快開式壓濾機改造控制部分專業技術說明

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1、快開式壓濾機改造控制部分技術說明 作者： 日期：10 一、系統設計在本項目中，控制系統需要完成的工作主要包括以下幾個方面：1、實現壓濾機聯網，將其信號接入洗煤廠目前生產控制網絡；2、實現壓濾機之間的聯機閉鎖，解決卸料控制難，經常壓刮板的問題；3、在調度室實現壓濾機卸料時拉板計數的監測，從根本上杜絕空拉謊報的現象。4、在調度室實現對壓濾機重要參量的顯示功能；5、開發通訊程序，為此后的工作預留接口。洗煤廠現有快開式壓濾機控制系統是以Siemens S7 226一體式PLC為控制核心，配以TP177B作為可視操作終端。根據壓濾系統工藝要求進行智能控制，按手動運行和自動運行兩種工作方式完成壓濾系統的各

2、項控制工作。但是，做為單運轉設備，廠家沒有考慮壓濾機進行聯動運轉的情況，所定制的控制系統只能滿足自身的控制功能。要想實現我們的要求，必須對其進行硬件和軟件上的擴展改造。首先，在硬件上，壓濾機采用CPU 226作為控制核心，226作為200系列的一款低端一體式PLC，并沒有遠程通訊功能，僅有的485/232通訊端口已被用做與TP177B觸摸屏的聯接。如果要實現與其它壓濾機的閉鎖、實現在調度室對其進行監控，必須對226進行通訊擴展，增加通訊模塊和相應的端口，使得壓濾機的信號可以傳輸到調度室的監控平臺。經過篩選，我們最終選擇在CPU 226上增加CP243-1通訊模塊，將壓濾機信號轉出，轉出的電信號

3、通過光纖鏈路器OSM轉成光信號上傳到洗煤廠控制網絡，由最近的S7-400控制站接收，再由控制站經過工業以太網傳輸到調度室，使用WinCC軟件開發出相應操作界面，顯示在調度室的監控平臺上。軟件部分則包括對快開式壓濾機端拉板控制、通訊、設備間閉鎖程序的開發，S7-400控制站通訊程序的開發，以及調度室操作界面的數據組態和監控畫面開發。項目系統圖如下所示：上位機 WinCCSCALANCE X-200S7-400OSMOSM 。 。 。 S7-200S7-200 。 。 。 快開式壓濾機 快開式壓濾機 二、主體設備工作原理和特點：1、壓濾機端程序226上增加的程序包括兩部分，主要是信號捕獲和存儲，以

4、及CPU 226與工業以太網的通訊程序。1）信號捕獲和存儲：與改造相關的信號引入266的模擬和數字輸入端，轉換格式后存入劃定的存儲區，同時，另外劃出一個存儲區作為接收調度室遠程指令和閉鎖信號使用。在程序中對主要電機的啟停判斷中加入對遠程和其它壓濾機運行狀態的判斷，用做閉鎖條件。2）在通訊方面，為226增加CP 243-1通訊模塊，CP243-1 是一種通訊處理器，用于將S7-200系統連接到工業以太網(IE)中，以實現沒有以太網口的200系列PLC的以太網通訊。在此基礎上，可以使用STEP 7或者 MicroWin對 CPU 226進行遠程組態、編程和診斷。而且，通過以太網，CPU 226還可

5、以其它掛接在網上的S7-200、S7-300、S7-400控制器進行通訊。在開放式SIMATIC NET通訊系統（洗煤廠現有通訊模式）中，作為單元級節點存在。A）電氣控制系統構成如下圖所示：OSMCP 243-1 CPU 226 PLC觸摸屏輸入信號 輸出信號B）通訊流程圖如下圖所示：向OSM發送數據2、OSM通訊轉接OSM又稱為光纖鏈路器，負責進行光電信號的轉換，是Siemens IE的核心部件，用于為PLC通訊配置速率為100Mbit/s的交換機網絡。在本次改造中，負責從CP243-1到洗煤廠工業網絡的聯接，使用單模光纖做為物理連接。3、工業以太網（IE）傳輸介質與協議傳輸介質選用單模光纖

6、。各壓濾機200站點作為子站掛接在主干網上進行過程數據交換。主干網利用洗煤廠正在使用的工控網，目前主要完成各重介系統間通訊、生產與管理通訊，這次也做為壓濾機接入信號的通訊媒介。 洗煤廠工控網按照光纖環網布置，是以光纖為傳輸介質，以光為載波信號傳遞信息的通信系統。整個系統由電端機、光端機、光纜和中繼器構成。采用單模光纖(SMF)進行通信，一般地，光信號在單模光纖內可傳30km，在廠區內，完全可以保證信號的穩定性。 掛接站點時需要的光電信號轉換器采用OSM（光纖鏈路器）。OSM一般備有兩對ST（100Mbit/s）光纖接口和一對RJ45（10/100Mbit/s）網線接口用以傳遞的同步或異步信號。

7、光纖鏈路模塊的傳輸速率與距離無關，最大可為12 Mbit/s，最大光纜長度可達到15 公里。 在保證數據流量的同時，也充分的滿足了站點之間距離遠而需要進行長距離數據傳輸的要求。 在設計中，分別對各個快開式壓濾機站點進行IP地址設定，并對待傳數據進行分類匯總， 站點間的通訊可以使用TCP/IP協議來實現。 快開式壓濾機的信號上載到以太網，與S7-400控制站通訊時，主要通過使用具備交換機功能的以太網設備來實現。在這里，我們為S7-400控制站選擇的設備是工業以太網交換機SCALANCE X-200，它主要用于配置實時和同步實時網絡，可以承受大量的實時數據通訊和標準數據通訊(TCP/IP)。 兩個

8、不同系列的站點通信網絡內部按不同網段進行設置，SCALANCE根據各站點的以太網（MAC）地址過濾數據業務，局部數據業務依舊是局部的，這就保證了S7-400重介系統控制站和S7-200壓濾機控制站兩個不同級別站點的獨立性和穩定性。對于網絡間的數據，交換機將端口處接收到的數據進行保存，并獨立地將它們發送到其它子網絡用戶的目的地址。另外，SCALANCE X-200的沖突檢測采用CSMA/CD 方法，不會限制端口外網絡的擴展。4、S7-400控制站程序由于廠家配置的226冗余能力不足，我們將涉及計算和閉鎖關系承接的程序放到S7-400控制站中進行編寫，S7-400站CPU采用414-2，有足夠的空

9、間和計算能力冗余。這部分的程序分控制和通訊兩部分。在控制部分，考慮到計數的真實性，對于每一個壓料循環，將入料泵壓力是否達標作為其中一個判斷條件，有效的杜絕了無料空拉板的可能性。由于四臺壓濾機公用一條刮板運輸機，運輸能力不足，壓濾機同時卸料必然造成刮板被壓。在設備閉鎖設計中，我們根據刮板的實際運輸能力，調節每臺壓濾機每次卸料的板數和時間，使物料既能及時卸除，又不會造成壓料堵刮板，很好的滿足了設計需求。在通訊部分，編制414-2對應226的通訊程序，劃分接收和發送數據塊，并分別對數字和模擬信號統一格式，以供WinCC使用。5、WinCC部分WinCC是生產和過程自動化中解決可視化和控制任務的工業技

10、術系統。它提供了適用于相關任務的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能，可以對過程控制進行信號可視化耦合，此外，WinCC基于Windows操作系統，可以使用VB、VC來開發背景函數，非常適用于對數字累計、函數運算等功能有需求的項目。針對洗煤調度的監控需要，我們開發了快開式壓濾機工作狀態顯示、拉板計數顯示，以及與之相關的功能，在監控界面上做到了準確、實時、直觀的顯示。三、功能擴展 本次設備升級在實現了所有預計功能的同時，為以后的功能拓展也打下了基礎，目前對快開式壓濾機的控制主要集中在設備聯動和拉板計數部分。而借助于已經搭建的硬件平臺，我們可以進行深度開發，根據生產需求，可將壓濾機的部分或全部控制操作都集成到調度室監控平臺，對每一臺快開式壓濾機的設備狀態、工作進程、設備產量進行數字化的管理。四、總結通過以上工作，新系統投入運轉之后，很好的實現了預期目標，監控平臺真實的反映出壓濾機的生產能力，對生產過程的考核做到了及時準確，解決了拉板計數的真實性問題，解決了壓濾機聯動和卸料壓刮板的難題，優化了生產過程，規范了工作方式，獲得了很好的經濟和社會效益。技術創新點：1、封閉式壓濾機控制系統的通訊擴展；2、S7-200與S7-400間的以太網通訊； 3、OSM和SCANLANCE在以太網中的應用。