快开式压滤机改造控制部分技术说明.doc

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1、 . . 一、系统设计在本项目中，控制系统需要完成的工作主要包括以下几个方面：1、实现压滤机联网，将其信号接入洗煤厂目前生产控制网络；2、实现压滤机之间的联机闭锁，解决卸料控制难，经常压刮板的问题；3、在调度室实现压滤机卸料时拉板计数的监测，从根本上杜绝空拉谎报的现象。4、在调度室实现对压滤机重要参量的显示功能；5、开发通讯程序，为此后的工作预留接口。洗煤厂现有快开式压滤机控制系统是以Siemens S7 226一体式PLC为控制核心，配以TP177B作为可视操作终端。根据压滤系统工艺要求进行智能控制，按手动运行和自动运行两种工作方式完成压滤系统的各项控制工作。但是，做为单运转设备，厂家没有考

2、虑压滤机进行联动运转的情况，所定制的控制系统只能满足自身的控制功能。要想实现我们的要求，必须对其进行硬件和软件上的扩展改造。首先，在硬件上，压滤机采用CPU 226作为控制核心，226作为200系列的一款低端一体式PLC，并没有远程通讯功能，仅有的485/232通讯端口已被用做与TP177B触摸屏的联接。如果要实现与其它压滤机的闭锁、实现在调度室对其进行监控，必须对226进行通讯扩展，增加通讯模块和相应的端口，使得压滤机的信号可以传输到调度室的监控平台。经过筛选，我们最终选择在CPU 226上增加CP243-1通讯模块，将压滤机信号转出，转出的电信号通过光纤链路器OSM转成光信号上传到洗煤厂控

3、制网络，由最近的S7-400控制站接收，再由控制站经过工业以太网传输到调度室，使用WinCC软件开发出相应操作界面，显示在调度室的监控平台上。软件部分则包括对快开式压滤机端拉板控制、通讯、设备间闭锁程序的开发，S7-400控制站通讯程序的开发，以与调度室操作界面的数据组态和监控画面开发。项目系统图如下所示：上位机 WinCCSCALANCE X-200S7-400OSMOSM 。 。 。S7-200S7-200 。 。 。 快开式压滤机 快开式压滤机 二、主体设备工作原理和特点：1、压滤机端程序226上增加的程序包括两部分，主要是信号捕获和存储，以与CPU 226与工业以太网的通讯程序。1）信

4、号捕获和存储：与改造相关的信号引入266的模拟和数字输入端，转换格式后存入划定的存储区，同时，另外划出一个存储区作为接收调度室远程指令和闭锁信号使用。在程序中对主要电机的启停判断中加入对远程和其它压滤机运行状态的判断，用做闭锁条件。2）在通讯方面，为226增加CP 243-1通讯模块，CP243-1 是一种通讯处理器，用于将S7-200系统连接到工业以太网(IE)中，以实现没有以太网口的200系列PLC的以太网通讯。在此基础上，可以使用STEP 7或者 MicroWin对 CPU 226进行远程组态、编程和诊断。而且，通过以太网，CPU 226还可以其它挂接在网上的S7-200、S7-300、

5、S7-400控制器进行通讯。在开放式SIMATIC NET通讯系统（洗煤厂现有通讯模式）中，作为单元级节点存在。A）电气控制系统构成如下图所示：OSMCP 243-1 CPU 226 PLC触摸屏输入信号 输出信号B）通讯流程图如下图所示：向OSM发送数据2、OSM通讯转接OSM又称为光纤链路器，负责进行光电信号的转换，是Siemens IE的核心部件，用于为PLC通讯配置速率为100Mbit/s的交换机网络。在本次改造中，负责从CP243-1到洗煤厂工业网络的联接，使用单模光纤做为物理连接。3、工业以太网（IE）传输介质与协议传输介质选用单模光纤。各压滤机200站点作为子站挂接在主干网上进行

6、过程数据交换。主干网利用洗煤厂正在使用的工控网，目前主要完成各重介系统间通讯、生产与管理通讯，这次也做为压滤机接入信号的通讯媒介。洗煤厂工控网按照光纤环网布置，是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统。整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。采用单模光纤(SMF)进行通信，一般地，光信号在单模光纤可传30km，在厂区，完全可以保证信号的稳定性。挂接站点时需要的光电信号转换器采用OSM（光纤链路器）。OSM一般备有两对ST（100Mbit/s）光纤接口和一对RJ45（10/100Mbit/s）网线接口用以传递的同步或异步信号。光纤链路模块的传输速率与距离无关，最大可为12 Mbi

7、t/s，最大光缆长度可达到15 公里。 在保证数据流量的同时，也充分的满足了站点之间距离远而需要进行长距离数据传输的要求。在设计中，分别对各个快开式压滤机站点进行IP地址设定，并对待传数据进行分类汇总， 站点间的通讯可以使用TCP/IP协议来实现。快开式压滤机的信号上载到以太网，与S7-400控制站通讯时，主要通过使用具备交换机功能的以太网设备来实现。在这里，我们为S7-400控制站选择的设备是工业以太网交换机SCALANCE X-200，它主要用于配置实时和同步实时网络，可以承受大量的实时数据通讯和标准数据通讯(TCP/IP)。两个不同系列的站点通信网络部按不同网段进行设置，SCALANCE

8、根据各站点的以太网（MAC）地址过滤数据业务，局部数据业务依旧是局部的，这就保证了S7-400重介系统控制站和S7-200压滤机控制站两个不同级别站点的独立性和稳定性。对于网络间的数据，交换机将端口处接收到的数据进行保存，并独立地将它们发送到其它子网络用户的目的地址。另外，SCALANCE X-200的冲突检测采用CSMA/CD 方法，不会限制端口外网络的扩展。4、S7-400控制站程序由于厂家配置的226冗余能力不足，我们将涉与计算和闭锁关系承接的程序放到S7-400控制站中进行编写，S7-400站CPU采用414-2，有足够的空间和计算能力冗余。这部分的程序分控制和通讯两部分。在控制部分，

9、考虑到计数的真实性，对于每一个压料循环，将入料泵压力是否达标作为其中一个判断条件，有效的杜绝了无料空拉板的可能性。由于四台压滤机公用一条刮板运输机，运输能力不足，压滤机同时卸料必然造成刮板被压。在设备闭锁设计中，我们根据刮板的实际运输能力，调节每台压滤机每次卸料的板数和时间，使物料既能与时卸除，又不会造成压料堵刮板，很好的满足了设计需求。在通讯部分，编制414-2对应226的通讯程序，划分接收和发送数据块，并分别对数字和模拟信号统一格式，以供WinCC使用。5、WinCC部分WinCC是生产和过程自动化中解决可视化和控制任务的工业技术系统。它提供了适用于相关任务的图形显示、消息、归档以与报表的

10、功能，可以对过程控制进行信号可视化耦合，此外，WinCC基于Windows操作系统，可以使用VB、VC来开发背景函数，非常适用于对数字累计、函数运算等功能有需求的项目。针对洗煤调度的监控需要，我们开发了快开式压滤机工作状态显示、拉板计数显示，以与与之相关的功能，在监控界面上做到了准确、实时、直观的显示。三、功能扩展 本次设备升级在实现了所有预计功能的同时，为以后的功能拓展也打下了基础，目前对快开式压滤机的控制主要集中在设备联动和拉板计数部分。而借助于已经搭建的硬件平台，我们可以进行深度开发，根据生产需求，可将压滤机的部分或全部控制操作都集成到调度室监控平台，对每一台快开式压滤机的设备状态、工作进程、设备产量进行数字化的管理。四、总结通过以上工作，新系统投入运转之后，很好的实现了预期目标，监控平台真实的反映出压滤机的生产能力，对生产过程的考核做到了与时准确，解决了拉板计数的真实性问题，解决了压滤机联动和卸料压刮板的难题，优化了生产过程，规了工作方式，获得了很好的经济和社会效益。技术创新点：1、封闭式压滤机控制系统的通讯扩展；2、S7-200与S7-400间的以太网通讯； 3、OSM和SCANLANCE在以太网中的应用。9 / 9