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水泥生產(chǎn)中不同控制設(shè)備間通過(guò)相互讀取數(shù)據(jù)完成控制過(guò)程,并完善設(shè)備連鎖關(guān)系,不同控制設(shè)備間可以通過(guò)多種通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的相互讀取,例如OPC通信、工業(yè)以太網(wǎng)方式和PROFIBUSDP通信等。我公司熟料線DCS系統(tǒng)采用的是西門子PCS7系統(tǒng)。本文對(duì)該P(yáng)CS7系統(tǒng)與其他控制設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)相互讀取的通信方式進(jìn)行介紹。
1與ECS-100控制系統(tǒng)的通信
余熱發(fā)電工藝采用的是ECS-100控制系統(tǒng),在生產(chǎn)中,需要讀取熟料線生料秤喂料量、高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和窯頭窯尾廢氣出口氣體溫度等參數(shù),熟料線也需要讀取余熱發(fā)電工藝的發(fā)電量和蒸發(fā)量(驗(yàn)證發(fā)電量)等參數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)熟料線PCS7系統(tǒng)與ECS-100系統(tǒng)采用OPC通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,通過(guò)DCOM設(shè)置,把PCS7系統(tǒng)設(shè)置為OPC服務(wù)器,ECS-100系統(tǒng)設(shè)置為OPC客戶端,即可實(shí)現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)相互讀取。但在開(kāi)始使用時(shí)卻發(fā)現(xiàn)當(dāng)雙方通信連接建立后,PCS7系統(tǒng)運(yùn)行會(huì)變得卡頓,而且系統(tǒng)間通信出現(xiàn)故障時(shí),如服務(wù)器死機(jī)、光電轉(zhuǎn)換器故障等,ECS-100系統(tǒng)在工程師站會(huì)出現(xiàn)無(wú)法編譯組態(tài)的情況,即使故障消失后,ECS-100系統(tǒng)也不能自動(dòng)恢復(fù)通信連接,需要重啟計(jì)算機(jī),增加了系統(tǒng)日常維護(hù)工作量。后來(lái),我們?cè)贓CS-100系統(tǒng)上增加FW239-DP通信模塊,采用PROFIBUS-DP方式與PCS7系統(tǒng)通信,PROFIBUSDP屬于下位機(jī)通信,通信的過(guò)程由PCS7系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的416-2DPCPU與ECS-100系統(tǒng)的FW239-DP通信模塊完成,不需要經(jīng)過(guò)上位機(jī),避免了在上位機(jī)間通信造成操作界面卡頓等問(wèn)題。
余熱發(fā)電控制系統(tǒng)距離熟料線配料站DCS現(xiàn)場(chǎng)控制柜最近,因此用DP線連接FW239-DP與配料站416-2DPCPU即可。416-2DPCPU有兩個(gè)DP口,其中一個(gè)DP口用于與ET200M連接完成配料站設(shè)備控制,把另一個(gè)DP口設(shè)置為DP從站,用于與FW239-DP通信,ECS-100系統(tǒng)的FW239-DP設(shè)置為DP主站。在ESC-100系統(tǒng)側(cè),需要用到416-2DP的GSD文件,然后根據(jù)從站設(shè)置的通信數(shù)據(jù)區(qū)大小設(shè)置主站的通信區(qū)域,雙方數(shù)據(jù)交換區(qū)要對(duì)應(yīng),即主站的接收區(qū)對(duì)應(yīng)從站的發(fā)送區(qū),發(fā)送區(qū)對(duì)應(yīng)接收區(qū),并且大小要一致。采用下位機(jī)通信的方式實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)通信,數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定,抗干擾強(qiáng),而且系統(tǒng)間無(wú)網(wǎng)絡(luò)連接,可以防止系統(tǒng)出現(xiàn)相互影響及病毒交叉感染。技改前后兩個(gè)系統(tǒng)間的連接見(jiàn)圖1。
2與合肥院QCS系統(tǒng)的通信
在生料質(zhì)量控制方面,采用合肥院開(kāi)發(fā)的QCS系統(tǒng)對(duì)原料配料秤進(jìn)行控制。具體控制過(guò)程為在QCS系統(tǒng)上輸入各種物料的配比值,然后傳輸?shù)絇CS7系統(tǒng)中,PCS7控制系統(tǒng)根據(jù)配比值計(jì)算出每臺(tái)配料秤的給定值,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制站將給定值的模擬量信號(hào)輸出到配料秤控制柜。質(zhì)管部控制員根據(jù)熒光分析儀得出的物料分析結(jié)果調(diào)整各種原料的配比,同時(shí)分析結(jié)果還要傳輸給熟料線PCS7控制系統(tǒng),供窯磨操作員調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)。熒光分析儀得出的分析數(shù)據(jù)要先傳到QCS系統(tǒng)中,再由QCS系統(tǒng)傳到PCS7系統(tǒng)。QCS系統(tǒng)要與PCS7系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信,需要在QCS系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上安裝WINCC軟件,設(shè)置計(jì)算機(jī)IP地址與熟料線PCS7系統(tǒng)處在同一個(gè)網(wǎng)段,在WINCC變量管理中添加工業(yè)以太網(wǎng)通信驅(qū)動(dòng),通過(guò)配料站現(xiàn)場(chǎng)控制柜416-2DP的CP卡MAC地址進(jìn)行尋址,實(shí)現(xiàn)與CPU通信,熟料線PCS7系統(tǒng)不需要做任何軟硬件組態(tài)修改,只需要在配料站CPU里開(kāi)辟與QCS通信的數(shù)據(jù)區(qū)即可。WINCC軟件完成對(duì)PCS7控制系統(tǒng)CUP數(shù)據(jù)讀取后,把WINCC設(shè)置為OPC服務(wù)器,QCS做為OPC客戶端讀取WINCC的數(shù)據(jù),最終完成對(duì)PCS7系統(tǒng)數(shù)據(jù)的讀取。WINCC在熒光分析儀、QCS系統(tǒng)與PCS7系統(tǒng)通信中起到中間紐帶的作用。由于WINCC軟件是在QCS系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的,因此PCS7控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面顯示流暢,并未出現(xiàn)卡頓的現(xiàn)象。兩個(gè)系統(tǒng)的連接見(jiàn)圖2。
3與脫硝設(shè)備控制器的通信
熟料線配套的脫硝裝置,采用PID控制,具體控制過(guò)程由廠家配套的西門子S7-200PLC控制系統(tǒng)完成。而熟料線PCS7主要對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行啟??刂坪蛥?shù)設(shè)定,如設(shè)定氨水流量和閥門開(kāi)度等;同時(shí)讀取脫硝系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),如氨氣濃度和氨水液位等。脫硝系統(tǒng)也需要讀取熟料線的參數(shù),如分解爐溫度、煙氣溫度和濕度等。S7-200PLC配置有工業(yè)以太網(wǎng)模塊CP243-1用于與PCS7控制系統(tǒng)通信。要實(shí)現(xiàn)雙方通信,首先要在對(duì)S7-200PLC第一次下程序時(shí),通過(guò)PLC的串口對(duì)CP243-1進(jìn)行參數(shù)配置,設(shè)置模塊IP地址與PCS7系統(tǒng)上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)處于同一網(wǎng)段,然后用光纖把CP243-1接入PCS7系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)雙方網(wǎng)絡(luò)連接。對(duì)CP243-1設(shè)置完成后,可以在控制室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)S7-200PLC上傳下載程序及監(jiān)控,不需要到控制柜現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。在PCS7系統(tǒng)側(cè),需要在服務(wù)器的站組態(tài)中添加OPCSERVER,并與CP243-1通信連接,通過(guò)PCS7自帶的OPCScout軟件把需要讀寫的S7-200數(shù)據(jù)添加到OPCSERVER中。由于S7-200PLC能用的M變量較少,因此我們都是通過(guò)S7-
200的V變量進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?,而OPCScout無(wú)法直接讀取PLC的V變量,需要先插入M變量,然后對(duì)變量的名字進(jìn)行修改就可以讀取V變量數(shù)據(jù)了。兩個(gè)系統(tǒng)間的連接見(jiàn)圖3。
4與窯尾袋收塵設(shè)備控制器的通信
窯尾袋除塵器由20個(gè)氣箱及灰斗組成,包括260個(gè)脈沖閥、20個(gè)氣缸、20個(gè)氣箱差壓變送器、20個(gè)灰斗壓力變送器、20個(gè)料位開(kāi)關(guān)、2個(gè)壓力變送器(用于測(cè)量壓縮空氣壓力)和3個(gè)熱電阻(用于測(cè)量袋除塵器進(jìn)出口溫度)。這些信號(hào)接入袋除塵器控制柜后,再傳輸?shù)绞炝暇€PCS7控制系統(tǒng)中,同時(shí)袋除塵器控制柜的啟停由PCS7控制系統(tǒng)完成。袋除塵器控制柜包括觸摸屏和PLC,由于需要監(jiān)控85個(gè)DO輸出、22個(gè)DI輸入和40個(gè)AI輸入,監(jiān)控的變量較多,而單個(gè)S7-200系列PLC僅能帶7個(gè)模塊,不能滿足系統(tǒng)對(duì)控制點(diǎn)數(shù)量的要求,因此采用2個(gè)西門子PLC。1個(gè)S7-224XPPLC作為主PLC帶有3個(gè)EM223模塊、2個(gè)EM231模塊和1個(gè)EM277模塊,用于控制程序的運(yùn)行及接入全部輸入輸出開(kāi)關(guān)量和部分模擬量。另一個(gè)S7-224PLC作為從PLC用于擴(kuò)展I/O點(diǎn),帶7個(gè)EM231模塊,接入剩余的模擬量。主從PLC要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)相互讀取,主PLC需要運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)讀寫指令向?qū)?,填寫從PLC的通信地址,同時(shí)定義雙方用于數(shù)據(jù)交換的地址,一般用V變量區(qū),從PLC不需要進(jìn)行設(shè)置。主PLC有兩個(gè)串口,其中一個(gè)串口用于與觸摸屏通信,另一個(gè)串口用于與從PLC通信。主從PLC間及PLC與觸摸屏之間可以用帶編程口DP頭的DP線進(jìn)行連接,這樣在上傳、下載和監(jiān)控程序時(shí),用數(shù)據(jù)線直接連接DP頭的編程口即可,方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。袋除塵器控制柜放置于生料磨電力室,因此PCS7控制系統(tǒng)通過(guò)生料磨現(xiàn)場(chǎng)控制站416-2DP其中一個(gè)DP口與袋除塵器控制系統(tǒng)主PLC的EM277模塊連接,通過(guò)PROFIBUSDP總線方式實(shí)現(xiàn)雙方系統(tǒng)數(shù)據(jù)的相互讀取。雙方通信時(shí),416-2DP做為DP主站,EM277作為DP從站,416-2DP側(cè)需要導(dǎo)入EM277的GSD文件。兩個(gè)系統(tǒng)間的連接見(jiàn)圖4。
5結(jié)束語(yǔ)
水泥廠控制系統(tǒng)間可以采用多種通信方式實(shí)現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)的相互讀取,在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該根據(jù)所采用通信方式的投資成本及通信實(shí)現(xiàn)難易程度來(lái)選擇合適的方式。當(dāng)雙方相互讀取的數(shù)據(jù)用于操作連鎖或者保護(hù)連鎖時(shí),建議采用通信穩(wěn)定的下位機(jī)通信的方式,如PROFIBUS-DP通信;當(dāng)相互讀取的數(shù)據(jù)僅用于操作員作參考調(diào)整工藝參數(shù)的,可以采用投資成本較小,簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)的上位機(jī)通信方式,如OPC通信。由于OPC通信的雙方存在著系統(tǒng)運(yùn)行出錯(cuò)而需要重啟造成系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換暫時(shí)中斷的情況,因此不建議采用OPC通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用于操作連鎖和保護(hù)連鎖。
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