5 米焦爐攔焦機電控體系研究

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主要設備的控制及工作原理5m攔焦機電氣控制系統(tǒng)分為：電源系統(tǒng)、走行系統(tǒng)、導焦系統(tǒng)、頭尾焦清理裝置、取門系統(tǒng)、清門系統(tǒng)、清框系統(tǒng)、爐臺清掃系統(tǒng)，高壓水系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)、空壓系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、緊急PLC系統(tǒng)及爐溫檢測裝置等。考慮到節(jié)能和維護方便，走行傳動系統(tǒng)采用變頻傳動控制。變頻器通過Profibus-DP總線與S7-400H主站進行通訊，經(jīng)總線可將變頻器的參數(shù)上傳到PLC和觸摸屏，反之，PLC和觸摸屏也可控制變頻器的運行。主要調(diào)速設備包括走行電機、除塵電機及清門電機等，其調(diào)速方式如下：（1）走行電機。由可調(diào)速的變頻電機驅(qū)動，采用一拖二形式，即由一臺變頻器帶兩臺電機。司機在司機室內(nèi)可直接操作主令開關，設定不同速度控制大車走行。（2）除塵電機。與走行電機共用一個變頻器，切換驅(qū)動。（3）清門主銑刀移動電機。一個變頻器驅(qū)動一個電機。

PLC控制整個控制系統(tǒng)以西門子S7-400HPLC為主站。經(jīng)Profibus-DP工業(yè)現(xiàn)場總線把分布式I/O裝置，如ET200L、ACS800變頻器及清門行程編碼器等連接成Profibus-DP主從網(wǎng)絡，西門子S7-400H冗余CPU通過Y-LINK轉(zhuǎn)換成單網(wǎng)連接ET200L和變頻器。其中液壓室的I/O模塊選用ET200M模塊，通過M153-2模塊接在冗余雙網(wǎng)上，緊急PLC系統(tǒng)的CPU選用的是西門子S7-300，是獨立于主PLC系統(tǒng)的另一個PLC系統(tǒng)。上位機選用西門子MP377觸摸屏，冗余CPU西門子S7-400H使用以太網(wǎng)線，通過以太網(wǎng)交換機連接到觸摸屏上，通過軟件腳本的編寫實現(xiàn)單個觸摸屏與冗余CPU的切換。由PLC程序完成設備的順序控制、自動位置控制、速度控制以及現(xiàn)場裝置的數(shù)據(jù)采集等。通過Profibus-DP總線結(jié)構，可將分布式I/O從站裝置分散到現(xiàn)場設備附近，該設計可減少硬件投資，降低調(diào)試和維修等成本，從而提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。攔焦車PLC硬件組態(tài)如圖3所示。

設備操作（1）上位機操作方式。操作人員在司機室內(nèi)通過西門子工控機WinCC工控軟件進行操作和監(jiān)控。上位機操作模式分手動操作、單元程序操作和全自動操作三種，借助設備所配備的工業(yè)電視系統(tǒng)可實現(xiàn)對設備狀態(tài)的完全監(jiān)控。攔焦機操作臺如圖4所示。（2）室外機旁操作。當設備檢修或出現(xiàn)緊急情況時，可采用室外機旁操作箱上的操作按鈕進行點動操作。將上位機操作和室外機旁操作相結(jié)合，可使整個系統(tǒng)操作安全、可靠、簡便，確保設備運行穩(wěn)定。2.6應急方案在生產(chǎn)過程中，如遇突然停電，可采用應急供電措施。該設備配有緊急柴油發(fā)電機動力回路，若出現(xiàn)停電，柴油發(fā)電機會投入到動力回路。車上關鍵部位設有急停按鈕,當發(fā)生意外，危及人和設備安全時,可按下急停按鈕,以切斷動力電路確保人和設備的安全。

程序編制

1PLC程序編制為了使程序結(jié)構清晰，從而方便調(diào)試查找，該推焦機PLC程序編制采用標準化和模塊化，即按功能劃分，層層嵌套方式，把程序的共用部分做成功能塊，可反復調(diào)用，以減少程序總量，且程序結(jié)構清晰，調(diào)試查找方便，可讀性增強。如：每個動作定義一個FC功能塊，每個FC功能塊調(diào)用相應DB數(shù)據(jù)塊；動作執(zhí)行機構主要有電機和油缸兩種類型，編制了這兩種類型子程序后可反復調(diào)用。PLC程序如圖5所示。

2HMI畫面程序編制根據(jù)工藝流程，按機構功能編制HMI畫面。通過HMI畫面圖形及操作按鈕顏色變化顯示設備狀態(tài)。在按鈕文本條中，綠色表示能滿足聯(lián)鎖條件，即可操作；灰色表示不能滿足聯(lián)鎖條件，即不可操作；在畫面圖像中，藍色表示前限位置，綠色表示后限位置，粉色表示設備正在運行中；黃色表示油缸運行超時，紅色圖4攔焦機操作臺表示出現(xiàn)故障。同時HMI中的畫面可以跟隨現(xiàn)場的實際設備的運行情況一同動作，動態(tài)顯示設備的運行情況，形象、生動；另外，還設置報警提示功能，將歷史數(shù)據(jù)及故障信息進行歸檔，大幅度地提高WinCC畫面的人性化及動態(tài)可視化。

結(jié)束語

5米攔焦機電控系統(tǒng)集成了西門子公司PLC網(wǎng)絡結(jié)構、WinCC的畫面監(jiān)控技術和網(wǎng)絡通訊技術，以及油缸位移實施顯示技術，實現(xiàn)了攔焦機生產(chǎn)工藝過程的自動化控制和操作控制過程可視化。該攔焦機電氣系統(tǒng)的運行安全可靠,不僅提高了生產(chǎn)率，也提高了焦炭質(zhì)量和節(jié)約了資源，降噪減排，取得了較好的經(jīng)濟效益。

作者：趙希單位：大連華銳重工焦爐車輛設備有限公司