工控網(wǎng)首頁
>

應(yīng)用設(shè)計

>

Opto 22 PAC 控制器在石灰豎窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

Opto 22 PAC 控制器在石灰豎窯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言:
   
隨著舞陽鋼鐵公司新的100萬噸生產(chǎn)線的建設(shè),作為新生產(chǎn)線煉鋼部分的配套工程,在原來兩座石灰豎窯的基礎(chǔ)上,新建兩座單窯生產(chǎn)能力150T/D的石灰豎窯。石灰是煉鐵、煉鋼生產(chǎn)中必不可少的原料之一。石灰品質(zhì)的好壞直接影響著鋼鐵的質(zhì)量,因此,采用先進的自動控制系統(tǒng),對于提高煉鐵煉鋼的產(chǎn)量和質(zhì)量,有十分重要的意義。

一、自控系統(tǒng)設(shè)計要求:
        石灰窯生產(chǎn)的原料主要是石子(石灰石),成品是生石灰。在豎窯的加料口加入石灰石,經(jīng)過煤氣燃燒,煅燒成生石灰,輸出到成品料倉。控制系統(tǒng)主要包括石灰石篩選、上料系統(tǒng),煅燒系統(tǒng),冷卻空氣循環(huán)系統(tǒng),助燃空氣循環(huán)系統(tǒng),廢氣除塵循環(huán)系統(tǒng),成品出窯、運輸系統(tǒng)以及配套的煤氣加壓泵站、液壓站。新建石灰窯工藝設(shè)計先進,自動化程度高,所有設(shè)備具備機旁手動、半自動、全自動三種控制模式,并具備設(shè)備故障診斷報警功能。
        根據(jù)用戶和工藝設(shè)計的要求,石灰窯的控制系統(tǒng)分為三級監(jiān)控系統(tǒng)。分別為車間生產(chǎn)管理級、窯前生產(chǎn)操作級、現(xiàn)場控制級。

 1
、車間生產(chǎn)管理級
       
面向生產(chǎn)管理人員,使用微軟的SQL 2000作為數(shù)據(jù)服務(wù)器,對生產(chǎn)中的各種數(shù)據(jù)進行存儲、管理、產(chǎn)生各種生產(chǎn)報表。
2
、窯前生產(chǎn)操作級
        
面向生產(chǎn)操作人員,由兩套工業(yè)控制計算機作為HMI,HMI的監(jiān)控畫面上顯示各種設(shè)備的工況參數(shù),并通過HMI來對生產(chǎn)過程進行控制調(diào)節(jié)。根據(jù)生產(chǎn)情況可選擇半自動、全自動工作模式。當生產(chǎn)中出現(xiàn)異常時,在HMI上顯示報警信息。正常情況下,兩臺HMI分別監(jiān)控兩座豎窯的情況,在一個HMI出現(xiàn)問題時,可互為冗余,確保生產(chǎn)的正常進行。

3、現(xiàn)場控制級
       
面向生產(chǎn)過程,由過程控制器以及現(xiàn)場智能I/O處理器、各種模板構(gòu)成,為基礎(chǔ)測控級。完成生產(chǎn)現(xiàn)場大量壓力、溫度、流量的采集和處理,對生產(chǎn)過程進行控制。自動控制系統(tǒng)通過對由振動給料篩、板鏈式提升機、電子秤量斗、單

斗提升機,拖板出料機、卸料閘板、振動給料機構(gòu)成的豎窯篩選、加料、卸料系統(tǒng)的自動控制,實現(xiàn)原料的篩選、加料、卸料的自動化。在出料過程中為保證石灰豎窯的密閉型,必須確保上下卸料閘板只有一個同時處于開啟狀態(tài)。煤氣加壓機、助燃風機、冷卻風機是變頻器控制下的羅茨風機,通過對煤氣壓力、助燃空氣壓力、冷卻空氣壓力的PID調(diào)節(jié),達到恒壓控制的要求。控制系統(tǒng)不間斷的對煤氣壓力進行監(jiān)視,當出現(xiàn)煤氣壓力過低,危及到生產(chǎn)的安全進行時,立即自動切斷煤氣截止閥。按照工藝要求窯頂廢氣壓力必須控制在-0.2Kpa+0.2Kpa的允許范圍內(nèi),控制系統(tǒng)通過對引風機入口閥開口度的PID調(diào)節(jié),達到設(shè)計要
求??刂葡到y(tǒng)還包括除塵、液壓站、帶式輸送機、刮板機、以及各種電動閥門的控制。


二、系統(tǒng)硬件選型及特點
        為了滿足以上的設(shè)計要求,在本項目中我們選擇了美國OPTO22公司推出的基于以態(tài)網(wǎng)的過程自動化控制器SNAP-PAC-S1
SNAP-PAC-S1
過程控制器CPU為主頻266MHz、32位、帶浮點協(xié)處理器,內(nèi)存為32MRAM、8M電池后備RAM16MFlash EEPROM,提供強大的處理能力和運算功能。PAC控制器可以同時運行32個任務(wù),現(xiàn)場智能I/O單元完成PID功能,適應(yīng)實時工業(yè)控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的要求。能夠處理多種自動控制任務(wù),包括開關(guān)量、模擬量、串行數(shù)據(jù)處理、PID調(diào)節(jié)。PAC控制器有支持多種通訊協(xié)議,帶有2RS-232接口、1RS-485接口。
         PAC-S1控制器帶有兩個獨立的10/100M自適應(yīng)Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口,通過軟件配置及可以實現(xiàn)控制器、智能I/O處理器的冗余,也可以通過網(wǎng)絡(luò)分段的辦法把控制網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)可靠隔離。
        由于本項目使用的開關(guān)量I/O點比較多,開關(guān)量選擇的是32通道輸入模塊SNAP-IDC3232通道輸出模塊SNAP-ODC32,以及配套的信號轉(zhuǎn)接板SNAP-IDC-HDBSANP-ODC-HDB。根據(jù)工藝的需要智能I/O處理器選擇了帶PID調(diào)節(jié)的SNAP-B3000-ENET。
        
本系統(tǒng)選用的硬件產(chǎn)品及系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置圖如下所示:

 

控制系統(tǒng)共有輸入、輸出信號近800點,其中包括開關(guān)量輸入/輸出信號、4-20mA輸入/輸出信號熱電偶、熱電阻信號。
                1.
控制器                                SNAP PAC-S1                        1
                2.
智能I/O處理器                   SNAP B3000-ENET              2  
                                                               SNAP ENET-S64                   4
   
                3.
底板                                    SNAP B16M                            2
                                                               SNAP M64                               4

                4.
開關(guān)量模塊                        SNAP IDC32                        14
                                                               SNAP ODC32                         6

                5.
熱電偶模塊                        SNAP AITM                           11
                                                               SNAP AITM-2                           9

                6.
模擬量輸入                        SNAP AIMA-4                        11
                7.
模擬量輸出                        SNAP AOA-23                         6
                8.
熱電阻模塊                        SNAP AIRTD                         20


三、軟件開發(fā)及系統(tǒng)功能

        本項目使用得工業(yè)組態(tài)軟件是OPTO22公司的SNAP PAC控制器軟件開發(fā)包ioProject Professional。ioProject Proessional是一套功能齊全的控制器和HMI開發(fā)軟件包,快速、高效的OPC SERVER和硬件配置診斷工具包,使用該軟件包可以完成控制項目的全部功能。其中包括控制策略開發(fā)軟件ioControl,HMI開發(fā)軟件ioDisply,硬件配置診斷軟件,同時提供的OPC Server為第三方軟件提供數(shù)據(jù)接口。

  1、ioControlOPTO22的可視化編程、調(diào)試工具,是一種基于流程圖的語言,它使開發(fā)控制程序變得容易而且直觀。同時還提
              
供完整、強大的命令集以及OptoScript編程語言用于復雜的工業(yè)控制應(yīng)用。使用ioControl用戶很方便對硬件進行組態(tài)、編程、下載、在線跟蹤調(diào)試。
 在本系統(tǒng)中不僅要對豎窯生產(chǎn)過程中的各種工況監(jiān)視,還要對各種設(shè)備進行控制。這里對主要的加料出料系統(tǒng)的工藝及控制流程圖加以說明。
               
 豎窯加料設(shè)備和工藝

       
豎窯的上料設(shè)備包括原料振動給料篩、電子稱量斗及控制箱、單斗提升機。原料通過給料篩---〉電子稱量斗---〉單斗提升機---〉豎窯的工藝流程,完成石灰豎窯原料的篩選、稱量、加料過程。

        
 豎窯卸料設(shè)備和工藝
          豎窯系統(tǒng)的出料設(shè)備主要包括托盤式出料機、上部卸料閘板、下部卸料閘板、振動卸料機。因為上部儲料斗的容量為1.5噸,決定了每次單板出灰機出料量不能超過1.5噸。為了保證上部、下部出料閘板的可靠動作,每次出料保證噸左右。在托盤速度一定的情況下,每次換向出料70公斤左右。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)以每座豎窯每天產(chǎn)量150噸,每小時出6噸白灰計算,每10 分鐘出1噸料比較合適。出料的時間和頻率可根據(jù)產(chǎn)量進行適當?shù)恼{(diào)整。由于本出料系統(tǒng)的特點,在出料過程中嚴禁上部、下部卸料閘板同時開啟。通過上、下閘板的連鎖動作,確保豎窯內(nèi)部和豎窯外部的隔離。

當系統(tǒng)需要出料時出料系統(tǒng)動作順序如下:
   托盤出料機換向14次左右出料1噸到上部儲料斗。
  
首先確認托盤出料機已停,然后關(guān)閉下部卸料閘板。
   
確認下部卸料閘板已正常關(guān)閉到位后,開啟上部卸料閘板。
   
確認上部卸料閘板已正常開啟到位后延時20秒,保證上部儲料斗的石灰全部倒入下部儲料斗。
   
關(guān)閉上部卸料閘板 確認上部卸料閘板關(guān)閉到位后,開啟下部卸料閘板,同時打開振動卸料機,通過帶式輸送機把成品送入后部料倉。
在生產(chǎn)過程中,當系統(tǒng)通過窯頂料位計監(jiān)測到窯頂料位低于設(shè)定值時,通過控制振動給料篩把合適的原料加入電子稱量斗,在加料過程中通過電子稱量斗控制箱上的稱重二次儀表對加料量進行監(jiān)測。當加料量預計達到窯頂料位設(shè)定值時停止加料。具體的窯頂料位設(shè)定值、一次最大加料量可根據(jù)實際情況在一定的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)。由于提升機料斗的容,一次加料量不能超過1.5噸。

 


2、ioDisplayOPTO22Windows操作系統(tǒng)下的人機接口、報警、趨勢軟件開發(fā)工具,與Opto22運行在SNAP系列控制器上的ioControl控制策略共同工作。讓你很容易的創(chuàng)建圖形化操作界面,去監(jiān)視、操作、管理運行在Opto22工業(yè)控制器上的應(yīng)用程序。能夠及時顯示控制器上的實時信息,通過設(shè)置報警點去監(jiān)視關(guān)鍵量的變化,使用趨勢圖來反應(yīng)相應(yīng)量的變化趨勢。ioDisplay共享ioControl的變量數(shù)據(jù)庫,在ioControl定義的內(nèi)部、外部變量可以直接使用??梢愿鶕?jù)不同的用戶設(shè)定不同的權(quán)限,可以很方便進行管理。在本項目的 HMI中包括如下的功能:

                          
豎窯加料出料監(jiān)控畫面
                          
豎窯煅燒監(jiān)控畫面
                          
豎窯除塵系統(tǒng)監(jiān)控畫面
                          
原料、成品輸送監(jiān)控畫面
                          
報警、趨勢圖畫面

四、總結(jié)
        通過SNAP PAC控制器在石灰窯自動控制系統(tǒng)應(yīng)用,加深了對PAC系統(tǒng)的理解。提高了生產(chǎn)的自動化水平,在減輕勞動強度的基礎(chǔ)上,大大提高了生產(chǎn)效率。

選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統(tǒng)的
六大理由

 
 
1       簡單易操作
SNAP PAC系統(tǒng)由四個部分統(tǒng)一整合而成:軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統(tǒng)建立、調(diào)試程序,以及故障維護都更簡便,大大減少了系統(tǒng)開發(fā)及投入運行的時間。
 
2       更低的長期成本
SNAP PAC系統(tǒng)的成本低于許多PLC系統(tǒng),并且由于軟件是免費的,您不需要投入高昂的費用,便可投入使用該系統(tǒng)。我們?yōu)槟峁┟赓M的培訓以及技術(shù)支持,因此對于設(shè)備的整個使用期來測試,系統(tǒng)成本會大幅降低。
 
3       適用于多類自動應(yīng)用的SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)功能強大。一套系統(tǒng),便可用于多個自動化項目中,幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數(shù)據(jù)采集,甚至遠程集中監(jiān)控。
分布式智能,幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O,您就可根據(jù)實際所需,將有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡(luò),或者立即實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)的通訊。
靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資,節(jié)省了金錢及時間。
 
4       高級編程工具
SNAP PAC系統(tǒng)的編程方式采用直觀的流程圖,也可運用更高級的腳本語言,或者結(jié)合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令,用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數(shù)字、串行處理、排列、子程序、指針變量等,其他的高級工具用于復雜的應(yīng)用。
5       連接到第三方軟件及設(shè)備
SNAP PAC控制器及智能處理器,支持OPCModbus/TCP、EtherNet/IP。可簡易地將數(shù)據(jù)導入到SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),并直接從硬件發(fā)送郵件。該系統(tǒng)也可以簡單地使用Modbus、DNPBACnet、CAN或任意基于串口的設(shè)備、儀器,進行通訊。
 
6       業(yè)界最好的I/O
憑借著業(yè)內(nèi)最佳的保障:多數(shù)SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經(jīng)過獨立測試,而不是抽樣測試。SNAP PAC系統(tǒng)可以配置從幾個I/O點到數(shù)千個I/O點。您可按需,根據(jù)信號類型,選擇高可靠性的模擬量、數(shù)字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應(yīng)變測試等等,都可與SNAP PAC系統(tǒng)一同連接。
 
 
 
 
關(guān)于SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)是Opto 22公司出品,軟硬件集成的系統(tǒng),用于工業(yè)控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等應(yīng)用。簡化了對自動化系統(tǒng)了解、選擇和采購的復雜過程,SNAP PAC系統(tǒng)由以下四部分組成:
 
PAC Project 軟件套件----簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI人機界面)、可選的OPC客戶端以及數(shù)據(jù)庫連接軟件。
 
SNAP PAC控制器----獨立式和基于機架式的工業(yè)控制器;有線/無線模塊可選。
 
SNAP PAC智能處理器----智能I/O處理器,用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。
 
SNAP I/O----模擬量、數(shù)字量、串口量、特殊功能I/O模塊,可與現(xiàn)場設(shè)備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。
 
這四個簡單,又具有很大靈活性的系統(tǒng)組成部件,可處理任何情況,從最基本的設(shè)備監(jiān)控到完整的工廠自動化。
 
 
 
 
通訊網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議
SNAP PAC系統(tǒng)自帶Ethernet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,因此您無需擔心成本,以及額外添加網(wǎng)絡(luò)通訊卡的麻煩。系統(tǒng)中的分布式I/O可運行在以太網(wǎng)或串行網(wǎng)絡(luò),也可同時運行于兩個網(wǎng)絡(luò)。另外,您可以與大量的串行設(shè)備通訊,例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
 
由于SNAP PAC系統(tǒng)運行于標準的Ethernet網(wǎng)絡(luò),可直接與計算機、基于Ethernet的設(shè)備相互通訊,使用標準的協(xié)議包括TCP/IPUDP/IP、郵件傳輸協(xié)議SMTP、網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統(tǒng)的EtherNet/IP等。
 
 
 
 
關(guān)于OPTO 22
Opto 22公司研發(fā)并制造應(yīng)用于工業(yè)自動化、能耗管理、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的軟硬件設(shè)備。Opto 22的產(chǎn)品是標準化的,用于商業(yè)網(wǎng)絡(luò)及計算機技術(shù)中,以簡單易用、創(chuàng)新、高品質(zhì)、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統(tǒng),允許客戶從所有的設(shè)備、電子儀器儀表監(jiān)測、控制、采集數(shù)據(jù),這些都是項目運行的關(guān)鍵。Opto 22產(chǎn)品適用于自動化終端用戶、OEM,信息技術(shù)及操作人員已經(jīng)為全球10,000套設(shè)備安裝了該產(chǎn)品。公司始建與1974年,總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產(chǎn)品通過全球網(wǎng)絡(luò)的分銷商及系統(tǒng)集成商出售。預知更多信息,請聯(lián)系Opto 22上海代表處,電話:021-58358249,郵箱:optochina@opto22.com。網(wǎng)址:www.opto22.com.cn。
投訴建議

提交

查看更多評論
其他資訊

查看更多

Opto 22 SNAP PAC系統(tǒng)改善啤酒廠的生產(chǎn)工藝

瀏覽器啟動移動控制

Groov Sever

美國OPTO 22推出Groov,為PAC/PLC/DCS系統(tǒng)開啟移動控制

One-Step自動化公司的新挑戰(zhàn)