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管帶智能控制系統設計

發布時間:2020-04-17   |  所屬分類:智能科學:論文發表  |  瀏覽:  |  加入收藏

  簡要闡述了分布式I/O的基本原理,結合具體案例,分析了分布式I/O在管帶智能控制系統中的應用優勢。

管帶智能控制系統設計

  關鍵詞:分布式I/O;PLC技術;管帶智能控制

  長距離管帶因綠色環保、布置靈活、經濟性優而廣泛應用于工、農、礦業散料及成品的輸送領域。管帶輸送系統距離長、設備分散,采用傳統的集中式PLC控制系統成本高,網絡架構復雜,已不能滿足生產需求。而分布式I/O具有可靠度高,易于編程組態,網絡布線方便等優勢,適用于長距離管帶行業,采用一根通信電纜代替多根控制電纜,節約電纜及電纜通道成本,且性價比遠高于類似原理的DCS控制系統。

  1分布式I/O基本原理

  分布式I/O系統是指通過以太網、總線等通信模塊集成分布式I/O以及通過AS-i主站模塊或連接器連接I/O。I/O站作為每個I/O系統下連接的單獨子站,其中帶相應通信協議的儀表(如PN等)也可以連接到一個I/O系統,作為一個I/O站。西門子PLC分布式I/O系統是指通過PROFINET、PROFIBUS或Modbus等通信模塊集成分布式I/O,以及通過AS-i主站模塊或連接器(例如IE/PBLink)連接I/O。I/O站就是每個I/O系統下連接的單獨的子站,如所有PN儀表可以連接到一個I/O系統,每一個儀表就是一個I/O站,可實現基于以太網、DP或RS485等通信對遠程不同類型的開關量、模擬量進行采集傳輸和控制。長距離管帶可采用基于光纖的PROFIBUSDP通信的分布式I/O,遠程I/O從站通過DP通信協議實現與主站間的數據交換。編程人員通過CPU主站下載程序,可同時對遠程I/O從站進行組態、編程、調試及診斷。

  2案例分析與設計

  2.1案例概況

  某碼頭至電廠輸煤工程,共采用1條5.8km管帶及2條小皮帶機進行運輸,控制系統由西門子400系列冗余PLC+ET200M分布式遠程I/O構成,網絡架構如圖1所示。本工程主要控制設備包括管帶機尾部TH2轉運站:2臺變頻電機(與PLC采用DP通信)、照明配電箱、轉運站軸流風機、速度檢測等皮帶保護裝置、管帶機沿線拉繩開關(采用DP地址編碼);頭部TH4轉運站:干式變/高/低壓配電柜、4臺變頻電機(與PLC采用DP通信)、減速機、布袋除塵器、空壓機等;TH0轉運站:2條皮帶機相關控制設備,如變頻電機、皮帶保護裝置等。整個工程控制設備繁多,若采用傳統PLC控制,控制電纜、電纜通道成本將大幅增加,且網絡架構復雜,系統集中控制難度加大,穩定性降低。故采用西門子400系列PLC+ET200M分布式遠程I/O+WinCC上位機構成完整的智能控制系統。根據網絡架構進行系統硬件設計、PLC編程及上位機組態工作。

  2.2系統設計

  上位機布置于碼頭TH2轉運站附近,故TH2轉運站作為PLC主站,以減少上位機與CPU直接通信距離;TH4轉運站設置遠程I/O柜1,由于I/O點數較多,柜內共2個機架。TH2主站至TH4遠程I/O柜1距離約5.8km,采用鎧裝單模光纖通信;TH0轉運站設置遠程I/O柜2,至TH4轉運站距離僅280m,故采用DP通信電纜連接。為提高系統安全性,本項目采用西門子400系列,CPU、通信冗余配置;根據各轉運站I/O點數PLC模塊清單如表1所示。

  2.3系統智能化

  控制系統采用STEP7軟件編程,通過梯形圖語言集中對PLC系統主從站進行編程、下載、調試,可在線診斷系統問題。PLC通過以太網模塊與上位機通信,采用西門子WinCC組態軟件,根據工程實際添加畫面及運行參數,設置以太網IP等實現與PLC通信,通過WinCCChannelDiagnosis檢測通信是否成功建立。WinCC通信檢測如圖2所示。通信成功后,通過點擊上位機畫面或調用曲線,可實現系統遠程智能控制。系統將設備模擬畫面和實時數據相結合,增強了輸送機設備、設施數據的可視性,有效解決了長距離管帶項目就地操作效率低、運維工作量大的難題。

  3結語

  本文通過實例對基于分布式I/O的管帶智能控制系統進行了分析闡述,通過分析可知,采用遠程分布式I/O方式,可大幅減少操作臺、現場I/O點控制電纜的長度,同時也縮短了數字量、模擬量信號的傳輸路徑,降低了信號的損失和衰減,提高了信號的可靠性和準確性。結合工程實際使用,論證了遠程分布式I/O在長距離管帶項目中的優勢。

  [參考文獻]

  [1]王延濤.PLC技術在電氣自動化中的應用分析[J].企業科技與發展,2018(11):121-122.

  [2]高紅萍.西門子Profinet通信在電纜生產線控制系統中的設計[J].金屬加工(冷加工),2019(11):3-4.

  [3]孫智宗.基于西門子PLCS7-300的自來水廠自動控制系統的研究與設計[J].通信電源技術,2019(10):43-44.

  作者:舒曉媛 單位:福建龍凈環保股份有限公司


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