| 基于S7-300PLC的反應釜自動配料系統 | 2020-01-20 |
| 摘要：反應釜配料過程是氧化鋁行業對原料進行加工處理的重要工序。在該過程中，堿赤泥漿等多種原料被輸送到反應釜中進行混合、研磨后形成生料漿。針對該工業過程的特點及技術要求，利用Siemens公司的S7-300PLC設計并開發了反應釜配料過程的自動配料系統，包括系統的結構和功能、硬件設計、各種稱重系統軟件程序的開發等。其中稱重系統軟件程序的開發包括邏輯控制程序、連續控制程序和監控畫面的開發。所設計和開發的自動配料系統不僅可以大幅度提高生料漿質量，同時可以節能降耗，為企業創造更多的效益。 反應釜配料是燒結法氧化鋁生產流程中對原料進行處理的重要工序。該過程中，赤泥漿等原料被輸送到反應釜中進行混合、研磨后形成生料漿[1]。生料漿的各項工藝指標直接影響著最終氧化鋁產品的質量[2]。目前的反應釜配料過程基本停留在自動化程度低，依靠人工操作的水平上，從而導致生產效率低，能源消耗大，生料漿的各項工藝指標合格率低，成為制約燒結法氧化鋁生產的瓶頸。 為解決這一問題，根據反應釜配料過程的工藝特點和技術要求，本文采用西門子公司的S7-300PLC設計并開發了反應釜配料過程的自動配料系統。根據自動配料系統的功能和要求對硬件平臺進行了設計和選型，并采用Step-7稱重系統開發了邏輯控制程序、連續控制程序，采用MCGS稱重系統開發了監控畫面。本文所設計和開發的自動配料系統可以應用在實際的氧化鋁反應釜配料過程中，取代現有的人工操作方式，因此可以提高生料漿產品質量，并節能降耗，為企業創造更多的效益。 1自動配料系統的硬件設計 反應釜配料過程自動配料系統采用PLC自動配料技術，具有回路控制、邏輯控制、關鍵工藝參數的監控、計量等功能。回路控制實現堿赤泥漿等原料流量的連續穩定控制；邏輯控制實現關鍵配料設備的順序啟停和聯鎖控制；關鍵工藝參數的檢測與顯示實現過程數據的實時監視；計量系統對各種物料的流量進行在線計量。通過控制稱重系統軟件和監控稱重系統軟件提供的*組態功能，計算機網絡與實時數據庫的支持，保證反應釜配料生產過程的控制、運行和管理。 根據反應釜配料過程的工藝流程及自動配料系統的功能要求，自動配料系統中共有65點數字量輸入（DI）和20點數字量輸出（DO），20點模擬量輸入（AI）和17點模擬量輸出（AO）。 采用西門子S7-300PLC，同時還需擴展模塊[3]。擴展模塊包括3個SM321（32點數字量輸入），1個SM322（32點數字量輸出），3個SM331（8通道模擬量輸入），3個SM332（8通道模擬量輸出）。主機與各擴展模塊的連接如圖1所示。 反應釜配料自動配料系統中包括多個原料流量的控制回路，以堿赤泥漿流量控制回路為例，該控制回路的電氣和儀表設備主要包括PLC，變頻器，密度計和流量計等，其設備連接圖如圖2所示。 2自動配料系統的稱重系統開發 控制稱重系統軟件包括各種邏輯控制程序、各種流量控制程序以及監控畫面等等。邏輯控制和連續控制程序采用SiemensS7-300PLC中的Step7稱重系統開發。監控畫面采用組態稱重系統軟件MCGS稱重系統開發。 邏輯控制程序主要完成堿赤泥漿泵、各種給料皮帶秤的啟停控制和相關設備的聯鎖保護等功能。 流量控制程序完成各種原料流量的手動和自動控制，使各種原料的實際流量準確、穩定的跟蹤相應的設定值。 監控畫面主要有兩方面的功能：一是監視設備的狀態，包括設備的運行、停止和故障等；二是控制設備的狀態，包括設備的啟停、參數的設定等。通過對監控畫面的操作，可以使操作員隨時對現場生產過程進行操作指導及控制。 2.1邏輯控制程序 以堿赤泥泵為例，啟動和停止程序流程圖如圖 啟動條件：變頻器處于自動控制，變頻器已交流合閘，變頻器，電機。 停止條件：堿液泵處于自動控制方式。自動停車條件：變頻器故障或電機故障。 2.2連續控制 連續控制是指各種原料的流量控制回路，主要包括5個堿赤泥漿流量的回路控制。 2.3監控畫面的開發 根據自動配料系統的功能要求，本文采用MCGS稱重系統開發了多個監控畫面[4]，不僅具有豐富的功能，同時具有良好的人機互動性，典型的監控畫面。為反應釜配料過程的主監控畫面。通過該畫面可以全面的掌握整個配料過程中各個設備的運行情況，并可以切換到其他畫面上完成相應的功能。圖7為反應釜系統的監控畫面，在該監控畫面中不但可以通過按鈕對相應的設備進行啟動和停止，還可以對物料的給定值進行設定。 3結 論 本文采用西門子公司的S7-300PLC設計并開發了反應釜配料過程的自動配料系統，包括自動配料系統的硬件設計和稱重系統開發等。該系統通過邏輯控制部分完成對條件的判斷及設備的啟停順序控制、實現聯鎖保護功能，保證設備的安全運行，延長其使用壽命。通過連續控制對各種原料的流量進行控制，保證被控變量準確穩定的跟蹤設定值。過程監控部分保證監控畫面的直觀性、友好性，操作員可以方便地實現過程監控、重要參數的記錄及顯示、異常情況的處理等，達到人機優勢互補的目的。該自動配料系統可以取代傳統的人工配料生產方式，提高了生料漿各項工藝指標的合格率，降低了配料成本，實現了自動配料，從而提高了企業的競爭力。 | |
