摘要 介紹了利用SIEMENS S7系列PLC實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備潤滑油站控制的方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場應(yīng)用情況泵额，論述了油站信號(hào)的處理方法肃刁、與DCS系統(tǒng)的信號(hào)聯(lián)鎖以及計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)扼漓。

關(guān)鍵詞　PLC节婶，DCS擎丘，油站控制，MPI通訊網(wǎng)絡(luò)享积，下裝

1　引言

　　近年來边久，我國新建或改造的大中型水泥生產(chǎn)線基本采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，控制方式已由過去的儀表履岂、繼電器或計(jì)算機(jī)單機(jī)小系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了整個(gè)生產(chǎn)線的計(jì)算機(jī)集中操作與分散控制遏治，但目前國內(nèi)隨主機(jī)配套的潤滑油站電控產(chǎn)品，大多還停留在過去傳統(tǒng)的控制方式上伙斯，與當(dāng)前的生產(chǎn)管理方式和控制水平不相適應(yīng)乌迎。由于傳統(tǒng)方式控制柜均采用繼電器硬連線實(shí)現(xiàn)電控與聯(lián)鎖保護(hù)，存在著諸如可靠性低笛坦、聯(lián)鎖保護(hù)功能少及故障率高等許多問題区转；與計(jì)算機(jī)全線監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)聯(lián)鎖很少甚至沒有，影響了現(xiàn)場巡檢版扩、中控集中操作管理废离；且在實(shí)際使用過程中侄泽，由于現(xiàn)場情況的變化，使得傳統(tǒng)方式下的控制柜安裝與調(diào)試存在較大難度蜻韭。針對(duì)這種情況悼尾，我們采用可編程控制器(PLC)對(duì)潤滑油站進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)開發(fā)了CPO-OSC(Cement Process Optinum Control-Oil Station Control)系列潤滑油站控制系統(tǒng)肖方，并在山東魯碧及福建南平等水泥廠的生產(chǎn)線上使用闺魏，取得了較為滿意的應(yīng)用效果。

　　本文以山東魯碧建材有限公司日產(chǎn)1000t水泥熟料生產(chǎn)線上的大型設(shè)備潤滑油站電氣控制為例俯画，介紹PLC在這些油站控制中的使用情況析桥。

2　潤滑油站系統(tǒng)的控制方案

　　魯碧建材有限公司水泥生產(chǎn)線生產(chǎn)規(guī)模為日產(chǎn)熟料1000t，全線計(jì)算機(jī)監(jiān)控采用美國Honeywell公司的Micro TDC 3000集散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)艰垂，分為生料泡仗、燒成和煤磨三個(gè)現(xiàn)場控制站，中控室集中操作管理吭辛。該生產(chǎn)線有五個(gè)大型設(shè)備潤滑油站：生料磨頭軸承裁愉、生料磨尾軸承、生料磨主減速機(jī)嘴净、生料磨主電機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)潤滑油站属缚。

2.1　生料磨潤滑油站

　　生料磨采用Φ3.5m×10m中卸烘干磨系統(tǒng)，由唐山水泥機(jī)器廠制造浦忠，生產(chǎn)能力為75t/h塑满，為保護(hù)磨機(jī)主軸承，在前后軸承各設(shè)置了一個(gè)潤滑油站韩记，用強(qiáng)制循環(huán)給油方式進(jìn)行潤滑硫联。每個(gè)供油站備有1臺(tái)高壓泵和2臺(tái)低壓泵，兩個(gè)潤滑油站由一套CPO-OSC系統(tǒng)控制喂交。

2.2　主減速機(jī)及主電機(jī)潤滑油站

　　主減速機(jī)及主電機(jī)主要參數(shù)如下：

　　主電機(jī)：型號(hào)YR1400-8援仍，功率1400kW

　　　　　　轉(zhuǎn)速742r/min

　　　　　　電壓6000V，電壓頻率50Hz

　　主減速機(jī)：型號(hào)JS110-B

　　輸入轉(zhuǎn)速742r/min察夕，輸出轉(zhuǎn)速16.9r/min妖坡，輸入功率1400kW，傳遞功率1400kW区匣。

　　為了保護(hù)主減速機(jī)及主電機(jī)的安全運(yùn)行偷拔，也設(shè)置了強(qiáng)制潤滑油站，各備有2臺(tái)低壓泵亏钩，兩個(gè)潤滑油站由一套CPO-OSC系統(tǒng)控制莲绰。

2.3　高溫風(fēng)機(jī)潤滑油站

　　高溫風(fēng)機(jī)電機(jī)容量630kW，轉(zhuǎn)速1430r/min，配有：

　　1)YDT63/15液力偶合器蛤签，傳遞功率350～650kW辞友。

　　2)進(jìn)風(fēng)口裝百葉閥門，配有電動(dòng)執(zhí)行器震肮。

　　3)高溫風(fēng)機(jī)軸承潤滑油站称龙，配置兩臺(tái)油泵進(jìn)行強(qiáng)制潤滑。

　　為了確保大型主機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行戳晌，提高系統(tǒng)的可靠性鲫尊，我們采用以SIEMENS公司S7 PLC為主控器開發(fā)的CPO-OSC潤滑油站控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生料磨減速機(jī)及主電機(jī)潤滑油站沦偎、磨頭及磨尾軸承潤滑油站及高溫風(fēng)機(jī)潤滑油站的電氣控制及聯(lián)鎖保護(hù)煤蔚。

　　因生產(chǎn)現(xiàn)場條件差，電噪音干擾大坠狈，系統(tǒng)的輸入輸出模塊均采用高電壓等級(jí)模板，以避免干擾信號(hào)而產(chǎn)生誤動(dòng)作三麦，造成系統(tǒng)損壞墙冻。

　　為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于中控室的監(jiān)控及管理屈宿，我們將潤滑油站控制系統(tǒng)與其他優(yōu)化控制系統(tǒng)(生料質(zhì)量控制系統(tǒng)奏尽、窯優(yōu)化控制系統(tǒng))聯(lián)成了一個(gè)計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò).

3　控制系統(tǒng)的組成及功能

3.1　潤滑油站提供給TDC3000的信號(hào)

　　1)備妥信號(hào)

　　2)允許啟動(dòng)信號(hào)

　　3)聯(lián)鎖停車信號(hào)

3.2　TDC3000提供給潤滑油站的信號(hào)

　　啟/停信號(hào)

3.3　信號(hào)的處理

3.3.1　備妥信號(hào)

　　包括以下內(nèi)容：

　　1)“集中/機(jī)旁”控制方式中選擇開關(guān)置于“集中”位置；

　　2)總電源空氣開關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合脸嗜；

　　3)控制電源空氣開關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合菠珍；

　　4)油泵主回路空氣開關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合。

3.3.2　允許啟動(dòng)信號(hào)

　　“允許啟動(dòng)信號(hào)”應(yīng)由以下幾個(gè)條件組成：

　　1)高壓壓力建立并達(dá)到整定值亭弥；

　　2)低壓壓力建立并達(dá)到整定值阴香；

　　3)油溫不低于下限；

　　4)油流不低于下限粮剃；

　　5)油位不低于下限恳蹲。

3.3.3　聯(lián)鎖停車信號(hào)

　　在一般的油站控制系統(tǒng)中，聯(lián)鎖停車信號(hào)是根據(jù)運(yùn)行時(shí)“壓力低”建立的俩滥。由于在本控制系統(tǒng)中采用了功能強(qiáng)嘉蕾、靈活性大的PLC，因此霜旧，我們也將大型設(shè)備的保護(hù)功能編制到系統(tǒng)中错忱。如在減速機(jī)油站系統(tǒng)中，我們將減速機(jī)溫度的上限報(bào)警信號(hào)引入聯(lián)鎖停車中挂据；在磨機(jī)主軸承及高溫風(fēng)機(jī)油站中以清，將軸承溫度上限報(bào)警信號(hào)引入聯(lián)鎖停車中。考慮到油壓波動(dòng)情況以及溫度檢測出現(xiàn)瞬時(shí)干擾玖媚，對(duì)于跳閘信號(hào)箕肃，我們對(duì)其加以10s延時(shí)后再送出。

3.3.4　備泵控制

　　低壓備用泵的自動(dòng)投運(yùn)今魔，一般是利用壓力信號(hào)來處理的勺像，包括備泵起動(dòng)壓力信號(hào)及備泵停止壓力信號(hào)，當(dāng)油壓低于備泵起動(dòng)壓力值時(shí)错森，啟動(dòng)備泵痛但；當(dāng)油壓高于備泵停止壓力值時(shí)，關(guān)閉備泵东种。

3.4　其他要點(diǎn)

　　潤滑油站在集中方式下的啟動(dòng)及停車乖靠，應(yīng)完全由中控人員決定。在正常情況下撮译，潤滑油站只能順從地為主機(jī)服務(wù)萤忘，而不對(duì)上級(jí)控制有制約條件，如主機(jī)停車后潤滑油站自動(dòng)停車龄羽。

　　由于DCS系統(tǒng)的SSR輸出模板普遍存在漏電流過大悔邀，致使信號(hào)關(guān)斷時(shí)仍存在電壓(在Micro TDC3000及N-90等系統(tǒng)中均存在)，因此砂姥，由TDC 3000系統(tǒng)發(fā)送的油站啟停信號(hào)都采用中間繼電器加以隔離删舀。

3.5　通訊網(wǎng)絡(luò)

　　在一般的應(yīng)用情況下，可單獨(dú)使用CPO-OSC系列潤滑油站控制系統(tǒng)掠记，但CPO-OSC控制系統(tǒng)具備良好的開放性及網(wǎng)絡(luò)功能梭狱，可根據(jù)用戶的實(shí)際需求，聯(lián)成不同形式的通訊網(wǎng)絡(luò)傍菇。在魯碧公司猾瘸，我們建立了一條包括8個(gè)站點(diǎn)的MPI控制網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場油站信號(hào)參數(shù)引入中控室的上位監(jiān)控系統(tǒng)桥嗤。

　　多點(diǎn)接口MPI是一個(gè)集成在SIMATIC S7-300 CPU內(nèi)的通訊接口须妻，MPI能同時(shí)連接如下站點(diǎn)：

　　1)IBM PC兼容機(jī)；

　　2)編程器(PG)泛领；

　　3)操作員界面(HMI)荒吏；

　　4)S7-300、M7-300渊鞋；

　　5)S7-400绰更、M7-400。

　　連網(wǎng)的CPU可利用“全局?jǐn)?shù)據(jù)通訊”服務(wù)锡宋，周期性地相互交換數(shù)據(jù)儡湾。它最多可連接32個(gè)MPI站，其傳輸速度為187.5bps，且其相鄰的MPI站點(diǎn)的距離最大可為9100m徐钠，(使用10個(gè)中繼器)癌刽。

　　在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)：通訊電纜的敷設(shè)應(yīng)引起重視寥伍，若通訊電纜與高壓電纜敷設(shè)在一起虑治，會(huì)出現(xiàn)干擾，引起通訊錯(cuò)誤撼腹，因此通訊電纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)瘪棱，以提高系統(tǒng)的可靠性。

4　上位監(jiān)控系統(tǒng)

　　上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用PC總線工控機(jī)瓦腋，配置SIMATICMPI通訊網(wǎng)卡窒兼，采用WINDOWS中文操作系統(tǒng)，通訊波特率為1.5Mbps妙旅。通過數(shù)據(jù)通訊對(duì)各油站數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測军裂，并在上位機(jī)上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，以便操作員對(duì)現(xiàn)場情況隨時(shí)進(jìn)行處理战覆。

　　在MPI網(wǎng)絡(luò)中泽姨，配置有兩臺(tái)操作員站，分別運(yùn)行生料磨優(yōu)化系統(tǒng)(CPO-QCS)及窯優(yōu)化系統(tǒng)(CPO-KOS)竿漂。

　　潤滑油站監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行于生料磨優(yōu)化操作站上，其監(jiān)控畫面示于圖2窘问。

5　工程師工作站

　　為便于今后系統(tǒng)維護(hù)及監(jiān)控辆童，如對(duì)現(xiàn)場PLC控制柜中的程序進(jìn)行修改、下裝等工作惠赫，我們利用魯碧公司原有的一臺(tái)聯(lián)想Pentinum166MHz商用機(jī)把鉴，配置CP5411通訊卡，聯(lián)入MPI網(wǎng)儿咱，成為一個(gè)在線工程師工作站庭砍，工程師站采用Windows95操作系統(tǒng)，安裝STEP7軟件包混埠。

　　STEP7是用于S7系列PLC編程的應(yīng)用軟件包怠缸，包括：

　　1)SIMATIC管理器；

　　2)符號(hào)編輯器钳宪，用于定義符號(hào)名稱揭北、數(shù)據(jù)類型等；

　　3)硬件組態(tài)吏颖，用于為自動(dòng)化系統(tǒng)組態(tài)和各模板參數(shù)設(shè)置搔体；

　　4)通訊，用于定義MPI、PROFIBUS或工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸竿赂；

　　5)程序編輯器仲寇。

　　允許使用梯形邏輯圖(LAD)、語句表(STL)和功能塊(FBD)任何一種來編寫程序宅谁，并進(jìn)行在線調(diào)試及監(jiān)控购具。

6　結(jié)語

　　通過在幾條水泥生產(chǎn)線上采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)潤滑油站控制的實(shí)踐證明，利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備潤滑油站的控制已成為一種必然趨勢滔测，它與以往的繼電器控制柜相比责爹，可靠性及擴(kuò)展性有了很大的提高，取得了較好的應(yīng)用效果罚迹。但在使用過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題牧僻，例如柜體設(shè)計(jì)時(shí)沒有后開門，導(dǎo)致在現(xiàn)場調(diào)試儀表時(shí)發(fā)生困難异这。此外臊整，由于現(xiàn)場儀表的油流、油位及壓差信號(hào)不準(zhǔn)確愤售，因此在具體實(shí)施時(shí)蛔琅，未將這些信號(hào)考慮進(jìn)去，避免因允許啟動(dòng)信號(hào)難以建立而延誤投料時(shí)間峻呛。因魯碧公司現(xiàn)場油站所用的電接點(diǎn)壓力表損壞較多罗售，我們只根據(jù)壓力正常信號(hào)來啟停備用泵，若壓力未達(dá)到整定值钩述，則啟動(dòng)備用泵寨躁；若壓力達(dá)到整定值，則停止備用泵牙勘。采用這種控制方式职恳，若在運(yùn)行時(shí)，工作泵體損壞方面，則會(huì)出現(xiàn)備用泵頻繁開停車的振蕩現(xiàn)象放钦，極易損壞泵體和電機(jī)。因此恭金，擬在今后的控制系統(tǒng)中做如下改進(jìn)：若“驅(qū)動(dòng)信號(hào)”已發(fā)送操禀，選定“工作”泵已工作，在指定時(shí)間內(nèi)横腿，例如20s床蜘，若壓力仍不能建立，則“備用”泵自動(dòng)轉(zhuǎn)為主泵投入運(yùn)行议猛，原“工作”泵轉(zhuǎn)為備用玛呐。

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