張弛

摘要

壓縮空氣是鋼鐵企業(yè)應(yīng)用最廣泛的能源介質(zhì)。除塵灰氣力輸送、轉(zhuǎn)爐底吹、鋼帶表面吹掃和各式啟動(dòng)閥門及儀表的正常工作都離不開壓縮空氣。而鋼廠空壓站大多建設(shè)較早，目前空壓機(jī)的操作方式大多為工人本地手動(dòng)操作。本文提供了一種基于S7-1200PLC的鋼鐵企業(yè)空壓機(jī)集中管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)的遠(yuǎn)程操作、壓力和宕機(jī)連鎖等功能。

【關(guān)鍵詞】空壓機(jī) 集中控制 西門子 1200PLC

1引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)日常生產(chǎn)的自動(dòng)化信息化進(jìn)程不斷加深，對(duì)設(shè)備管理和控制要求也越來越高。但目前大多數(shù)冶金企業(yè)空壓站建造時(shí)間較早，機(jī)型老舊，空壓機(jī)的啟停及監(jiān)控還停留現(xiàn)場(chǎng)操作方式。這種方式操作不便，自動(dòng)化程度低。在高噪音的環(huán)境中巡檢記錄嚴(yán)重危害工人安全。本文提出一種基于S7-1200PLC的鋼鐵企業(yè)空壓機(jī)集中管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)的遠(yuǎn)程啟停和智能控制，降低運(yùn)行成本，提高生產(chǎn)效率。

2控制系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)包括各型8臺(tái)空壓機(jī)和冷卻水系統(tǒng)。其中空壓機(jī)包括三種機(jī)型：英格索蘭C700離心空壓機(jī)3臺(tái)、復(fù)盛離心空壓機(jī)2臺(tái)、壽力IHI離心空壓機(jī)2臺(tái)。冷卻水系統(tǒng)包括：5臺(tái)給水泵及出口電動(dòng)閥。其中空壓機(jī)自身控制系統(tǒng)如表1所示。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

3系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

3.1上位機(jī)

控制系統(tǒng)上位機(jī)采用WINCC7.3軟件，7.3版本的WINCC相比之前版本應(yīng)用更加方便。首先WINCC7.3在通訊方面支持更多設(shè)備，直接支持S7-l200系列PLC無需通過OPC即可通訊。借助WINCC7.3強(qiáng)大的通訊能力，操作員可以直接觀察所關(guān)心的空壓機(jī)運(yùn)行參數(shù)。上位機(jī)系通過圖像符號(hào)的變化、閃爍等式實(shí)現(xiàn)了空壓機(jī)站運(yùn)行監(jiān)視、自動(dòng)報(bào)警、歷史曲線和報(bào)表等功能，如圖2所示。

3.2下位機(jī)

S7-1200PLC為本控制系統(tǒng)的核心。作為西門子最新推出的PLC其結(jié)構(gòu)更加緊湊，通訊功能更加全面。本系統(tǒng)共含3臺(tái)1214C型西門子PLC，其中1#1214C含3臺(tái)1241西門子MODBUS主站模塊，分別和三臺(tái)英格索蘭空壓機(jī)通訊；2#1214C含2臺(tái)1241西門子MODBUS主站模塊，分別和兩臺(tái)壽力空壓機(jī)通訊；3#1214C負(fù)責(zé)控制空壓站冷卻水系統(tǒng)。

各型空壓機(jī)氣量不同，而實(shí)際生產(chǎn)中需要兩臺(tái)大功率250空壓機(jī)，一臺(tái)115空壓機(jī)。首先啟動(dòng)一臺(tái)115型英格索蘭空壓機(jī)，一臺(tái)250復(fù)盛空壓機(jī)，一臺(tái)250壽力空壓機(jī)，然后打開系統(tǒng)自動(dòng)按鈕，PLC會(huì)根據(jù)各臺(tái)空壓機(jī)的運(yùn)行情況，由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程啟停。

3.3通訊協(xié)議

本系統(tǒng)空壓機(jī)機(jī)型老舊不統(tǒng)一，通過改造英格索蘭空和壽力空壓機(jī)采用MODBUSRTU協(xié)議進(jìn)行通訊，復(fù)盛空壓機(jī)采用TCP/IP協(xié)議通訊。Modbus RTU通信采用主-從方式，最多傳送255個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，傳輸速率快，數(shù)據(jù)穩(wěn)定。

4功能介紹

4.1單機(jī)控制

通過硬線連接控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)各型號(hào)空壓機(jī)的遠(yuǎn)程啟停，加/卸載?？諌簷C(jī)遠(yuǎn)程控制不涉及機(jī)組自身的連鎖控制。

4.2備機(jī)控制與自動(dòng)切換

操作人員通過上位機(jī)畫面設(shè)置空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)量和啟動(dòng)順序?？諌簷C(jī)集控系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行空壓機(jī)的數(shù)量，并安裝設(shè)定的時(shí)間序列自動(dòng)或者提醒操作員切換備機(jī)。

4.3壓力連鎖

操作人員在上位機(jī)設(shè)置管網(wǎng)壓力控制目標(biāo)范圍，系統(tǒng)通過檢測(cè)到的外網(wǎng)壓力數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整空壓機(jī)運(yùn)行數(shù)量。一旦系統(tǒng)壓力低于設(shè)定的目標(biāo)壓力，系統(tǒng)根據(jù)序列自動(dòng)啟動(dòng)空壓機(jī)。當(dāng)管網(wǎng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)卸載空壓機(jī)，一定時(shí)間后自動(dòng)停機(jī)，節(jié)省能耗。

5結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種先進(jìn)的完整可靠的機(jī)組群控解決方案。該群控系統(tǒng)根據(jù)用戶空壓站內(nèi)空壓機(jī)的工藝及用戶要求制定。通過操作站內(nèi)監(jiān)控上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的數(shù)據(jù)監(jiān)視和優(yōu)化管理。本系的實(shí)現(xiàn)了空壓站集中管控，系統(tǒng)的高效運(yùn)行將為用戶創(chuàng)造極大的經(jīng)濟(jì)效率，降低了事故發(fā)生率，同時(shí)靈活通用的接口協(xié)議也方便用戶為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展。

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