1.引言
隨著工業(yè)自動化控制技術(shù)、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，工業(yè)自動化已經(jīng)滲透到各行各業(yè)的生產(chǎn)當(dāng)中。羅克韋爾自動化公司的自動化產(chǎn)品十幾年來在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，特別是ControlLogix系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到全國各行業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)中。本文介紹了焦?fàn)t的部分除塵系統(tǒng)的工藝流程并應(yīng)用ControlLogix系統(tǒng)對該系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。
2.基本工藝
該工程是某化工廠焦?fàn)t工程的裝煤和出焦除塵系統(tǒng)。由于在裝煤過程中及出焦過程中會產(chǎn)生大量灰塵及有害氣體，必須通過除塵系統(tǒng)將它們凈化，從而減少它們對環(huán)境的污染。
該系統(tǒng)分為裝煤和出焦除塵系統(tǒng)。裝煤除塵系統(tǒng)是在裝煤過程中啟動其除塵設(shè)備，出焦除塵系統(tǒng)在出焦過程中啟動其除塵設(shè)備。
除塵系統(tǒng)大致可分為風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、清灰系統(tǒng)和輸灰系統(tǒng)。
風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括高壓風(fēng)機(jī)、液力偶合器、風(fēng)機(jī)入口閥、水冷系統(tǒng)以及保護(hù)風(fēng)機(jī)的監(jiān)測儀表（軸承溫度、電機(jī)定子溫度、軸承震動、液力偶合器進(jìn)、出油溫度，壓力等）；清灰系統(tǒng)由停風(fēng)閥，脈沖控制閥，倉壁振動器，雙層排塵閥組成；輸灰系統(tǒng)由刮板機(jī)和斗式提升機(jī)組成。
當(dāng)開始裝煤時，風(fēng)機(jī)的液力偶合器運(yùn)行至高位，風(fēng)機(jī)進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)進(jìn)入強(qiáng)除塵狀態(tài)；當(dāng)停止裝煤時，清灰系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)進(jìn)入清灰狀態(tài)，同時風(fēng)機(jī)的液力偶合器運(yùn)行至低位，風(fēng)機(jī)進(jìn)入低速運(yùn)轉(zhuǎn)；輸灰系統(tǒng)則一至運(yùn)轉(zhuǎn)，避免由于頻繁啟動而損壞設(shè)備。
3. 系統(tǒng)配置
ControlLogix控制系統(tǒng)
ControlLogix控制系統(tǒng)以微處理器為核心，把先進(jìn)的控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、CRT技術(shù)與現(xiàn)場儀表有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)過程的集中監(jiān)視、集中操作和分散控制，為生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保證。由于該系統(tǒng)的內(nèi)存量、控制器個數(shù)和網(wǎng)絡(luò)類型可以根據(jù)具體應(yīng)用來選擇，所以相對于其他可編程控制系統(tǒng)而言，其結(jié)構(gòu)更加靈活，使用更為方便。它能夠完成各工藝設(shè)備的電氣自動控制和操作、順序邏輯控制、儀表模擬量監(jiān)控、回路調(diào)節(jié)等功能；同時，可以實(shí)現(xiàn)工藝過程信息進(jìn)行檢測、記錄及數(shù)據(jù)的初步處理，執(zhí)行設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)控制及工藝過程自動調(diào)節(jié)、越限報警等功能。
本控制系統(tǒng)主要包括：
1） ControlLogix控制系統(tǒng)的控制器Logix5555
Logix5555控制器是32位總線的控制器。它可以安裝于框架內(nèi)的任何槽位每個框架可安裝多個控制器，該控制器不僅可以控制和組態(tài)本地框架內(nèi)的輸入輸出模板，還可以控制和組態(tài)網(wǎng)絡(luò)上任何遠(yuǎn)程框架上的輸入輸出模板。另外，Controllogix系統(tǒng)具有極強(qiáng)的模擬量和回路調(diào)節(jié)處理能力，先進(jìn)的Producer/Consumer通訊和多任務(wù)控制模式，使回路調(diào)節(jié)的實(shí)時性更強(qiáng)，I/O通訊速度更快。
2） 控制網(wǎng)絡(luò)ControlNe
Controllogix控制系統(tǒng)的ControlNet網(wǎng)打破了PLC系統(tǒng)傳統(tǒng)的Souce-Destination（源-目的地）的點(diǎn)對點(diǎn)和巡檢的通訊模式，而采用了現(xiàn)進(jìn)的Producer-Consumer（生產(chǎn)-消費(fèi)）的通訊模式。其支持計劃性信息和非計劃性信息的傳輸，用ControlNet取代了以往多種主控網(wǎng)和現(xiàn)場網(wǎng)的功能。并具備了對實(shí)時性數(shù)據(jù)傳遞的確定性，可重復(fù)性和實(shí)時性要求。ControlNet和ControlLogix框架的連接由模板CNB或CNBR來實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)用75Ω同軸電纜組成，網(wǎng)絡(luò)每段最大傳輸距離1000M，段與段之間用中繼器可以延伸網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速率達(dá)到5M/秒，既可以組成單獨(dú)通訊網(wǎng)絡(luò)，也可以組成冗余通訊網(wǎng)絡(luò)。ControlNet網(wǎng)絡(luò)配置的特點(diǎn)是無論是CPU框架還是遠(yuǎn)程擴(kuò)展框架均由CNB（CNBR,冗余配置）模塊掛在ControlNet網(wǎng)絡(luò)上，然后由軟件進(jìn)行管理擴(kuò)展模塊的歸屬，這一特點(diǎn)使網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和走線十分靈活。
3） I/O模板:
本系統(tǒng)的I/O模板有以下模塊組成：
（1）1756-IB32, 32路隔離直流數(shù)字量輸人模板，接收來自現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)量信號。
（2） 1756-OB16E, 16路隔離數(shù)字量直流24V輸出模板，用于控制中間繼電器線圈。
（3）1756-IF16，16路單端或8路差分輸入模板，接收來自現(xiàn)場檢測裝置的電流或電壓信號。
（4） 1756-IR6I，6路隔離的熱電阻輸入模板，用于接收現(xiàn)場的熱電阻的溫度信號。
4） 人機(jī)界面
人機(jī)接口操作系統(tǒng)硬件由工控機(jī)和和內(nèi)置的1784-PCIC卡組成。軟件主要有組態(tài)編程軟件Logix5000，通訊軟件RSLinx，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件RSNetworx,畫面監(jiān)控軟件RSView32，每臺上位機(jī)同時具備操作站和工程師站功能，可在線切換。RSView32提供友好的人機(jī)界面和方便的操作方式。畫面包括：流程畫面、趨勢顯示、報警顯示、報表畫面等標(biāo)準(zhǔn)功能畫面。操作站/監(jiān)視站與ControlLogix系統(tǒng)之間以O(shè)PC的方式通訊。
ControlLogix控制系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)硬件配置圖
4 軟件設(shè)計
在RSLogix5000程序設(shè)計中，程序設(shè)計采用模塊化設(shè)計，即一個設(shè)備一個子程序塊，設(shè)備的邏輯控制，故障判斷，人機(jī)界面中顯示，都設(shè)計在該子程序中，模擬量處理單獨(dú)一個子程序，特殊功能采用專用子程序。所有的這些子程序在主程序中調(diào)用。每個設(shè)備程序都非常清晰，在進(jìn)行設(shè)備維護(hù)時，可以快速的找到相關(guān)設(shè)備，非常容易查找設(shè)備故障原因，提高了設(shè)備維護(hù)效率，從而提高生產(chǎn)效率。
如圖2所示：
[NextPage]
圖2 在RSLogix5000編程軟件中程序結(jié)構(gòu)
在RSView32設(shè)計中，為了方便用戶，設(shè)計了設(shè)備狀態(tài)畫面，用于檢查設(shè)備狀態(tài)是否正常，設(shè)計了啟動條件畫面，用于檢查條件是否滿足。在啟動條件畫面及設(shè)備狀態(tài)畫面中，紅色圓圈表示條件滿足，綠色則表示條件不滿足。如圖3所示：
圖3 在RSVIEW 32人機(jī)界面軟件中畫面
圖4 在RSVIEW 32中的操作面板
圖4這兩個分別是裝煤除塵和出焦除塵的操作面板，系統(tǒng)的操作是通過它來完成的。當(dāng)前裝煤除塵操作面板顯示了面板上的所有按鈕，當(dāng)前出焦除塵操作面板上有系統(tǒng)啟動按鈕未顯示。這是提醒操作員，當(dāng)系統(tǒng)啟動條件不滿足時，不能啟動系統(tǒng)。當(dāng)條件滿足時，系統(tǒng)啟動按鈕就顯示出來，操作員才可以啟動系統(tǒng)。同樣，當(dāng)處于輸灰自動狀態(tài)時，輸灰手動啟動按鈕和輸灰手動停止按鈕，就不顯示了。按鈕紅色表示當(dāng)前的狀態(tài)。例如圖所示，禁止自動按鈕是紅色，則表示當(dāng)前是處于禁止自動的狀態(tài)。
在畫面中，設(shè)計以下基本符號來表示設(shè)備的狀態(tài)。
符號表示帶雙限位的氣動閥門,它有以下幾種狀態(tài)： ○1灰色表示氣動閥不動作,也不在限位上的狀態(tài)；○2紅色閃爍表示氣動閥處于正在打開,還沒有到達(dá)限位的狀態(tài)；○3紅色表示氣動閥處于打開狀態(tài),并已經(jīng)到達(dá)限位的狀態(tài)；○4綠色表示氣動閥處于關(guān)閉狀態(tài),并已經(jīng)到達(dá)限位的狀態(tài)； ○5黃色閃爍表示氣動閥處于故障狀態(tài)。
在本系統(tǒng)中,它表示雙層排塵閥和非常閥。
符號表示帶雙限位的電動閥門,它有以下幾種狀態(tài)：○1灰色表示電動閥不動作,也不在限位上的狀態(tài)；○2紅色閃爍表示電動閥處于正在打開,還沒有到達(dá)限位的狀態(tài)；○3紅色表示電動閥處于打開狀態(tài),并已經(jīng)到達(dá)限位的狀態(tài)； ○4綠色閃爍表示電動閥處于正在關(guān)閉,還沒有到達(dá)限位的狀態(tài)；○5綠色表示電動閥處于關(guān)閉狀態(tài),并已經(jīng)到達(dá)限位的狀態(tài)；○6黃色閃爍表示電動閥處于故障狀態(tài)。
在本系統(tǒng)中,它表示風(fēng)機(jī)入口閥和裝煤除塵滲冷風(fēng)閥及液力偶合器。
符號表示不帶限位的電磁閥,它有以下幾種狀態(tài)： ○1紅色表示電磁閥處于打開狀態(tài)； ○2綠色表示電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)； ○3黃色閃爍表示電磁閥處于故障狀態(tài)。
在本系統(tǒng)中,它表示裝煤除塵預(yù)噴涂格式閥及預(yù)噴涂流態(tài)化電磁閥和預(yù)噴涂下部電磁閥。
符號表示電機(jī), 它有以下幾種狀態(tài)：○1紅色表示電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)； ○2綠色表示電機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)； ○3黃色閃爍表示電機(jī)處于故障狀態(tài)。
在本系統(tǒng)中,它表示風(fēng)機(jī)、震動器、水泵及刮板機(jī)和斗提升機(jī)。
是系統(tǒng)工藝參數(shù)顯示，當(dāng)出現(xiàn)超限參數(shù)時，參數(shù)上方的文字會變成黃色閃爍的狀態(tài)，從而提醒操作員——有工藝參數(shù)超限了。
另外，利用RSView32中的趨勢功能和報警功能設(shè)計了趨勢畫面和報警畫面。這樣，用戶可以方便的查找一些工藝參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)和報警事件及其時間，大大地提高了用戶維護(hù)設(shè)備的效率。
通過以上設(shè)計思想，操作員非常容易、安全進(jìn)行操作。
以下是基本操作步驟：
第一步 設(shè)備就位。將所有參與電氣控制的設(shè)備送上電，再將現(xiàn)場所有操作箱的旋鈕旋至集中位置。
第二步 檢查條件。在主畫面裝煤除塵和出焦除塵的操作面板上，點(diǎn)擊設(shè)備狀態(tài)按鈕，彈出設(shè)備狀態(tài)畫面，檢查設(shè)備狀態(tài)是否正常。再點(diǎn)擊啟動條件按鈕，彈出啟動條件畫面，檢查條件是否滿足。
第三步 啟動系統(tǒng)。點(diǎn)擊允許自動按鈕，設(shè)備處于允許自動狀態(tài)，系統(tǒng)啟動按鈕顯示出來，點(diǎn)擊系統(tǒng)啟動按鈕，彈出一對話框，點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)就開始自動啟動。
通過以上的設(shè)計，系統(tǒng)運(yùn)行至今，可靠、穩(wěn)定、安全、方便，滿足了用戶生產(chǎn)、維護(hù)、操作的要求。
5 結(jié)束語
ControlLogix系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu), 通過背板實(shí)現(xiàn)模塊間信息的高速傳送；帶控制器模塊的系統(tǒng)，作為先進(jìn)的控制平臺不僅具有先進(jìn)的通訊能力和最新的I/O技術(shù)，為實(shí)際應(yīng)用提供了靈活的、方便的應(yīng)用。該系統(tǒng)是集計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)于一體的系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、軟件及主要技術(shù)環(huán)節(jié)的設(shè)計，都實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動控制，提高了生產(chǎn)效率。
在自動控制系統(tǒng)設(shè)計時遵循了以下原則:系統(tǒng)運(yùn)行高效、可靠，軟件操作容易、維護(hù)簡單，設(shè)備檢修快捷，系統(tǒng)擴(kuò)展方便、性價比最優(yōu)。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
