計(jì)算機(jī)與PLC 集成控制系統(tǒng)在干冰生產(chǎn)過程中的應(yīng).pdf

《計(jì)算機(jī)與PLC 集成控制系統(tǒng)在干冰生產(chǎn)過程中的應(yīng).pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、1計(jì)算機(jī)與PLC集成控制系統(tǒng)在干冰生產(chǎn)過程中的應(yīng)用王海瑞張勇（昆明理工大學(xué)信息及自動(dòng)化學(xué)院,云南昆明650093)[摘要]干冰生產(chǎn)過程自動(dòng)監(jiān)控是基于PLC的集散式控制系統(tǒng)。系統(tǒng)由上位計(jì)算機(jī)和PLC組成,對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行全程控制和管理。上位計(jì)算機(jī)通過監(jiān)控畫面對(duì)PLC進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,接受參數(shù)后PLC執(zhí)行閉環(huán)控制。使用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)各種監(jiān)控畫面。計(jì)算機(jī)與PLC間采用直接通訊方式和OPC方式進(jìn)行冗余通信。該系統(tǒng)靈活配置,控制可靠,編程簡單且成本低。[關(guān)鍵詞]PLC可編程序控制器、控制系統(tǒng)、通信協(xié)議、組態(tài)軟件0干冰生產(chǎn)工藝制造干冰的原料來源非常豐富，發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠等工廠大量排放的

2、煙氣中，含有12%-30%的高濃度二氧化碳，這些排放煙氣經(jīng)吸收法、吸附法、深冷法和膜法等物理、化學(xué)方法分離、濃縮后，可獲得純二氧化碳?xì)怏w。特別是化工廠、氮肥廠等更具有二氧化碳的原料優(yōu)勢。其制備工藝是將氣體二氧化碳經(jīng)在壓縮工序?qū)怏w壓縮后送到脫硫工序?qū)怏w進(jìn)行脫硫處理，脫硫過程中需要對(duì)氣體進(jìn)行加熱和冷卻處理，脫硫完成后原料氣體進(jìn)入凈化工序?qū)υ蠚怏w進(jìn)行凈化，原料氣在凈化器的升溫凈化后，進(jìn)入冷卻塔冷卻后變成液體二氧化碳后進(jìn)入提純工序，液體二氧化碳在提純工序經(jīng)過兩級(jí)提純器長時(shí)間的加熱、吸附、冷卻共240分鐘后形成干冰產(chǎn)品后，進(jìn)入最后儲(chǔ)罐保存。1控制系統(tǒng)的組成及功能計(jì)算機(jī)與PLC

3、集成控制系統(tǒng)由生產(chǎn)控制系統(tǒng)和非生產(chǎn)控制系統(tǒng)二部分組成。生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要由上位計(jì)算機(jī)、顯示器、PLC、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場儀表等部分組成。非生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要由工藝流程模擬顯示屏、工業(yè)電視監(jiān)視設(shè)備、現(xiàn)場通訊設(shè)備、質(zhì)量檢查系統(tǒng)、管理信[1]息系統(tǒng)等部分組成。中央控制室負(fù)責(zé)處理來自現(xiàn)場和非生產(chǎn)系統(tǒng)的大量信息。通過計(jì)算機(jī)與PLC集成控制系統(tǒng)，將干冰生產(chǎn)線各生產(chǎn)車間、以及其他部門以及總廠廠部聯(lián)成了密不可分的整體，從而最大限度地利用了信息資源，參見圖1。為滿足干冰生產(chǎn)線生產(chǎn)的技術(shù)要求和現(xiàn)場的工況，此控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有以下功能：1）根據(jù)用戶提出的技術(shù)要求，按照干冰生產(chǎn)工藝精確地控制整個(gè)生產(chǎn)

4、過程，并且通過上位計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場PLC(ProgrammableLogicController)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。2）通過利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控。具有良好的人機(jī)操作界面、清晰的組態(tài)圖形，使得操作人員通過計(jì)算機(jī)屏幕，對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)變化一目了然。3）在干冰生產(chǎn)過程中，為提高整個(gè)控制計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的精確性，在現(xiàn)場安裝了各種各樣的傳感器，使控制系統(tǒng)具有反饋功能，這些相互獨(dú)立系統(tǒng)的局部反饋功能構(gòu)成了對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的有力支持。4）當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)壓力報(bào)警或溫度報(bào)警時(shí)，一方面通過PLC程序?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)整，另一方面借助動(dòng)畫，在控制室的操作人員可以立看到報(bào)警信號(hào)

5、，及時(shí)采取相應(yīng)措施。5）考慮到生產(chǎn)現(xiàn)場某些部位屬于高溫、有害氣體殘留處，技術(shù)人員不宜靠近，在現(xiàn)場安裝了較多的檢測設(shè)備，讓技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。6）通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)可以直接獲得工業(yè)現(xiàn)場的信息，各管理部門之間也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)共享。由于本文只討論干冰生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，故本文只詳細(xì)介紹生產(chǎn)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制設(shè)備，過程控制器和上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：選擇工業(yè)計(jì)算機(jī)作為上位計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，微軟WindowsXP作為操作系統(tǒng)，以目前通用組態(tài)軟件作為上位計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，通過上位計(jì)算機(jī)的監(jiān)控畫面可以對(duì)現(xiàn)場PLC進(jìn)行參數(shù)設(shè)定,監(jiān)視現(xiàn)場各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀

6、態(tài),而現(xiàn)場控制器PLC具體執(zhí)行控制工作。要求計(jì)算機(jī)具有10/100M自適應(yīng)以態(tài)網(wǎng)接口，能自由地接入生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，具有RS-2321云南省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2001F0025M）或RS-422/485通信接口，具備和現(xiàn)場控制器通信的能力。現(xiàn)場控制器：選擇目前使用廣泛的中型PLC作為現(xiàn)場的控制機(jī)構(gòu)，構(gòu)成的過程控制的核心,結(jié)合干冰生產(chǎn)的工藝要求,對(duì)壓縮、脫硫、凈化和提純等工序進(jìn)行了重點(diǎn)控制。集中采集生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交換，完成控制命令和過程狀態(tài)的上下傳遞,[2]并完成閉環(huán)調(diào)節(jié)算法,接受參數(shù)后進(jìn)行閉環(huán)控制。圖1計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)的組成現(xiàn)場執(zhí)行

7、機(jī)構(gòu)核傳感器：主要由各式各樣的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，主要用于檢測原料氣流量、提純塔的壓力和液位、冷卻塔的入出口溫度等值的檢測和各種閥門的開度控制等。這些傳感器將檢測到的信號(hào)通過模擬量輸入模塊和現(xiàn)場PLC接在一起完成摸/數(shù)轉(zhuǎn)換，PLC根據(jù)干冰生產(chǎn)工藝完成各控制參數(shù)的閉環(huán)調(diào)節(jié)后，由模擬量輸出模塊將控制信號(hào)送到現(xiàn)場控制器。2控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)2.1上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)由于組態(tài)軟件系統(tǒng)具有可視化編程的功能、用戶使用簡單、組態(tài)方便靈活、能夠快速和各種流行的PLC進(jìn)行組網(wǎng)、支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫操作，具有良好的數(shù)據(jù)庫接口、可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作