SIMATIC控制系統(tǒng)在洗滌劑生產(chǎn)線上的實(shí)踐與應(yīng)用

本文所論述的洗滌劑生產(chǎn)線集散控制系統(tǒng)是我們近年來主要針對高塔噴粉工藝生產(chǎn)線設(shè)計實(shí)施的以SIMATIC控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的集散控制系統(tǒng),系統(tǒng)主機(jī)采用SIEMENS公司SIMATIC S7 414-2DP作為控制站主機(jī),并采用PROFIBUS DP分 布式I/O將現(xiàn)場I/O站與控制站連接起來,HMI系統(tǒng)采用SIMATIC WINCC V4.01, 并利用3DS等三維圖形制作工具繪制出三維動態(tài)工藝流程圖.系統(tǒng)采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式,使得現(xiàn)場操作站既完成現(xiàn)場操作功能,同時又作為服務(wù)器供管理人員查看現(xiàn)場生產(chǎn)狀況.該系統(tǒng)在合肥利華10萬噸洗衣粉擴(kuò)產(chǎn)改造工程中得到應(yīng)用,并于1999年3月17日正式投運(yùn),系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行,配料精度高,設(shè)備聯(lián)鎖保護(hù)合理,受到廠方的一致好評,本文主要以合肥利華為例,介紹SIMATIC控制系統(tǒng)在洗滌劑生產(chǎn)線上的實(shí)踐與應(yīng)用.

　一 系統(tǒng)設(shè)計
高塔噴粉生產(chǎn)線包括如下幾個工藝過程:
原料輸送、固體配料、液體配料、料漿制備、噴霧干燥、后配料、成品計量等工序.系統(tǒng)設(shè)置兩個控制室,一個為中控室,負(fù)責(zé)整條生產(chǎn)線的監(jiān)控;另一個為后配料控制室,負(fù)責(zé)對后配料部分進(jìn)行監(jiān)控,后配料的實(shí)時數(shù)據(jù)通過PROFIBUS DP分布式I/O將瞬時流量等數(shù)據(jù)傳送至中控室,同時接受中控室的給定流量.



控制站主機(jī)采用 SIMATIC S7 414-2DP, 并采用 ET200M 將現(xiàn)場I/O站通過 PROFIBUS DP連接到中控室,后配料電子皮帶秤及流量計控制采用兩臺SIMATIC S7-214, 并通過CP 242-8 PROFIBUS DP處理器模板與S7 414-2DP通訊.
　　
操作站采用臺灣艾訊工控機(jī),并安裝MPI卡,系統(tǒng)采用 SIMATIC WINCC 組 態(tài)軟件,并在其中一臺操作站安裝了 WINCC SERVER 軟件,以實(shí)現(xiàn)與管理系統(tǒng) 的連接.
　　
合肥利華在廠區(qū)已安裝有粗纜等網(wǎng)絡(luò)線路,由于中控室一臺操作站兼用做服務(wù)器,因此,我們?yōu)槠淇偨?jīng)理(GM)、副總經(jīng)理(DGM)等管理部門已予留了網(wǎng)絡(luò)接口.
　　
二 系統(tǒng)功能
洗衣粉控制系統(tǒng)的主要功能包括:
　　
*原料輸送聯(lián)鎖:
由于原料輸送采用氣力輸送方式,我們在輸送管連接部分安裝有位置開關(guān),只有當(dāng)位置開關(guān)到位時,才可進(jìn)行物料輸送.

*固體稱量
固體部分稱量包括沸石、五鈉、芒硝、純堿、增白劑及膠粉等六種物料.其中, 沸石與五鈉共用一個稱量斗, 芒硝與純堿共用一個稱量斗, 增白劑 與膠粉共用一個稱量斗,供料采用雙速電機(jī)(即快、慢供電機(jī))實(shí)現(xiàn).傳統(tǒng)的稱量控制方式采用稱量控制儀(如PHILIPS公司的PR1615)實(shí)現(xiàn),而在本系統(tǒng)中,稱量控制是由S7 414完成的.

稱量控制原理如下:
若檢測重量大于快供值,則快供電機(jī)啟動,慢供電機(jī)停止;若檢測重量大于慢供值且小于快供值,則慢供電機(jī)啟動,快供電機(jī)停止; 若檢測重量大于提前值且小于慢供值,則慢供電機(jī)停止,快供電機(jī)停止.

*液體稱量
液體部分稱量包括燒堿、泡花堿、水、磺酸、非離子A及非離子B等六種物料.其中, 燒堿、泡花堿和水共用一個稱量斗, 磺酸用一個稱量斗, 非離子A與非離子B共用一個稱量斗,供料采用氣動球閥實(shí)現(xiàn).傳統(tǒng)的稱量控制方式采用稱量控制儀(如PHILIPS公司的PR1615)實(shí)現(xiàn),而在本系統(tǒng)中,稱量控制是由S7 414完成的.

稱量控制原理如下:
若檢測重量大于快供值,則球閥開;若檢測重量大于慢供值且小于快供值,則球閥點(diǎn)動開關(guān); 若檢測重量大于提前值且小于慢供值,則球閥關(guān)閉.

*料漿制備
配料鍋分為A鍋及B鍋兩個,可進(jìn)行單鍋或雙鍋交替配料,制備完成的料漿經(jīng)過濾鍋及暫存鍋送至高壓泵,然后噴入塔內(nèi)干燥.在制備過程中,若發(fā)生斷料或堵料等異常狀況,配料周期自動暫停,恢復(fù)正常后,周期自動恢復(fù)運(yùn)行.

前配料部分(包括固體稱量、液體稱量及料漿制備部分)可通過在配方編輯表填入相應(yīng)數(shù)據(jù),然后啟動配料周期自動進(jìn)行配料.

*噴霧干燥
包括尾氣溫度控制、沉降室壓力控制、進(jìn)塔料漿回流控制、脫氣罐料位控制等PID控制回路,所有PID控制參數(shù)均有相應(yīng)的操作面板,可對有關(guān)參數(shù)進(jìn)行修改.

*后配料
后配料包括藍(lán)粒子、純堿、基粉、酶制劑四臺電子調(diào)速皮帶秤及香精、非離子兩臺計量泵.在中控室可通過設(shè)定總產(chǎn)量及各物料配比實(shí)現(xiàn)自動定量給料.

*安全聯(lián)鎖在系統(tǒng)中,考慮對關(guān)鍵工藝過程實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖,例如,后配料系統(tǒng)中,有如下聯(lián)鎖控制:
斗提機(jī)->混合器->運(yùn)輸帶->皮帶秤及計量泵
若下游設(shè)備發(fā)生故障,自動聯(lián)鎖停上游設(shè)備,并發(fā)出聲光報警.

控制站軟件采用SIEMENS公司 SIMATIC STEP 7軟件編制實(shí)現(xiàn), STEP 7軟 件具備硬件組態(tài)、梯形圖編程、語句表編程、SCL高級語言編程、CFC功能塊等多種編程方式.其中,SCL高級語言編程功能可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法的編制及Know How保護(hù)措施等實(shí)用技術(shù),本系統(tǒng)的自動配料功能即采用SCL語言編制,并利用PLC仿真功能在編程器上進(jìn)行模擬運(yùn)行,以保證系統(tǒng)的可靠性.

操作站采用 SIMATIC WINCC 組態(tài)軟件編制,我們將操作權(quán)限分為一般人 員、操作員、維修工、工藝員、車間主管及系統(tǒng)工程師等不同級別,以保證系統(tǒng)的安全性.

由于Wincc本身未提供聲音報警功能,但其內(nèi)嵌的C編譯器可調(diào)用動態(tài)鏈接庫函數(shù),我們通過調(diào)用在winmm.dll庫中的sndPlaySoundA函數(shù)實(shí)現(xiàn)了多媒體聲音報警功能.

由于Wincc數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Sybase公司的SQLanywhere數(shù)據(jù)庫,并支持ODBC存取方法,通過對其運(yùn)行數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的分析,我們利用 Visual Basic 實(shí)現(xiàn)了對 歷史 數(shù)據(jù)記錄的網(wǎng)絡(luò)查詢及打印等功能,為管理人員分析數(shù)據(jù)提供了幫助. 由于采用兩臺操作站,因此,操作站可以相互冗余,提高了系統(tǒng)的可靠性.
　　
三 結(jié)語

通過在合肥利華洗衣粉生產(chǎn)線上SIMATIC控制產(chǎn)品的成功應(yīng)用,為洗滌劑集散控制開辟了新途徑,在傳統(tǒng)的控制模式,無論國內(nèi)或國外的系統(tǒng),只是采用PLC作為聯(lián)鎖控制使用,配料控制仍沿用配料控制器,給管理及維護(hù)帶來難度.本系統(tǒng)由于采用SIEMENS公司新型控制器SIMATIC S7-400,使得系統(tǒng)同時具備完成復(fù)雜 程序控制及常規(guī)聯(lián)鎖控制能力,使得系統(tǒng)具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢及競爭力,已引起洗滌劑生產(chǎn)廠商的廣泛關(guān)注,與此同時,我們正結(jié)合表面活性劑工藝特點(diǎn)及液體洗滌劑工藝特點(diǎn),繼續(xù)使用SIMATIC控制系統(tǒng)研制新的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng).