本文介紹了一種基於IFIX上位機的自動配煤係統的設計,選用SIEMENS-PLC-300作為主要的控製手段,以在線灰分儀的灰分或發熱量作為主要控製目標,通過自動切換給煤機和調節給煤機控製器變頻頻率作為控製配煤煤種給煤量的調節手段,采用OPC技術實現了上位機對現場數據的采集,上位機選用IFIX-V5.3作為監控軟件,通過MODBUS協議直接控製現場的變頻器,底層控製網的通訊選用PROFIBUS2MPI現場總線。該係統已在生產實際中成功應用。

　　提出了基於IFIX和灰分閉環的控製策略,並充分利用在線檢測和自動控製技術,實現了配煤過程的自動化和信息化並收到良好效果。開灤礦業集團公司單侯礦井的基於IFIX開發的配煤綜合自動化監控係統底層設備為SIEMENS公司的SIEMENS-PLC-300,通過MTCP(多通道傳輸平台)和I/O驅動進入上位機,實現了該係統的管控一體化。

1　自動配煤係統係統設計
1.1　係統背景

自動配煤控製係統主要由5條皮帶組成:東翼北側皮帶、東翼南側皮帶、西翼北側皮帶、西翼南側皮帶和儲煤廠至裝車站皮帶,前4條皮帶稱為配煤皮帶,後一條皮帶稱為裝車皮帶;4條配煤皮帶各安裝1台皮帶秤和7台給煤機,每台給煤機由1台ABBACS600變頻器控製。裝車皮帶裝有1台皮帶秤和一台MCI公司的MODEL-2500型在線灰分儀。監測信號主要有5台皮帶秤的累計量、在線灰分儀的瞬間值和累計值、各設備當前運行狀態信息值,如當前皮帶起停信息、皮帶帶速、皮帶伺服電機電流,還有一些故障信息如皮帶跑偏、堆煤、熱繼故障等。電控櫃1負責所有的給煤機的配電,電控櫃2負責4條配煤皮帶膠帶機的配電,電控櫃3負責裝車皮帶膠帶機的配電,3台電控櫃的綜保接入PLC櫃,沿線保護、電子皮帶秤和灰分儀的監控數據接入PLC櫃,語音、PLC櫃通過工業以太網進入上位機。

1.2　配煤係統控製原理

采用一致的配煤設計思想:通過自動切換給煤機和調節給煤機變頻器頻率作為控製配煤煤種給煤量的調節手段,以在線灰分儀的灰分或發熱量作為主要控製目標,以各配煤煤種的煤量作為輔助反饋參數。 配煤的最終目標是要使“累計灰分或發熱量”達到“目標值”,如果“累計值”比“目標值”低得較多,就可以適當提高當前皮帶上煤的灰分或發熱量,反之,也可以進行調節。

1.3　配煤係統硬件/軟件結構

1.3.1　硬件部分整個自動配煤係統硬件可分為兩層:監控管理層和現場測控層。監控管理層由2台上位機組成,2台上位機形成雙機熱備配置,保證了配煤係統的穩定性。上位機裝有3塊接口卡,分別是CP5611現場總線接口卡、摩莎卡CP114IS和SI2EMENS1613卡,CP5611用於上位機通過PROFIBUS2DP現場總線獲取PLC現場的監測數據,摩莎卡CP114IS用於通過MODBUS協議將28台變頻器接入上位機,SIEMENS1613卡用於快速裝車站係統的接入和自動配料係統接入調度室綜合自動化及安全生產管理信息化平台。

現場測控層由灰分儀、皮帶秤和PLC及其所連接的膠帶保護設備組成,灰分儀安裝在裝車皮帶的機頭處,實時監測係統所配的煤是否滿足要求,皮帶秤安裝在各條皮帶的機頭處,分別給出各配煤皮帶的累積量作為灰分的輔助參數參與配煤,PLC負責現場數據采集和設備控製。本自動配煤係統采用西門子公司CPU31522DP,它集成PROFIBUS2DP現場總線接口,I/O模塊下的執行器和傳感器連接到現場設備,通過現場總線向CPU或上位機輸入數據。為了便於現場設備的控製在配煤係統中增加了一個SI2EMENSTP270的觸摸屏,通過MPI總線與CPU通信,CPU的另一個DP口用於低壓配電櫃接入,用於實時的讀取膠帶機的運行參數。至此CPU的2個DP口都被占用,所以在配煤係統中增加了CP341通信模塊,用於上位機獲取PLC現場的監測數據。

1.3.2　軟件部分

軟件部分包括Windows2000profissional操作係統、下位機編程軟件、下位機組機的監控軟件選用由美國Intellution公司開發的基於WindowsNT的IFIX-V5.3,它集控製技術、人機界麵技術、圖形技術、數據庫技術、網絡技術於一身,包含動態顯示、報警、趨勢、控製策略、控製網絡通信等組件,使用戶可根據實際生產需要生成相應應用軟件。

　　本配煤係統在上位機IFIX監控軟件中添加了OPC驅動和MODBUS驅動;OPC驅動用於從PROFIBUSDP總線上獲取PLC數據,完成設備監測和控製,MODBUS驅動用於連接28台變頻器,完成對每台給煤機起停和轉速的控製,從而調節參與自動配煤係統的各煤種的數量。

2　係統實現關鍵技術
2.1　正確配置IFIX網絡選項

為實現不同係統之間進行互訪還需要對IF2李偉,等:基於IFIX的配煤自動化設計

IX進行正確的配煤係統與網絡設置。1)為每個IFIX節點命名,這是IFIX節點在網絡上互訪的標誌;2)為2台服務器設置相同的邏輯節點名;3)將IFIX節點正確地加入到遠程節點列表中;4)啟用服務器的邏輯節點名,並將2台服務器配置成主節點和備用節點;5)修改係統hosts文件,注明IFIX節點及其IP地址。

2.2　OPC服務器的配置

盡管有OPC服務器配置的參考手冊,但很多同行在實際操作中感到很難一次配置成功。需要注意幾點:1)配置MPI網絡時要比DP網多一個通訊參數的設置;2)S7連接屬性設置時所設置參數是機架和插槽號,300係列的CPU默認機架和插槽號分別為0,2;3)CP5611卡的驅動是在安裝SimaticnetV6.2後自動添加的,無需再添加。

2.3　利用MODBUS驅動控製變頻器

首先在IFIX中添加MODBUS驅動,驅動添加完成後再添加設備和設備的數據塊。添加設備時變頻器參數設置和上位機的通訊參數設置要一致,添加數據塊時要注意寄存器與其所賦值代表的不同含義。例如:對寄存器40001賦值0476204772047F變頻器啟動;賦值047E變頻器應用停止;賦值0476變頻器複位。另外,IFIX隻能輸入10進製,需要把上述16進製的賦值轉化為10進製。

2.4　數據庫設計

作為組態畫麵顯示的數據來源,實時數據庫在整個監控係統中起著舉足輕重的作用。在創建IFIX實時數據庫前,需要:1)按照帶給煤機啟動、給煤機控製係統保護和係統監測等的不同分別設計數據及其類型;2)監控數據的I/O驅動器或OPC服務器地址列表;3)報警要求。在設計實時數據庫時,為了提高數據庫的查詢速度,尤其是方便分係統瀏覽煤礦生產中的監控數據,實時數據庫中標簽的命名最好遵守一定的規則。在該項目中,采用了3級標簽命名法,即設備名、數據塊名和數據類型,相互之間用下劃線分開。設備名標明該標簽代表的數據是屬於哪個監控分係統,數據塊名是該自動化配煤係統中進行某一具體監測與控製的數據,數據類型進一步說明了該數據是輸入還是輸出,是模擬量還是開關量等重要信息。標簽名的設備名和數據塊名都取拚音字母的首位並大寫。這一標簽命名方式不僅大大減少了在實時數據庫中出現重複標簽的機會,而且提高了數據庫的檢索速度。例如要在實時數據庫中建立一個監測東翼北給煤機運行的監測量,則應該命名為:DBJDJDI,監控信息時,當要查詢所有關於東翼北給煤機電機運行的隻要在數據庫中增加過濾條件“標簽名={DBJDJ3}”即可。

3　給煤係統功能
3.1　實現自動/手動配煤控製模式

手動控製方式是通過調度室配煤上位機的有關參數畫麵,用鍵盤進行頻率設定,控製煤的K8凯发登录入口。自動配煤是計算機根據所要求的灰分自動給出有關計算參數和配煤策略,根據所得的參數自動下裝到變頻器的控製參數中,給煤係統自動運行達到灰分要求。

3.2　顯示與報警

為保證係統的可靠運行,在上位機監控畫麵中顯示設備狀態、目標灰分、瞬時灰分、累計灰分、變頻器頻率、煤倉倉位、設備故障與報警提示等數據和信息,實現了多點、多工位的實時通訊,保證了配煤操作的協調和穩定運行,並向後台數據庫發送記錄數據,實現配煤係統的信息管理和統計、報表輸出,以及廠級管理人員對配煤過程的瀏覽和監視。

3.3　網絡功能

IFIX組態軟件支持ODBC數據庫,數據庫和IFIX數據庫的通信。通過把數據寫入SQLserver數據信息。

4　結論
本自動配煤係統的設計、安裝、調試已經完成投入正常運行,係統穩定、可靠,使生產自動化達到一個新的水平。

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