摘要 介紹了利用SIEMENS S7系列PLC實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備潤(rùn)滑油站控制的方案設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況漩仙，論述了油站信號(hào)的處理方法扰她、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)。

關(guān)鍵詞　PLC竿滨，DCS佳恬，油站控制，MPI通訊網(wǎng)絡(luò)于游，下裝

1　引言

　　近年來(lái)毁葱，我國(guó)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(guò)去的儀表贰剥、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倾剿，但目前國(guó)內(nèi)隨主機(jī)配套的潤(rùn)滑油站電控產(chǎn)品，大多還停留在過(guò)去傳統(tǒng)的控制方式上鸠澈，與當(dāng)前的生產(chǎn)管理方式和控制水平不相適應(yīng)柱告。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颖助、聯(lián)鎖保護(hù)功能少及故障率高等許多問(wèn)題旋囤；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(méi)有，影響了現(xiàn)場(chǎng)巡檢戏筹、中控集中操作管理凯怕；且在實(shí)際使用過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)情況的變化缓万，使得傳統(tǒng)方式下的控制柜安裝與調(diào)試存在較大難度甩楷。針對(duì)這種情況，我們采用可編程控制器(PLC)對(duì)潤(rùn)滑油站進(jìn)行控制蔫狰，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了CPO-OSC(Cement Process Optinum Control-Oil Station Control)系列潤(rùn)滑油站控制系統(tǒng)催锯，并在山東魯碧及福建南平等水泥廠的生產(chǎn)線上使用，取得了較為滿意的應(yīng)用效果芋妻。

　　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(rùn)滑油站電氣控制為例孵熏，介紹PLC在這些油站控制中的使用情況。

2　潤(rùn)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昭礁，全線計(jì)算機(jī)監(jiān)控采用美國(guó)Honeywell公司的Micro TDC 3000集散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)捺氢，分為生料藻丢、燒成和煤磨三個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，中控室集中操作管理摄乒。該生產(chǎn)線有五個(gè)大型設(shè)備潤(rùn)滑油站：生料磨頭軸承悠反、生料磨尾軸承、生料磨主減速機(jī)馍佑、生料磨主電機(jī)和高溫風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油站斋否。

2.1　生料磨潤(rùn)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)器廠制造拭荤，生產(chǎn)能力為75t/h如叼，為保護(hù)磨機(jī)主軸承，在前后軸承各設(shè)置了一個(gè)潤(rùn)滑油站穷劈，用強(qiáng)制循環(huán)給油方式進(jìn)行潤(rùn)滑笼恰。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(rùn)滑油站由一套CPO-OSC系統(tǒng)控制歇终。

2.2　主減速機(jī)及主電機(jī)潤(rùn)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社证，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评凝，輸出轉(zhuǎn)速16.9r/min车匪，輸入功率1400kW，傳遞功率1400kW潦号。

　　為了保護(hù)主減速機(jī)及主電機(jī)的安全運(yùn)行臼裂，也設(shè)置了強(qiáng)制潤(rùn)滑油站，各備有2臺(tái)低壓泵慨锅，兩個(gè)潤(rùn)滑油站由一套CPO-OSC系統(tǒng)控制前肥。

2.3　高溫風(fēng)機(jī)潤(rùn)滑油站

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

　　1)YDT63/15液力偶合器淀肿，傳遞功率350～650kW。

　　2)進(jìn)風(fēng)口裝百葉閥門滴图，配有電動(dòng)執(zhí)行器讯谎。

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

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

　　因生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)條件差栓辜，電噪音干擾大恋拍，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)作藕甩，造成系統(tǒng)損壞施敢。

　　為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，便于中控室的監(jiān)控及管理狭莱，我們將潤(rùn)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)僵娃、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(rùn)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(rùn)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(kāi)關(guān)置于“集中”位置；

　　2)總電源空氣開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合腋妙；

　　3)控制電源空氣開(kāi)關(guān)的輔助接點(diǎn)閉合默怨；

　　4)油泵主回路空氣開(kāi)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)到整定值骤素；

　　2)低壓壓力建立并達(dá)到整定值匙睹；

　　3)油溫不低于下限；

　　4)油流不低于下限撑枯；

　　5)油位不低于下限顺盆。

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”建立的簇抑。由于在本控制系統(tǒng)中采用了功能強(qiáng)莹遍、靈活性大的PLC，因此枢蜗，我們也將大型設(shè)備的保護(hù)功能編制到系統(tǒng)中陶啥。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)鎖停車中箍颗；在磨機(jī)主軸承及高溫風(fēng)機(jī)油站中眉剿，將軸承溫度上限報(bào)警信號(hào)引入聯(lián)鎖停車中「俪睿考慮到油壓波動(dòng)情況以及溫度檢測(cè)出現(xiàn)瞬時(shí)干擾交掌，對(duì)于跳閘信號(hào)，我們對(duì)其加以10s延時(shí)后再送出兑狱。

3.3.4　備泵控制

　　低壓備用泵的自動(dòng)投運(yùn)荧孽，一般是利用壓力信號(hào)來(lái)處理的，包括備泵起動(dòng)壓力信號(hào)及備泵停止壓力信號(hào)衣屏，當(dāng)油壓低于備泵起動(dòng)壓力值時(shí)躏升，啟動(dòng)備泵；當(dāng)油壓高于備泵停止壓力值時(shí)狼忱，關(guān)閉備泵膨疏。

3.4　其他要點(diǎn)

　　潤(rùn)滑油站在集中方式下的啟動(dòng)及停車，應(yīng)完全由中控人員決定钻弄。在正常情況下佃却，潤(rùn)滑油站只能順從地為主機(jī)服務(wù)者吁，而不對(duì)上級(jí)控制有制約條件，如主機(jī)停車后潤(rùn)滑油站自動(dòng)停車饲帅。

　　由于DCS系統(tǒng)的SSR輸出模板普遍存在漏電流過(guò)大复凳，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)，因此灶泵，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育八。

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(rùn)滑油站控制系統(tǒng)赦邻，但CPO-OSC控制系統(tǒng)具備良好的開(kāi)放性及網(wǎng)絡(luò)功能髓棋，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)轻樟。在魯碧公司趴国，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(chǎng)油站信號(hào)參數(shù)引入中控室的上位監(jiān)控系統(tǒng)舟门。

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

　　1)IBM PC兼容機(jī)；

　　2)編程器(PG)构眶；

　　3)操作員界面(HMI)驹拢；

　　4)S7-300、M7-300希金；

　　5)S7-400帕吆、M7-400。

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

　　在使用過(guò)程中央渣，我們發(fā)現(xiàn)：通訊電纜的敷設(shè)應(yīng)引起重視计盒，若通訊電纜與高壓電纜敷設(shè)在一起，會(huì)出現(xiàn)干擾芽丹，引起通訊錯(cuò)誤北启，因此通訊電纜應(yīng)單獨(dú)敷設(shè)，以提高系統(tǒng)的可靠性拔第。

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)咕村，配置SIMATICMPI通訊網(wǎng)卡，采用WINDOWS中文操作系統(tǒng)蚊俺，通訊波特率為1.5Mbps懈涛。通過(guò)數(shù)據(jù)通訊對(duì)各油站數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)逛万，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(chǎng)情況隨時(shí)進(jìn)行處理批钠。

　　在MPI網(wǎng)絡(luò)中宇植，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)岂张。

　　潤(rùn)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(huà)面示于圖2粤沥。

5　工程師工作站

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

　　STEP7是用于S7系列PLC編程的應(yīng)用軟件包讽钻，包括：

　　1)SIMATIC管理器；

　　2)符號(hào)編輯器企鄙，用于定義符號(hào)名稱扎矾、數(shù)據(jù)類型等；

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

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

　　5)程序編輯器。

　　允許使用梯形邏輯圖(LAD)候生、語(yǔ)句表(STL)和功能塊(FBD)任何一種來(lái)編寫(xiě)程序同眯，并進(jìn)行在線調(diào)試及監(jiān)控。

6　結(jié)語(yǔ)

　　通過(guò)在幾條水泥生產(chǎn)線上采用可編程控制器實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑油站控制的實(shí)踐證明唯鸭，利用可編程控制器實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備潤(rùn)滑油站的控制已成為一種必然趨勢(shì)嗽测，它與以往的繼電器控制柜相比，可靠性及擴(kuò)展性有了很大的提高肿孵，取得了較好的應(yīng)用效果唠粥。但在使用過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，例如柜體設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有后開(kāi)門停做，導(dǎo)致在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試儀表時(shí)發(fā)生困難晤愧。此外大莫，由于現(xiàn)場(chǎng)儀表的油流、油位及壓差信號(hào)不準(zhǔn)確篇瀑，因此在具體實(shí)施時(shí)厨朗，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)間看剃。因魯碧公司現(xiàn)場(chǎng)油站所用的電接點(diǎn)壓力表?yè)p壞較多淀然，我們只根據(jù)壓力正常信號(hào)來(lái)啟停備用泵，若壓力未達(dá)到整定值秋豌，則啟動(dòng)備用泵悔琉；若壓力達(dá)到整定值，則停止備用泵劲旗。采用這種控制方式唉攻，若在運(yùn)行時(shí)，工作泵體損壞常孕，則會(huì)出現(xiàn)備用泵頻繁開(kāi)停車的振蕩現(xiàn)象网赤，極易損壞泵體和電機(jī)。因此逐会，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)送族延，選定“工作”泵已工作，在指定時(shí)間內(nèi)献酗，例如20s皆刺，若壓力仍不能建立，則“備用”泵自動(dòng)轉(zhuǎn)為主泵投入運(yùn)行凌摄，原“工作”泵轉(zhuǎn)為備用羡蛾。

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