打印本文 关闭窗口 | |
西门子S7系列PLC在甜菜制糖工业自动化中的应用分析与展望来源于瑞达科技网 | |
作者:佚名 文章来源:不详 点击数 更新时间:2011/12/29 文章录入:瑞达 责任编辑:瑞达科技 | |
|
|
中粮屯河伊犁糖业有限公司是一家甜菜制糖企业,公司生产线上的关键工序都从德国引进了世界上最先进、自动化程度最高的糖机设备。经过几年的使用、维护、维修、保养,我公司逐步掌握、消化并吸收的这些装备的先进技术性能,确保了公司日处理甜菜8000吨以上,各项经济技术指标居全国甜菜制糖行业首位的良好形势。这些糖机设备都采用了西门子S7系列的PLC控制系统,该系统运行稳定,数据可靠,加之优化的程序设计,强大的通讯功能,使其成为了制糖工业中单机自动化的主控装置。 二、西门子PLC简介 德国西门子公司是世界上研制PLC最早的少数几个公司之一。欧洲第一台PLC是由该公司在1973年研制成功的,1975年推出了SIMATIC S3系列PLC,1979年推出了SIMATIC S5系列,20世纪末又推出了SIMATIC S7系列的 PLC。 西门子公司目前最新的PLC产品是SIMATIC M7、C7和S7三个系列。M7系列PLC是嵌入式的高档机,用于解决对时间要求非常高的的技术问题,它既可作为CPU,也可以作为功能模块使用,目前国内引进比较少;C7系列PLC往往在一个单元中集成一个PLC和一个控制操作面板(OP),由于PLC和OP同是SIMATIC系列产品,因此,C7控制系统的扩展也很容易,并可简便的在SIMATIC自动化网络中进行集成; S7系列又分为S7-200、S7-300、S7-400几个子系列,分别为小型、中型和大型PLC,这个系列的PLC体积小、速度快、标准化,具有网络通信能力,功能更强,可靠性更高,因此,应用最广泛,遍布各行各业。 三、西门子S7系列PLC的性能及特点 西门子S7-300是模块化中小型PLC系统,能满足中等性能要求的应用。各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较,S7-300 PLC采用模块化结构,具备高速(0.6~0.1μs)的指令运算速度;用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算;一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值;方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内,人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面(HMI)从S7-300中取得数据,S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送;CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件(例如:超时,模块更换,等等);多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密,防止未经允许的复制和修改;S7-300 PLC设有操作方式选择开关,操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出,当钥匙拔出时,就不能改变操作方式,这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能,S7-300 PLC可通过编程软件Step 7的用户界面提供通信组态功能,这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口,并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统;串行通信处理器用来连接点到点的通信系统;多点接口(MPI)集成在CPU中,用于同时连接编程器、PC机、人机界面系统及其他SIMATIC S7/M7/C7等自动化控制系统。 西门子S7-400 PLC是用于中、高档性能范围的可编程序控制器。它采用模块化无风扇的设计,可靠耐用,同时可以选用多种级别(功能逐步升级)的CPU,并配有多种通用功能的模板,这使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或升级时,只要适当地增加一些模板,便能使系统升级和充分满足需要。 四、西门子S7系列PLC在制糖工业自动化中的应用 德国于1802年在库内恩建成了世界上第一座甜菜糖厂,并创建了甜菜制糖工业。经过200多年的发展,随着制糖工业的科技要求及工艺指标要求越来越高,对制糖装备的要求也越来越高。我国由于制糖工业基础薄弱,技术投入不足,使生产技术水平及装备水平与发达国家相比,还有一定差距,特别是在规模化生产、装备开发和自动化水平方面差距较大。 由于制糖工业的生产线跨距较长,工序较多,控制点比较分散,但又是一个连续的,相互关联的整体流水线,每个工序又有各自的特点,因此,目前小型S7200/300系列PLC的在这些工序的生产自动化中应用很多,并收到了非常好的效益。它的灵活、可靠、耐高温、耐潮等特点正好适应了部分工序的现场环境。 我公司有一台丹麦制造的DDS渗出器连续渗出器,使用了近20年,其仪表控制系统原件都已老化,并且无法购买,该系统故障率高,严重影响了生产的连续进行。后我公司对其控制系统进行了改造,选用S7-200PLC控制系统来控制油泵开度、工作压力及回油压力向四个液压马达供油,并保证四路马达的同步转速,及两根搅拢的同步转速,顺序控制废粕轮和连续渗出器的启停。改造后的系统运行正常,几乎无故障停机,并且操作非常简便。 在碳酸法清净工艺的预灰、主灰等工序里,S7-300PLC应用到了比例加灰装置中,其要求是在渗出汁加入石灰以调节糖汁的PH值。该系统配置了1个操作站,通过西门子MPI网连接,为以后网络扩展奠定基础,下位与S7-300PLC相连,现场的液位、流量、PH值、阀门开度等模拟量信号和其它开关量信号通过模块进入S7-300PLC控制器内运算、比较后输出控制加灰泵,达到调节PH值的目的。该系统的投入大大提高了加灰的效率,还减轻了劳动力。在有些糖厂S7200/300系列PLC还应用到了蒸发罐、结晶罐单台及多台同时控制系统中。而单台自动包装秤的PLC控制已经遍布各个加工厂了。 我公司自上世纪90年代末至今先后从德国PUTSCH公司引进了用于切丝工序的TSM1800、TSM2200转鼓切丝机,用于清净工序的PKF140压滤机、HKF80过滤机,从BMA公司引进了用于分离工序的B1750间歇式分离机、K2300连续分离机,以及由西门子公司给我公司提供的结晶罐自动煮糖系统。这些装备的控制系统都是由西门子S7系列PLC组成的。 PUTSCH公司的TSM2200转鼓切丝机是目前世界上最先进,加工能力最大的切丝设备,它的最大加工能力是日处理甜菜10000吨。该设备控制系统由S7-300PLC控制器、三台电机、两台变频器、一个液压系统、和一些按钮、限位开关、指示灯等组成,完成主电机无级调速、自动定位更换刀框、自我保护等功能。它的控制点较多,结构比较复杂,下图2是该设备S7-300PLC控制单元的系统配置图。图中CPU通过输出模块控制变频器,再由变频器驱动电机,带动主轴旋转,并给CPU提供相关信号。当安全装置或者硬件限位开关动作后,变频器都会停止驱动电机。编码器用来反馈位置、方向等信息给CPU,以便继续执行PLC内固化的应用程序,并达到自我保护的作用。 PG/PC用来组态CPU功能及参数,对CPU来说,我们可以使用用户程序直接执行程序系统的功能模块。TSM2200转鼓切丝机自动化程度高,故障率非常低,并有故障显示。操作简单、维护方便。为我公司带来了非常大的经济效益。 B1750型分离机全过程由程序控制,工作过程中一般不需要人操作。它也采用了S7-300PLC控制器及OP17操作面板,能随意监查、修改工作过程中的各个技术参数,比如转速、分离时间等参数,充分发挥设备能力,保证产品质量,并有良好的安全保护设施。设备出现故障时,它能显示故障点及原因,并可储存备查;同时使用2台以上设备时,当一台分离机在降速过程中,它可以把机械能转化成电能,反馈补充给另一台正在升速的分离机,起到稳定电网,节约用电的作用。 结晶罐自动化煮糖多年来一直是制糖行业研究的主要项目之一,煮糖煮的好坏直接影响成品糖的质量。BMA公司、西门子公司及国内一些厂家都研发了自己的自动煮糖控制系统。下图3是西门子公司为我公司提供的一套由S7-300控制器组成的自动煮糖系统。 五、未来展望 |
|
打印本文 关闭窗口 |