低的水平位置(如:地板上)以方便測試。

  4). 給料部分和稱重斗之間以及稱重斗和卸料斗之間的均有軟連接,可防止飛揚的塵埃進入稱重室。

  5). 稱重顯示控制器提供重量測量、用戶對話框及稱重過程控制。控制器可安裝在料斗秤附近,亦可安裝在集中控制室。控制器配有LCD屏幕,稱重過程在LCD上進行動態圖文顯示。數字鍵盤及控制稱重過程所需的操作功能鍵與控制面板。還配有模擬-數字轉換器(ADC)。

  6). 可外接打印機,對稱量數據及相應的工藝參數進行打印。

  7). SBS雙傳感器自檢系統(本系統為用戶根據實際需要選配)

  ICS-300B稱量系統是一完整的傳感器系統,包括兩個獨立的稱重電路,主電路和從屬電路。每個電路都帶有四個壓力式傳感器。每個獨立電路都與接線盒聯接,接線盒的模擬輸出信號與一模擬數字轉換器相連(ADC)。從屬模擬數字轉換器用來與主電路模擬數字轉換器的數字輸出進行比較,如果秤體的誤差超過預定值誤差時,從屬模擬數字轉換器會自動插入,并發出警告或報警。

  8). 砝碼自校驗系統

  選配有40%最大秤量的砝碼,用于檢查稱重斗的稱量準確性。

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