西门子6ES7231-0HF22-0XA0技术介绍
0、前言
随着人们对生活质量要求的不断tigao，对环境治理的重要性也越来越为大家所重视。电厂烟气脱硫的石灰石制粉系统成为电厂环保中脱硫系统的一部分。同时，在这一领域的自动化技术的应用，也随着自动化水平的tigao，而不断提出更新更高的要求，并在这一领域也得到越来越广泛的应用。
1、 制粉系统的组成及工艺流程
1.1 制粉系统的组成
石灰石干磨制粉系统，由卧式球磨机、高压风机、分级机、旋风分离器和袋式收尘器组成一负压循环运行系统。在所有条件下，球磨机能确保向脱硫系统工艺供应足量的石灰石粉细度至少应为90%小于250目筛的粉量。球磨机出口的石灰石粉在高压风机的作用下，被气流送至分级机进行分离，在离心分离作用下，大颗粒经回料管返回球磨机入口继续研磨，符合粒径要求的风粉气流经旋风分离器分离出大多数石灰石粉后，排至袋式收尘器收集。旋风分离器和布袋收尘器分离和收集下来的石灰石粉经皮带输送机送入斗式tisheng机入口，经斗式tisheng机送至石灰石粉仓。旋风分离器出口的部分含尘气流，在磨机出料口负压的作用下，经系统回风管返回主风管下灰口前，形成闭路循环系统。另有5%左右的含尘气流经放风调节蝶阀进入布袋除尘器，净化后排入大气。为调节细度，分级机设有二次风，二次风量取自系统回风管。 经高效选粉机分选的合格石灰石粉存贮于石灰石粉仓内。成品粉经仓底给料机排出，经密封罐车输送至脱硫区日粉仓（设2套进料装置），再经日粉仓底部的给料装置进入石灰石浆液箱制浆后泵送至吸收塔补充与SO2反应消耗了的吸收剂。
1.2 制粉系统工艺流程：
2、控制系统设计和配置
根据制粉工艺的控制系统要求，本系统的主要控制设备由：石灰石卸料子系统、石灰石磨制子系统等部分组成。其控制对象主要集中在：磨制系统的引风机子组、输送子组、球磨机子组、称重皮带给料机子组、及各系统内部设备的顺启和顺停等。
2.1 控制系统的组成
可编程控制器PLC由法国Schneider公司的MODICON昆腾系列PLC及远程操作站组成，具体配置如下：CPU采用140CUP11303，输入输出点数为：DI点共224点, DO点共96点，AI点共48点， AO点共8点， RTD点共16点， EH点共5点。总IO点数为：399点。PLC通过以太网模块140NOE77101与上位控制计算机的通讯模板连接，相应的系统编程软件为MODICON的CONCEPT2.6。
远程操作站即上位机采用台湾研华工控机，操作系统采用bbbbbbs2000 sp4操作平台，上位机画面组态软件采用GE公司的IFIX4.0;工控组态软件iFIX是Inbbblution Dynamics自动化软件产品家族中HMI/SCADA重要的组件，它以iCORE核心，包括数据采集和数据管理两个基本功能，是基于bbbbbbsNT/2000平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。它运用了Microsoft系列工业标准，支持ODBC、VBA、Active控件、ADO、Intetnet和OPC,因此具有不可比拟的开放性及兼容性。
3、系统操作说明
3.1本系统的操作按控制要求，做如下说明：
3.1.1 所有的手/自动控制都通过上位机组态画面进行操作。
当信号处于就地控制时，即：RM信号为“1”时，所对应的相关信号处于就地控制状态，上位机的手/自动都无法操作，由现场手动操作
3.1.2 当上位机相应设备附近出现“R”时，表示该对应设备处于上位机手动控制状态，可以对该设备进行单独的开停操作。
3.1.3 所有需要进行设备参数的设置，通过上位机进行设置。
其中，通用的操作参数，如：阀位设定值，报警设定值通过单独设置画面进行设置;其他对应各个设备，有不同设置要求的参数设置，在对应设备的设置画面中设置。
3.1.4 所有引入的设备运行状态、数据，全部通过上位机画面显示。
本系统共设1幅主控制画面，另有两幅分画面，它们是：断路器控制画面，稀油站监视画面。在每幅画面上均可实现不同的功能。
3.2 上位机的开机和关机
开机，首先打开计算机的电源，等一段时间，系统启动并自动进入上位机监控画面。
如果PLC系统是关机后的次重新开机，则首先应登录，将各个模拟量的参数，如时间，液位的高低设定，压力值的高低设定等等，按照工艺的要求将上述参数设置正确。
关机，用鼠标点击“退出系统”按扭，点击“yes”后退出系统。在开始- - 关闭系统，选择关闭计算机，按回车键，即可关闭计算机。
3.3 画面的操作
IFIX软件启动后，系统自动进入主流程画面，在这画面中，用户可以点击登录按钮，在弹出的对话框中输入自己的帐户和密码。只有用户登录以后，才可以进行设备的操作、参数的设定以及部分画面的切换。
主画面说明如下：
3.4 系统的手动控制
在主控制画面上，用鼠标左键单击设备，可弹出含手动/自动、启动、停止等按钮的设备操作菜单。通过单击按钮，可进行设备的操作如“手动或自动”，“自动或停止”等等。如下图所示：
各设备可独立进行手/自动功能切换（这里指的是在现场设备处于远控状态下，上位机的手/自动切换。当现场设备处于就地状态时，在该设备附近将出现“L”字样，此时该设备在上位机是无法操作的）。
在“手动”状态下对设备进行启、停控制之前，应该先判断该设备是否允许进行启动。按控制系统说明要求，在上位机上进行的手动启动或停止是无连锁条件的，即如果要手动启动或停止一台电动马达或电气设备，那么该设备可能不允许的条件均被忽略。因此，在允许该设备手动启动、停止之前，应该先判断一台设备是否可以进行启动。
3.5 系统的自动控制
系统的自动控制，主要是指PLC自动完成对某个环节的各个相关设备所进行的连续的或自动调节的控制过程。
在将设备投入自控状态之前，首先应仔细检查，确认该部分设备均无异常的情况下，才能进行手/自动的切换，使设备进入自动控制的状态。
但操作人员在某一环节切入自动后，PLC就得到相应的自控条件，此时计算机将自动判断控制条件，并发出相应的控制信号。
在计算机执行过程中，当出现某个设备的启动条件不满足时，则相关设备都将自动停止。
在自动控制中，允许操作员根据现场情况，随时可以将自动状态转化为手动状态，此时系统的设备将保持转化之前的工作状态。在转化成手动状态后，操作员可以继续进行手动控制。
注: 给料机01HTK21AF001和电动调节阀01HTK10AA101系统是比较特殊的，如下图所示：
3.6 系统的功能
本系统除了正常的画面显示、操作之外，可以实现以下功能：
1、 可以进行模拟量数据的查看;
2、 可以进行报警状态的查看;
3、 可以进行参数的设置，参数设置主要包括：运行时间和停止时间的设置，循环时间的设置，限位值的设置等等;
4、 可以进行历史趋势的查看;（主要是模拟量的数据变化趋势）。
5、 在总图可以显示或隐藏设备号。
6、 在总图中料位及liuliang，重量的数据都有显示。
3.6.1 模拟量数据显示查看
点击主画面上的按钮可选择查看，如下图所示：
弹出画面如下：
3.6.2 报警查看
当有报警发生时，PLC控制柜上的报警蜂鸣器会发出声报警提示，这时可在上位机画面上操作“确认”按钮来消除铃声，也可以通过PLC控制柜上按“确认”按钮来消除铃声。在上位机画面上操作“复位”按钮或通过PLC控制柜上的“复位”按钮来复位报警。
报警的内容，可以通过报警条的查看来显示。
报警条只是提示有报警发生，要想查看确切的报警点和报警信息，可以点击“报警”。
3.6.3 参数的设置
参数的设置需要在参数设置画面上进行。
参数设置主要包括：设备阀开度，报警值的设置，等等。
与设备相关的模拟量显示在该设备附近，用鼠标左键单击显示框，弹出模拟量限值设置窗口，在这窗口里，可以对该模拟量的限值进行设定。
3.6.4 趋势的查看
趋势图分为实时趋势与历史趋势两种，用户可以选择进入。
4、结束语
本控制系统自从投运到现在一直非常稳定，为电厂烟气脱硫系统的稳定运行奠定了非常重要的基础，保证了主机组的脱硫率和投运率，给电厂的环保作出了重大贡献
1 前 言
罐区中原油储罐和输油管道所使用的各种控制阀门是石油储运过程中必不可少的现场仪表,其智能化程度的高低、所含信息的多少和对故障的诊断与容错能力直接影响到数据采集与监控系统的可靠性、稳定性和易用性。通常罐区中的控制阀数量众多且分散,普通的控制阀所含信息量少而布线繁多,这在一定程度上使罐区监控系统的设计复杂化。该系统采用英国Rotork 公司的智能电动阀及其主站控制器,大大简化了监控系统的复杂设计,而且借助其丰富的诊断信息和对故障的容错能力,使系统的可靠性得以tigao。
2 监控系统的硬件实现
2.1 Rotork 智能阀控制设备
Rotork 智能阀控制设备是一个阀门数据采集、监视与控制系统,它由一台主站控制器和与它相连的现场电动阀组成。主站控制器通过一条两线电流环路可以控制挂于环路上的多达240 个现场控制阀,该电流环路可长达20 km。
现场电动阀的智能化程度较高,其内部含有丰富的数据和诊断信息。但主要的特点是多个智能阀仅通过两线互联成一个环路,终接入主站控制器的只有起始和末端两线,所有阀门信息通过两线通讯进入主站控制器。现场电动阀还具有线路故障屏蔽功能,当环路出现开路、短路或接地故障时,智能阀可以将故障端的线路屏蔽掉,使主站控制器仍能与线路上的所有智能阀通讯而不受影响,同时将故障信息发给主站控制器。其两线屏蔽原理如图2－1所示。
图2—1 故障屏蔽原理
正常操作情况下,通讯电流信号沿环路的一条线从主站控制器的端口A 流出,经该环路从端口B流回。此时,另一条线路是冗余的。当有一处线路发生故障时,该处故障线路被阀门屏蔽,故障线路两边的智能阀可通过各自的环路与主站控制器通讯;当有两处线路发生故障时,这两处故障之间的智能阀都被屏蔽,两处故障之外的智能阀依然可以通过两“臂状”环路与主站控制器通讯。
主站控制器是由主CPU 卡、环路通讯卡、电源、液晶显示器和16 按钮键盘组成的盘装智能仪表。它内部有两个固定的数据库,一个是现场单元数据库,负责接收并记录从两线环路传来的智能阀的地址、转矩、开度等数据,根据从上位机传来的读写命令控制阀门的运动,该数据库从逻辑上划分为4 个区,每个区记录60 个阀门的数据;另一个数据库为主站控制器状态及自诊断数据库,负责记录通讯协议的有关状态并向智能阀发布命令。通过主站控制器的按键和液晶显示器,可以实现读取智能阀的开度、转矩、地址等数据,控制阀门的开闭,接收报警信号及与PLC 通讯等功能。
Pakscan IIE Master Station 是Rotork 主站控制器中的一种,它为双重热备结构,在主控制器出现故障时可以自动切换到热备控制器。图2 —2 为PakscanIIE 主站控制器与现场智能阀通过两线环路相连的情况。
图2—2 两线环路连接图
Pakscan IIE Master Sation 有一个RS - 485 通讯口和一个RS - 232 通讯口,它们可通过Modbus 协议与PLC 通讯。其中RS - 232 通讯口可以不通过PLC直接连接打印机,打印报警信号。
2.2 监控系统结构
图2—3 所示为现场智能电动阀监控系统的结构框图。
图2—3 现场智能电动阀监控系统的结构框图
该系统的控制部分采用美国GE Fanuc 公司的HBR 双重热备型PLC 系统,通过PLC 控制140 个智能阀( IQ actuator) 的开停闭。上位监控站可监视各个智能阀的阀位回信状态、阀位值以及报警信号,并可执行开阀、停阀和关阀操作。
Pakscan IIE 主站控制器与PLC 之间采用Modbus协议通讯,以port 1 的RS - 485 接口连接。正常运行情况下,主PLC 和主控制器工作,从PLC 和热备控制器分别与主PLC 和主控制器保持同步。智能阀将数据传送给主控制器,主PLC 通过RS - 485 接口从主控制器中读取数据,并向其发布命令,主控制器再执行命令,驱动智能阀按命令运转。当主PLC 或主控制器出现故障时,系统能分别自动切换到从PLC 或热备控制器。
由于系统中采用的是Modbus通讯协议,一台PLC 可以连接多台Pakscan IIE 主站控制器,因此,若现场智能阀较多,系统可以很方便地扩展而且连线简单。
3 软件设计
3.1 通讯程序设计
PLC选用Modbus RTU 主通讯模块(master ) 。Pakscan IIE 主站控制器是一个远程终端单元,做为Modbus 从设备( slave ) 。PLC 的CPU 通过ModbusRTU 主通讯模块控制Pakscan IIE 主站控制器的读写,被称为Modbus host 。系统采用单Modbus host 两线通讯方式,该方式多可以连接32 个Pakscan IIE主站控制器。
主通讯模块的程序设计有3 部分内容:初始化通讯模块;读写Modbus/ RTU 数据;监测通讯状态。
通讯模块的初始化工作主要是配置3 个初始化控制块的参数: Slave 控制块( SCB) , 信息控制块(MCB) 和通讯要求参数块(COM- REQ) 。SCB 是一个15 个寄存器长的数据块,功能是定义与其通讯的Slave 的型号、个数、状态等参数,每一个Slave 需要定义一个SCB 块。MCB 是一个6 个寄存器长的数据块,功能是定义Master 要求每个Slave 执行的命令信息,包括命令类型、RTU 引用地址偏移、PLC 引用地址偏移、主机号等参数,每一种命令需要定义一个MCB 块。COM- REQ 是一个17 个寄存器长的数据块,功能是定义通讯方式、端口控制字及监测SCB和MCB 的状态参数等, 每一端口需要定义一个COM- REQ 块。所有这些初始化参数在PLC 上电或冷启动初始化的个扫描周期内加载到RTU 主通讯模块,此后RTU 主通讯模块负责与Pakscan IIE主站控制器通讯,而PLC 则与RTU 主通讯模块交换数据。
读写Modbus/ RTU 数据和监测通讯状态的编程相对简单,只要读写初始化时定义的相应的PLC 参数地址即可。
3.2 监控软件设计
上位监控站可以准确的监测和控制储运过程的所有信息和设备。通过编程、组态、连接,形象地反映实际工艺流程、显示动态数据,设置PID 控制参数以及过程参数,并可以查看历史趋势、报警历史报表等。
Rotork 的现场电动阀配置在流程的输油管线上,通过按钮可以人工启动、停止和关闭任一个阀门,并显示任意时刻的阀门状态和阀位值。设计良好的人机界面使操作简便、直观。
4 结束语
Rotork 的智能阀控制设备与PLC 的结合使得罐区储运监控系统布线简洁、控制方便,PLC 的冗余以及Pakscan IIE 主站控制器的双热备保证了系统的高可靠性,也tigao了控制系统的自动化程度。该系统已投入工业现场使用,效果良好
