该项目是为某化纤厂改造原有的原料卸料和输送系统。主要用于输送车的原料卸载和存储,以及将原料输送到生产工段。卸料和输送过程分为两个独立的子系统。
原系统为传统的仪控系统,使用比较老的技术,并且没有友好的人机界面系统。上海西门子工业自动化有限公司负责为对原系统进行彻底翻新,并增加新的控制功能。由于是改造项目,为尽少影响生产,所以时间上要求迅速和准确。承接的工程范围包括:硬件供货,系统集成,现场调试,客户培训等。
控制对象:
控制现场设备(泵、阀门等)的开、关、停、运转;电动阀门的开启、关闭;关键设备的连锁;以及部分顺序控制来实现料卸载,原料输送过程的生产自动化。
系统配置:
采用 SIEMENS公司先进的 SIMATIC S7 过程控制系统作为全厂的自动化系统硬件 平台。整个系统由2套S7400现场控制器,2台操作员站(其中一台兼工程师站组成)。PLC和上位机的通讯为100M以太网,同时鉴于部分信号为防爆信号,所以又引入S5的成熟卡件作为扩展来接入这些信号。
卸料和输送 S7 过程控制系统如图所示:
系统功能:
●SIMATIC STEP 7 拥有良好的用户界面及强大而丰富的编程工具,能大大节省系统编程 组态的时间和费用。
●系统的所有硬件都基于统一的硬件平台, 所有软件也都全部集成在 SIMATIC 程序管理器下, 具有同样统一的软件平台。
●系统大量采用了新技术, 在网络配置上使用标准的工业以太网和 PROFIBUS 网络。
●通过和 10 Mbps 工业以太网相连接,分别将信号传送至中央控制室,全厂主要运转设备的开、 停和故障信号都在中央控制室的上位机上显示。
●上位机采用SIEMENS的专用SCADA系统WinCC作为人机接口,显示画面和操作方式均以原系统的模拟屏为蓝本,以使操作人员可立即进行操作,而无需额外的培训时间。
●采用专用的S5Ex输入卡件,使须防爆处理的信号可直接接入PLC系统,而无需额外的安全栅及其机柜,这样大大节省了项目造价和工作量,并缩短了现场调试时间。
●S7系统和S5系统的自如而方便的组合满足了自控领域的各种需求。
●系统全部采用S7 400的高性能卡件,使组态,集成更为方便。
●系统开放性强,易于连接到企业管理网,可与常见的办公软件进行数据交换,可大幅度地降低工程设计,维护费用。
污水处理厂监控系统是在原控制系统基础上的改造。它由两台TI PLC、Profibus现场总线、西门子工控机、WinCC工控软件、100兆快速以太网及10台客户PC机组成。它实现并完善了从进水格栅到污泥浓缩等工艺各级控制 设备集中监视和控制功能,并在原有基础上增加了一些新型控制功能。
该系统现场泵、阀等设备现场信号直接采集进入PLC,通过PLC完成设备的手动及自动程序运行及本地、远程控制。PLC上安装西门子Profibus通讯模板,通过Profibus总线、FMS协议与中控室的WinCC监控工控机相连。Profibus总线是目前世界上速度快的一种现场总线,其高速度可达12Mbit/s。现场设备控制状态及数据通过Profibus网送到西门子WinCC工控软件进行显示、存储,并完成报警及报表打印等管理功能。中控室操作人员通过操作员终端了解设备运行状况、能耗等数据统计及污水处理情况,下达调度指令,并可直接控制现场设备。WinCC工控机和办公室计算机通过100兆快速以太网连接,组成小型企业内部局域网。办公室管理人员利用办公室计算机的标准网络浏览器IE5.0联接WinCC软件,并可根据权限监视全厂运行情况和控制现场设备。现场摄像头的活动视频图像集成在中控室WinCC监控系统内,并利用活动视频图像的网络传输技术,将图像传送到办公室管理人员计算机上。
二、系统结构
三、控制模式
1.远程控制
当控制柜上方式选择开关被切换到远程控制后,操作人员可选择自动或手动控制方式。在自动方式下,PLC按联动、联锁各种逻辑关系控制设备的启动停止。中控室操作人员可根据现场情况向下发出调度控制指令,调整设备运行状态达到工艺要求。中控室操作人员也可以选择远程手动方式,直接手动控制单个现场设备。
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2.就地控制
就地控制级别高于远程控制。当控制柜上方式选择开关被切换到就地自动控制,控制中心的调度控制指令被封锁,设备在PLC的控制下自动运行。在就地手动方式下,现场操作人员通过控制柜上手动按钮启动停止设备,控制柜提供基本控制联锁。
四、系统功能
1.显示功能
监控系统以图形或图像的方式形象显示工艺流程、各设备状态以及厂区概貌、工艺布置图。通过I/O输入输出域、棒图、曲线、数据表格等方式监视液位、流量等监控点。视频摄像头的图像集成到监控画面成为一个整体。并通过标准IE浏览器在客户机上浏览监控画面,降低工程造价。系统还提供了操作提示,误操作自动封锁等功能。画面切换速度小于3秒。
2.报警功能
系统自动进行报警和事件处理。当报警发生时,如液位超高或风机超温,系统可快速检测并通过画面状态变化提示,并显示、打印相应报警文本,同时发出声音报警提醒监控人员注意。报警到达时间、确认时间及排除时间、报警值、限位值、当前操作员等相应信息自动进入存档。报警到达以及报警确认但未排除,采用两种声音提示。报警可手动消音。报警信息存储半年,以便进行故障分析和查讯。操作事件等状态变化也自动进行存储归档。
3.数据归档
流量、污水处理量、耗电量等数值按定义周期自动进行存储。存储的数据可按曲线或数据列表的方式进行显示。并提供历史数据查询、ZOOM显示、观察线、在线关闭打开曲线、在线调整时间范围、在线修整显示模式等功能。存储数据保存13个月。
4.报表功能
报表打印可按定义时间自动进行。也可通过按钮人工打印。事故报警可随时打印,并可根据需要将近1000条或30天的归档全部输出。月报数据自动累计计算并打印到月报报表上。报表文件在打印的同时自动在硬盘上存储,以便重新输出。存储的报表可在系统中打开浏览。
5.用户管理
操作人员操作设备必需进行登录。根据不同操作人员的级别,系统自动判断封锁操作人员所能进行的操作。当报警发生时,当前操作员被记录存档。当客户机用户使用IE浏览时,系统根据用户名和密码显示和控制屏幕上的画面及操作。无权限的用户只能浏览画面,不能修改参数机设备控制。