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淺析DCS控制系統(tǒng)在粉倉溫度測量以及新增溫度變送器新技巧

更新時間:2020-03-24   點擊次數(shù):2068次

模擬一種煤炭料倉溫度的監(jiān)控作為操作物體,介紹了基于S80-700DCS的擴容及溫變控制系統(tǒng),針對新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點位的情況,通過對新增模塊根據(jù)實際需要進行選型、添加硬件組態(tài)、重新編寫控制程序、底層溫度變送器的選型、組態(tài)程序及畫面的更改等步驟,實現(xiàn)了對新增溫變的實時監(jiān)控。

    引言
    自動控制是能自動調(diào)節(jié)及檢測加工的機器設(shè)備及儀表,按規(guī)定的程序或指令自動進行作業(yè)的技術(shù)措施。其目的在于增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本和勞動強度、保障生產(chǎn)安全等。為了加強儲煤料倉溫度的監(jiān)控,防止溫度過高引起的自燃,特為儲煤料倉新增溫度變送器,并在控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面上新增報警等設(shè)置,為安全生產(chǎn)提供可靠保證。

    1 設(shè)計思路
    經(jīng)過長期實地觀察與研究發(fā)現(xiàn),
儲煤料倉里的煤由于空間密閉、通風(fēng)條件不好,很容易發(fā)生自燃,針對上述情況,為料倉設(shè)計新增溫度變送器,實時監(jiān)控出料料倉溫度,防止出料溫度高,堆積后發(fā)生自燃的情況。由于現(xiàn)新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點位,在原有的控制系統(tǒng)上擴容并新增溫變程序以及畫面。

    2 設(shè)計內(nèi)容
    2.1 新建內(nèi)容 
    1)給料倉的中部以及下部開孔安裝溫度變送器。
    2)原系統(tǒng)無空余模擬量點位,新增模塊 6ES7331- 7KF02- 0AB0 兩個并添加硬件組態(tài)和編寫800控制程序。 
    3)新增安全柵以及系統(tǒng)接線工作。 
    4)添加組態(tài)畫面以及報警。

    2.2 新建實施步驟 
    2.2.1 場溫度變送器的選型安裝以及系統(tǒng)接線
    溫度傳感器按其傳感器材料及元件特性分為熱電偶和熱電阻兩類,是一種能夠把所感受到的溫度轉(zhuǎn)換為所需輸出信號的檢測裝置。在所有類型的溫度傳感器中,由于熱電偶結(jié)構(gòu)簡單,安裝不復(fù)雜,使用比較方便,測量范圍寬,同時還具有比較高的準確度。所以在環(huán)境比較惡劣的加熱爐系統(tǒng)中,常選用熱電偶作為溫度檢測裝置,能夠更好地反應(yīng)出溫度變化。

    2.2.2 熱電偶工作原理
    熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過,此時兩端之間就存在電動勢———熱電動勢,這就是所謂的塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect)[1]。兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極,溫度較高的一端為工作端,溫度較低的一端為自由端,自由端通常處于某個恒定的溫度下。

    2.2.3 熱電偶分類
    常用熱電偶可分為標(biāo)準化熱電偶和非標(biāo)準化熱電偶兩大類。我國標(biāo)準化熱電偶按其分度號分為 S、 B、E、K、R、J、T 七種類型。根據(jù)現(xiàn)場情況,溫度變送器采用型號為WRN- 240G的熱電偶,測量范圍:0~1 200℃;分度號為 K 型?,F(xiàn)場溫度變送器為法蘭盤式安裝,所以在料倉中下部以及下部焊接相應(yīng)的對接法蘭,安裝溫度變送器。把信號線放入控制室內(nèi),通過兩入兩出安全柵接入系統(tǒng),以防止現(xiàn)場有大電流信號對控制系統(tǒng)造 成 沖 擊 。 并在導(dǎo)軌上安 裝新增的 6ES7331- 7KF02- 0AB0 模塊兩個,調(diào)節(jié)量程卡為 C 型。

    2.3  dcs的選型
    通過對現(xiàn)場實際情況的分析,本設(shè)計選擇西門子S80-700DCS 系列的DCS。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計的控制要求我們選用的 CPU為帶有 DP 口的 315- 2DP CPU,它具有 48 kB的 RAM,80 kB的裝載存儲器,而且其可以擴展的存儲容量達到 512 kB,可以擴展 1 024 點的數(shù)字量或者 128 點的模擬量[2]。

    S80-700DCS CPU模塊有以下類型 CPU313、CPU314、CPU315/315- 2DP、CPU318- 2DP 等不同的 CPU可以去選擇。編程梯形圖可以使用 LAD、FBD或 STL 進行編程所需的程序。

    2.4 硬件組態(tài)以及改編程序
    STEP7 是用于西門子可編程控制器組態(tài)和編程的一個編程軟件,它用于 SIMATIC S7、C7 和基于 PC的 WinAC中,其基本功能包括:硬件和參數(shù)的設(shè)置、硬件組態(tài)、編程、啟動和維護、運行和診斷功能等[3]。STEP7 利用項目來管理一個自動化系統(tǒng)的軟硬件,用 SIMATIC管理器對項目進行集中管理,可以很方便地瀏覽 SIMATIC S7、M7 、C7 和 WinAC 的數(shù)據(jù)。實現(xiàn)各種功能所需的 SIMATIC軟件工具都集成在 STEP7 中。

    本設(shè)計是利用   的 PLC對加熱爐系統(tǒng)進行控制的,當(dāng) PC機上安裝好 STEP7 軟件后,需要對它進行設(shè)置。其中不能忽略的是要對 PC機的接口參數(shù)進行正確的設(shè)置,以保證 PC機和 PLC之間能夠進行通信。

     STEP7 的基本編程語言包括:語句表(STL)、梯形圖(LAD)和功能塊(FBD),其中,梯形圖使用非常為普遍。

    2.4.1 梯形圖
    梯形圖是在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)電路圖的基礎(chǔ)上演變而來,在形式上類似于電氣控制電路,由觸點、線圈和方框表示的功能塊等組成。梯形圖編程具有形象、直觀的特點,為廣大電氣工程技術(shù)人員熟悉、使用,特別適用于開關(guān)量邏輯控制,是 DCS的主要編程語言。

    2.4.2 語句表
    PLC的指令稱作語句,由若干條指令構(gòu)成的程序成為語句表。這種編程語言類似于計算機的匯編語言,用助記符來表示各種指令的功能,是 CPU直接執(zhí)行語言。梯形圖語言程序和其他編程語言一樣需要轉(zhuǎn)換成語句表指令后才可被 CPU執(zhí)行。由于其他的圖形語言必須遵循一些特定的規(guī)則,因此語句表語言可以實現(xiàn)一些其他圖形語言不能實現(xiàn)的功能,是 PLC編程的基本要素。

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