PLC在配料系统的应用

PLC在配料系统的应用周自PLC在配料系统的应用周自明,黄明(重庆民丰化工有限责任公司重庆市潼南,402600)摘要介绍了利用赛多利斯重力传感器及变送器、ABB公司AC500系列PLC、台达DP-AE人机界面、CV3000气动阀等检测控制设备,实现了配料系统对原料的计量、按比例混配、无人值守功能,提高了铬酸酐生产的质量和产量,降低了消耗,减少了溢料等安全环保事故。同时,该系统还提供了如流程图、报警、报表等友好的人机界面关键词:PLC;检测:控制应用Abstract: In this paper, using Sartorius gravity sensors and transmitters, ABB Inc. AC500 series PLC, Delta DOP-AE HMI, CV3000pneumatic valve etc detection and control equipment to achieve a proportioning system for the measurement of raw materials, mixed inproportion, unattended, improving the chromic anhydride production quality and yield, reducing consumption and environmentalincidents and other security flash is introduced. At the same time, the system also provides, such as flow charts, alarms, reports and otherKey words: PLC; Detection; ControL; Application中图分类号:TP273文献标识码:B文章编号:1001-9227(2010)05-0072-040前言计,储罐内髙低液伩能在触摸屏及控制盘上声光报警。每铬酸酐是工业生产的重要化工原料,在其生产过程次放入或放出储罐的物料设定值、高低液位报警值可以在中,需要对98%硫酸和68~72°Be/重铬酸钠溶液(下称母触換屏上设定和修改。同时,还具有班报、日报、月报显液)分别进行计量,并按一定的比例在反应锅屮进行酸示记录,手动自动切换转换等功能。化。在此过程中,能否准确测量并控制好硫酸和母液的重1.2系统结构框图量,将直接影响产品的转化率、合格率,同时也影响原料系统结构框图如图1所示。和能源的消耗。长期以来,我国许多铬酸酐生产企业的配料岗位,都是操作工人通过观测安装在储罐上的玻璃管液触摸屏(显示流程附、报警、报表等)位计或者用机械台秤来计量硫酸和母液的重量,再采取人工开关放料阀门来控制配料速度和配比。由于现场环境条高低液位声光报警件差、劳动强度大、且存在较大的计量误差,导致产品的重力传感器变送器PLc控制系统转化率和合格率都不高且不稳定,消耗较高。为此,我们丹液、酸重城显小设计了这套称重PLC配料系统,解决了以上这些问题,效母液进,出料硫酸进、出料果较为显著功开关阀【动开关阀本称重配料系统能掉制三条线同时配料。该系统由图1系统结构框图重力传感器及变送器、PLC控制系统、触摸屏(人机界面)就地显示仪表、气动开关阀等设备组成。实现计量、控制本系统分为二个层次:和管理的高度统一。(1)监管层:采用触摸屏对所有信息实现监控及管理。(2)检测控制层采用 ABB AC500控制器实现对所有1系统概述工程量的采集和控制。1.1系统功能在硫酸、母液储罐底部分別安装三只重力传感器,重2系统设计力传感器把重量mV信号送给重量变送器,进而转换为标2.1主要硬件简介准模拟量(4~20mADC),该信号输入到ABB公司的AC5002.1.1PLC系统PLC系统中,经PLC系统运算处理后,控制信号输送到PLC是作为整个系统监管层和检测控制的枢纽,是整CⅤ3000气动阀以控制其开或关,每次放入或放出储罐的硫个控中国煤化工艺装置安全,连续,稳酸和母液重量及控制状态都在触摸屏上显示记录,每次放定高AC500系列PLC。该PLC出储罐的硫酸和母液重量还送往现场操作盘供显示和累是CNMHG力较强的开放式系统本系统选用PM571cPU,可用5种不同编程语言进行编程收稿日期:2010-07-10CPU上均带有LCD的显示、一组操作按键、一个SD卡的扩展口和两个集成的串行通讯口。CPU可直接插在CPU底板上,7《自动化与仪器仪友》2010年第5期(总第151期)CPU底板还可选择是集成以太网还是 ARCNET网络接口,除IEC61131-3的国际标准,可支持五种不同的编程语言。这此以外,CPU上还可最多扩展4个通讯接口,如图2所小套软件可完成AC500系统的全部设置,包括所有的总线接口,而阻还有全面的自诊断功能、报警处理、可视化调试工具和开放的数据接口。除了有优异的性能、友好的界面、对系统内所有的硬件进行相关的编程、测试、调试来实现各种白动化应用外,还提供以下的功能(1)五种标准编程语言:功能块(FBD);语句表(IL):梯形图(LD)结构文本(ST);顺控图(SFC)图2AC500外观图(2)连续功能图(CFC)。(3)离线仿真功能2.1.2触摸屏(人机界面AC500 Control Builder可在没有连接PLC硬件的情触摸屏选用台湾的台达D0P-AE。它具有功能10.4吋况下进行仿真,对用户程式进行调试,包括相关的手动功LCD/ TFT LCD65536色,640×480像素;内置 7MB Flash能。调试后的程式再下载到CPU控制系统屮使用ROM512 k bytes SrAM支持 USB Host,可外接U盘、打印(4)配方管理和监视列表:可为组变量预设·组相机USB1.1高速下载规划程序3组通讯端口;支持扩展模关的值,在调试时调用。块等,如图3所小。(5)可视化的调试T具:在这套编程软件里,可把PLC里的各种变量通过颜色的变化、物体的移动、位图、各种柱状图或直接显示数值等方式显示在软件上,以便于用户程式的调试,以及报警和事件的管理,并提供网络多媒体( ActiveX)功能(6)通讯接口的设置:通过这套软件可实现 ProfibusDP、 CANopen、 DeviceNet、以太网、 Modbus和CS31总线的设3DPAE外观图置(7)开放的数据接口:可通过DDE和0PC方式和外部进2.1.3重力传感器及变送器行数据交换选用MP49重力传感器,它具有功能精度C3;量程3(8)工程接口:编程软件可访问外部的项目数据库,t;防护等级IP67;不锈钢材料线性安全过载150%极限从而实现对一个或多个自动化项目进行管理。过载300%选用MP25变送器,它具有功能全程数字信号2.3系统主要配置表理,内置分度值高达20,000最多连接4个350欧姆传79名称9单台数日厂感器模拟输出4~20mA,通过前端按键或PC进行仪表参CP及底库PS7L-ETH/ TBS1I-ETH数设定。分别如图4、图5所示。DC532(16DT+16 c)3糗拟量桃块cPs24/10.06|人机界面DOP-AE 10THTD7票力传感器9控制盘10现场仪表箱400·300+250图4MP49传感器外观图3实际应用效果系统上电后,PLC控制器、触摸屏及所有硬软件进行自检,触摸屏界面上没有报警则系统连接不成功。将控制盘面板上的总开关打到“自动”的位置上,然后把各个进料阀和放料阀的掉制开关全部打到“自动”位置上。系统将出面,小别土画面、数据设置画面、1#图5MP25变送器外观图线流中国煤化工#线流程图画面、流水账报CNMHG液日月报表画面2.2软件简介3.1主要的可视画面AC500 Control Builder编程是一套可对所有系列3.1.1主画面AC500cPU进行编程的工程工具,这套编程软件符合该画面是触摸屏正常运行时的默认画面。画面最上PLC在配料系统的应用周白明,等端为四个按钮,分别代長甲、乙、丙丁班。每班作时都在不同|作时间放出去的母液和硫酸的总量。图屮母液、需要先按下白己班所对应的按钮(按钮按下显红色,弹起硫酸的记录数据是三个母液储罈或三个硫酸储罐放出去时显绿色,按按钮时要用亍指按住不低于3秒钟)在画面物料的总和。要想知道具体是哪个班放的哪个液罐,还需的右上方,显小当前的时间和日期。在画面的中央位置,要参照流水账报長中的数据代码才能确定。如图10所小有七个按钮,通过点击对应的按钮就可以切换到对应的监控画面。在画面的最下部,有十二个按钮,上面六个对应的母液或硫酸储罐的允许加料按钮,下面六个对应的硫酸或母液储罐的允许放料按钮。如图6所小。四四圆回回四图8配料线流程图画由图6配料主画山1.2数据设置画面数据设置画面为系统实时数据显示画面,主要用来显示硫酸和母液各个储罐中液体的重量和每次放料后各个储罐的实际放料量,以及用来设定各个储罐的加料值、图9流水账报衣画面放料值、满料报警值、欠料报警值。如图7所小。图10班报表画由图7数据设置画面3.1.6日月报表画面日月报長画面用来记录母液和硫酸在天和…个月3.1.3配料线流程图画面中从母液储罐和硫酸储罐放出去物料的总和。后面的四列本系统共有二条配料生产线,分别对应三副配料线依次对应天放出去的母液总量(母液日表)·天放出流程图画面。每流程图画面用来显小硫酸和母液储罐的去的硫酸总量(硫酸H表)、一个月放出去的液总量(母相关参数,并可以在画面上手动操作硫酸和母液的进料、液月表)、一个刀放出去的硫酸总量(硫酸月表)。如图11放料阀。每个储罐左边用棒图显小实际重量占最大重量的所示。百分比及撇警值,储罐的右边还显小储罐中液体的实际量。画面下有四个按钮,分别用来下动控制母液或硫酸储罐的进料和放料阀的开或关。如图8所小3.1.4流水账报表画面流水账报表画面用来以流水账形式记录每次各个储罐中放出物料的重量。在报表中共有四列内容,第一列中国煤化工为记录的时间,第二列为记录的H期,第三列为记录代CNMHG号,第四列为放料量(单位:千克)。如图9所小。3.1.5班报表画面图11日刀报表画面通过查阅班报表画面的各数据列,可以知道各个班(下转第78页)7东方数据丛于模糊白适应PID的锅炉汽包水位控制。李益华,等Fayer常规P控制效比较里糊白适应PID掉制策略和复合控制方法,针对现场实验控制系统,确定了汽包水位高度模糊掉制器的结构和相关参数,采用 Hamdan i模糊推理算法,并最终完成了锅炉汽包水位高度模糊白适应PID掉制器的设计,构建了种锅炉汽包水位的三冲量控制系统通过调整控制量的模糊划分实现模糊控制系统动态性能(控制过程阶跃响应上升阶段)和稳定性(稳态调整阶段),易应用在实际锅炉汽包水位控制过程中。况变化时,控制方案完全依靠控制器白适应调整。控制结果(b)放大倍数失配33%时结果比较表明,所设计控制系统具有良好的动态和稳态性能,能有FyPo与常观腔制敦果比较用效抑制参数摄动和内外扰动的影响。E参考文献[1]王树青,戴连奎,祝和云等.⊥业过程控制I程M].北京:化学control[n Energy Conversion and Management, 2006, 47(1819):2999-3007(c)水位滞后时间常数失配33%时结果比较[3] Alberto Leva, Claudio Maffezzoni, Giancarlo Benelli. Vali-dation of drum boiler models through complete dymami112线:常呢PD线: Fury PCtests[J]. Control Engineering Practice, 1999,7(1): 11-26.[4]李庆衤,沈德鰥.一种PID模糊挖制器( fuzzy PI+ fuzzy ID型)[J].控制与决策,2009,24(7)[5] Kaveh Hooshmandi, Alireza YazdizaCascade adaptive predictive controller design based onmultiple models(Case study: GILAN combined cycle)[A]2009 IEEE/ASME International Conference on AdvancedIntelligent Mechatronics[C]. Singapore 2009: 1964-1969.(d)放大倍数和水位时间常数都失配33%时结果比较[6] Xu Min, Li Shaoyuan, Cai Wen jian. Cascade generalized pre-图4仿真结果比较及鲁棒性验证dictive control strategy for boiler drum level [].ISATransactions, 2005. 44(3): 399-411.5结论[7]韩忐刚,汪国强无模型控制律中级形式及其应用[J].自动化分析锅炉汽包水位控制系统的组成和原理,基于模学报,2006,32(3):345-352.(上接第74页)2)气动开关阀延迟动作导致计量误差。因储罐进料3.2结论或放料达到设定值时,PLC才发出指令关闭气动阀门,而这套PLC配料控制系统从2008年8月投运余今,一直该阀门关闭本身需要时间,尽管本系统的所有气动阀门都于非常稳定的运行状态,实际计量精度0.5%。确保铬酸加装了快速排气阀,但仍存在气动开关阀延迟动作导致的酐优等品率由原来的50%左右提高到80%左右,为企业节约计量误差:同时,气动开关阀关闭时刻残留在管道中的物120万元(200070.3*0.2*10120),同时,还减少了单位产料也会对计量产生误差。为此,我们通过多次试验取得经量的人成本及原料消耗,提高了生产装置的连续性、可验数括,在PLC程序中加时间延时,确侏在未到设定值之靠性,确保人员设备的安全。尽管如此,该PLC配料控制系前就提前关闭气动开关阀,来部分消除这些误差,最终使统还存在以下问题需进步完善。得计量精度优于0.5%。(1)选用触摸屏虽然编程操作简单、直观、价廉,但存在画面元素单·报表不很直观只不能按日期或时间随意中国煤化工调阅历史数据等问题。若选用计算机作为上位监控将大大[CNMH GE12500|2000207提高数据管理的能力[2]AC500PLC用广编程于册 CoDeSYs2.3版2005.03.0479方数据