基金會現(xiàn)場總線FF技術(shù)在焦化廠循環(huán)水泵房應(yīng)用

標(biāo)簽：現(xiàn)場總線  FF技術(shù) 

本系統(tǒng)采用法國施耐德電氣公司的 Modicon TSX Premium 自動化平臺作為實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)的自動化平臺， Modicon TSX Premium 是施耐德電氣公司推出的下一代的用于敏感 / 關(guān)鍵性應(yīng)用的自動化平臺 PLC ，是將其在工業(yè)通訊方面的經(jīng)驗和最新的 TCP/IP 技術(shù)相結(jié)合的結(jié)果。具有革命化的分布式結(jié)構(gòu)，其提供的熱備解決方案保證控制的連續(xù)和過程的執(zhí)行。

• CPU 單元：面向中大型應(yīng)用的高性能控制系統(tǒng)，單機可控制的 I/O 點數(shù)達 2048 點。

• I/O 方式：具有革命化的分布式結(jié)構(gòu) ————Bus X 總線，支持多個控制器。

• 通訊方式：簡便且強大， TCP/IP 以太網(wǎng)， Unitelway ， Modbus ， Modbus Plus ， FIPWAY ， FIPIO ， AS-I ， Interbus-s 。

• 增加可用性

• 它增加控制系統(tǒng)在最小成本下的可用性。 Premium 熱備解決方案為許多類型的體系結(jié)構(gòu)，集中式和分布式結(jié)構(gòu)，二者提供不斷增加的可用性。更先進的 FECA (Failure Mode/Effect &Criticality Analysis) 的研究和從標(biāo)準(zhǔn)目錄中選用經(jīng)過測試的元件使其成為一種可靠的耐用的解決方案，安裝更簡單，具有 :

• 部分或全部冗余 I/O 接口

• 執(zhí)行器上的平滑切換

• Premium 和 PL7 的診斷服務(wù)功能

• 監(jiān)視系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換的透明性

• 當(dāng)正常 / 備用切換時，用于與監(jiān)視系統(tǒng)通訊的以太網(wǎng)模塊自動切換，因而避免在監(jiān)視工具上的黑洞現(xiàn)象。因為使用同一 IP 地址與正常的 PLC 通信，監(jiān)視應(yīng)用避免了系統(tǒng)中地址切換的復(fù)雜管理。

• 無限制的可用性

• 熱備覆蓋了基礎(chǔ)設(shè)施和批處理領(lǐng)域中的典型應(yīng)用。這些應(yīng)用不需要瞬時切換，他們能夠使用現(xiàn)場總線的全部服務(wù)。現(xiàn)場總線信息服務(wù) ( 即插即用、診斷等 ) 全部保留。典型的通信時間是 1～2 秒，對于負荷最大的系統(tǒng)為 5 秒。

• I/O 的冗余與共享

• Telefast 連接附件使冗余 I/O 的連接快，價格低?，F(xiàn)場總線設(shè)備 ( 分布式 I/O 、子站 PLC 、人機界面、變頻器等 ) 由正常的和備用的 CPU 共享 ( 部分冗余 ) 。

• 光纖集線器與交換機，提供 “ 安全與可靠的 ” 解決方案

• 經(jīng)由以太網(wǎng) (10/100 Mbps) 光纖環(huán)和現(xiàn)場總線 (Fipio) 的數(shù)據(jù)傳輸由集線器、交換機和收發(fā)器來管理。介質(zhì)可用性由遇故障時的自動通訊來保證，對于集線器小于 20ms ，對交換機小于 300ms 。

• 通信的有效性

• 光纖環(huán)網(wǎng)能夠使設(shè)備分布在長距離上，當(dāng)介質(zhì)出現(xiàn)故障時，仍保持有效。

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用總線式工業(yè)以太網(wǎng)，通訊速率 10-100Mbps 自適應(yīng)，主控 CPU 、監(jiān)控計算機都在工業(yè)以太網(wǎng)中，通訊介質(zhì)采用雙絞線，具有接線簡單，易于鋪設(shè)等特點。主控 CPU 采用 TSX P57-20 處理器，通過雙 CPU 機架，實現(xiàn)電源、 CPU 和通訊模塊的熱備，分站內(nèi)各機架間采用 REMOTE I/O 方式通訊，通訊介質(zhì)采用同軸電纜，傳輸速率為 1.544Mbps 。系統(tǒng)內(nèi)所有模塊均為 Premium 系列模塊，均可實現(xiàn)帶電插拔。

本系統(tǒng)采用 TSX Premium P57-20 處理器作為系統(tǒng)中央處理器，配備相應(yīng)離散量 / 開關(guān)量輸入輸出模塊，針對配煤工段、篩貯焦工段以及配煤工段分別配置三套系統(tǒng)，通過總線式工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)連接。系統(tǒng)配置總圖如下：

機架和附件

• 典型煉焦車間工藝流程

• 供煤 PLC 系統(tǒng)

供煤自動化過程控制系統(tǒng)屬于原料廠過程控制系統(tǒng)中的一部分，在原料廠使用過程控制系統(tǒng)的目的是：

• 編制運輸作業(yè)計劃是原料廠處理作業(yè)順利進行，并為焦?fàn)t、高爐、燒結(jié)等穩(wěn)定的提供原料。

• 監(jiān)視設(shè)備、維持作業(yè)穩(wěn)定。

• 由計算機控制各輸送機械是原料堆積和輸送作業(yè)順利進行，減少操作員的工作負荷。

• 技術(shù)收集庫存信息，以便有效管理。即最終能與高爐、燒結(jié)、焦?fàn)t良好配合，保證原料廠高產(chǎn)、高效和高質(zhì)運行。

為了保證生產(chǎn)運行的可靠性，供煤系統(tǒng)采用自動(聯(lián)鎖)、手動(單機)兩種控制方式，自動、手動方式由開關(guān)進行切換。全部操作控制都在主控制室里進行，儀表盤上設(shè)有各個設(shè)備的啟、停按鈕，還有為 PLC 提供輸入信號的控制開關(guān)。

為了保證輸煤系統(tǒng)的正常、可靠運行，該系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

• 供煤時，各設(shè)備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設(shè)備進行聯(lián)鎖控制;

• 各設(shè)備啟動和停止過程中，要合理設(shè)置時間間隔(延時)。停車延時按設(shè)備的不同要求而設(shè)定，以保證停車時各輸煤皮帶上無剩余煤;

• 運行過程中，某一臺設(shè)備發(fā)生故障時，應(yīng)立即發(fā)出報警并自動停車，其前方(指供料方向)設(shè)備也立即停車。其后方的設(shè)備按一定順序及延時聯(lián)鎖停車;

• 各輸煤皮帶設(shè)有雙向跑偏開關(guān)，關(guān)鍵時刻實現(xiàn)自動停車;

對輸煤過程有關(guān)情況(報警、自動停機等)做出實時紀(jì)錄。

一個控制站用于組態(tài)和操作

該控制站可以為 PLC 控制器編制應(yīng)用控制程序、硬件配置組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)通訊組態(tài)、流程畫面組態(tài)及監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)記錄、生成報表、報警監(jiān)視及確認(rèn)。可提供多種畫面調(diào)用方式，在發(fā)生故障后有提示并轉(zhuǎn)入故障畫面，以動態(tài)圖形方式(棒圖、曲線圖等)顯示壓力、流量、溫度;對重要的測量數(shù)據(jù)整點保存，運行日報、月報及報表的生成、顯示、打印;實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)變位記錄，事故順序記錄及事故追憶記錄;設(shè)備變位時 畫面閃爍提示，并在報警框有漢字提示的名稱及當(dāng)前變位狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)越限時，除了閃爍提示，同時顯示當(dāng)前越限值和越限給定值;對于設(shè)備變位、保護動作、保護報警等功能提供音響提示。

1 個手持編程器用于組態(tài)

該編程器用于組態(tài)操作。

規(guī)格： 1200x1100x980 ，

1 臺激光打印機用于實時報警打印

與一個操作員站通過并行打印口相連，可實現(xiàn)屏幕顯示畫面打印，現(xiàn)場信號報警實時打印，報警記錄打印。

1 臺在線式不間斷電源( UPS )

用于控制供電與外網(wǎng)供電的隔離，同時提供在斷電時數(shù)據(jù)的備份及正常關(guān)機。

1 面操作臺

規(guī)格： 1200x1100x980 ，

• 配煤PLC系統(tǒng)

配煤系統(tǒng)在整個焦化廠的生產(chǎn)過程中起到關(guān)鍵的作用，是保證焦炭質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。在煉焦工藝固定的條件下，焦炭質(zhì)量基本上取決于煉焦用煤的質(zhì)量和配比。

自動配煤系統(tǒng)應(yīng)能接受上位機傳來的配煤比指令，并按指定的配煤比進行配煤。在配煤過程中，常常會出現(xiàn)某一配煤槽塞煤而影響配煤的精度，因此有必要在各個配煤槽之間建立一種連鎖關(guān)系。當(dāng)出現(xiàn)塞煤現(xiàn)象時，應(yīng)自動按比例減少其它配煤槽的下煤量，并產(chǎn)生報警，嚴(yán)重時可以停止配煤，以保證配煤的精度。配煤槽之間連鎖關(guān)系也可以根據(jù)需要解除

配煤煉焦過程是一個發(fā)生了一系列物理和化學(xué)變化、影響焦炭質(zhì)量因素眾多的復(fù)雜工業(yè)生產(chǎn)過程，很難用數(shù)學(xué)模型來描述各單種煤質(zhì)量、配合比與配合煤質(zhì)量、焦炭質(zhì)量之間的關(guān)系。因此，基于配煤過程建立起來的自動配煤系統(tǒng)采用兩級結(jié)構(gòu)形式，上一級為專家控制系統(tǒng)，它根據(jù)配煤生產(chǎn)過程的工藝特點和長期配煤的經(jīng)驗知識，按照給定的焦炭質(zhì)量指標(biāo)和各單種煤的質(zhì)量情況，運用專家控制系統(tǒng)的推理和計算方法，求得各單種煤的配比;下一級為集散控制系統(tǒng)，它以專家控制系統(tǒng)求得的各單種煤的配比作為控制目標(biāo)，實現(xiàn)配煤比的在線恒值控制，保證配煤精度。

配煤優(yōu)化是根據(jù)市場需求確定焦炭質(zhì)量目標(biāo)，同時根據(jù)各種約束條件，應(yīng)用線性規(guī)劃方法，以配煤成本最低為目標(biāo)來建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型。

其中： Pb 為配比系數(shù)， C 為煤價系數(shù)。

約束條件為：

工藝條件約束

資源約束

其中： G 為粘結(jié)指數(shù)， X 為配煤量， S 為硫分， V 為揮發(fā)分， A 為灰分。

一個控制站用于組態(tài)和操作

該控制站可以為 PLC 控制器編制應(yīng)用控制程序、硬件配置組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)通訊組態(tài)、流程畫面組態(tài)及監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)記錄、生成報表、報警監(jiān)視及確認(rèn)?？商峁┒喾N畫面調(diào)用方式，在發(fā)生故障后有提示并轉(zhuǎn)入故障畫面，以動態(tài)圖形方式(棒圖、曲線圖等)顯示壓力、流量、溫度;對重要的測量數(shù)據(jù)整點保存，運行日報、月報及報表的生成、顯示、打印;實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)變位記錄，事故順序記錄及事故追憶記錄;設(shè)備變位時 畫面閃爍提示，并在報警框有漢字提示的名稱及當(dāng)前變位狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)越限時，除了閃爍提示，同時顯示當(dāng)前越限值和越限給定值;對于設(shè)備變位、保護動作、保護報警等功能提供音響提示。

1 個手持編程器用于組態(tài)

該編程器用于組態(tài)操作。

規(guī)格： 1200x1100x980 ，

1 臺激光打印機用于實時報警打印

與一個操作員站通過并行打印口相連，可實現(xiàn)屏幕顯示畫面打印，現(xiàn)場信號報警實時打印，報警記錄打印。

1 臺在線式不間斷電源( UPS )

用于控制供電與外網(wǎng)供電的隔離，同時提供在斷電時數(shù)據(jù)的備份及正常關(guān)機。

1 面操作臺

規(guī)格： 1200x1100x980 ，

• 篩貯焦 PLC 系統(tǒng)

篩貯焦系統(tǒng)在焦化廠中起著啟后的作用，作為主要產(chǎn)品的焦炭將在這里分級、入倉、外銷。因此。在抓好煉焦的同時，務(wù)必注重這個外銷前的最后一個環(huán)節(jié)，以保證焦炭的質(zhì)量及產(chǎn)量不在此受到影響。

按工藝要求，工業(yè)設(shè)備有集中連鎖和機旁手動兩種操作方式，控制范圍從刮板機、膠帶機至焦炭輸出膠帶機和各貯焦倉。設(shè) PLC 集中連鎖控制為生產(chǎn)方式，機旁手動為檢修方式。系統(tǒng)啟動時發(fā)出預(yù)示信號，膠帶機設(shè)有跑偏、堵漏、事故停車保護。

一個控制站用于組態(tài)和操作

該控制站可以為 PLC 控制器編制應(yīng)用控制程序、硬件配置組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)通訊組態(tài)、流程畫面組態(tài)及監(jiān)視、歷史數(shù)據(jù)記錄、生成報表、報警監(jiān)視及確認(rèn)。可提供多種畫面調(diào)用方式，在發(fā)生故障后有提示并轉(zhuǎn)入故障畫面，以動態(tài)圖形方式(棒圖、曲線圖等)顯示壓力、流量、溫度;對重要的測量數(shù)據(jù)整點保存，運行日報、月報及報表的生成、顯示、打印;實現(xiàn)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)變位記錄，事故順序記錄及事故追憶記錄;設(shè)備變位時 畫面閃爍提示，并在報警框有漢字提示的名稱及當(dāng)前變位狀態(tài)，當(dāng)參數(shù)越限時，除了閃爍提示，同時顯示當(dāng)前越限值和越限給定值;對于設(shè)備變位、保護動作、保護報警等功能提供音響提示。