固体输送泵接入充填站DCS系统的实现.pdf
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1、 224 1 概况介绍中色非洲矿业有限公司谦比希铜矿主西矿体充填站采用膏体充填,使用德国普茨迈斯特输送泵作为充填膏体的输送设备。输送泵主要分为两部分,一是液压站部分,一是泵体部分。液压站部分正常运行,泵体部分才能正常运行。电气控制部分采用西门子S7-314 2C作为控制CPU。充 填 站 初 期 设 计 时 采 用 了 DCS 系 统,并 采 用WINCC 软件专门设计了人机界面,达到集中控制的目的。但是输送泵因为种种原因,未能接入该 DCS 系统中。操作时必须由操作人员到输送泵旁通过触摸屏操作,造成操作不便,影响了生产效率。如果将输送泵接入 DCS 系统,应该实现:液压站和泵体部分可以被远端
2、启停;液压站的油温,液压,油位可以直接显示被监控;泵体部分可以速比可以调节;同时还应该在 WINCC 人机界面内补充新增输送泵这一部分示意界面和对应的操作界面。本文将以解决这一问题为目标,全面阐叙设计思路及实施过程。2 物理连接输送泵采用的 S7-314 2C CPU 具备两个接口,一个MPI 接口,一个 DP 接口。MPI 接口用于触摸屏通信,作为本地操作载体。DP 接口用于和其他系统组态和通信所用。充填站 DCS 系统采用 315-2 PN/DP 作为 CPU,该 CPU 具有一个 DP 接口和一个 RJ-45 接口。理论上使用 RJ-45 接口,采用 TCP/IP 协议通信为最佳通信方式
3、。但由于输送泵的通信接口限制,只能选择 DP 接口采用 Profibus 协议的连接方式。Profibus 协议仅支持串联连接方式,除了输送泵,固体输送泵接入充填站DCS系统的实现吕宙(中色非洲矿业有限公司,赞比亚基特韦 22592)摘 要:当前电气自动化技术日新月异,如果使用传统的继电器式控制符合初中级需求,那么高级应用需求必然需要掌握自动化编程、通信、人机界面设计等一系列先进控制技术。针对普茨迈斯特(Putzmeister)固体输送泵如何接入充填站 DCS 系统的问题,从物理连接、硬件组态、软件逻辑编程、WINCC 人机界面 4 个方面系统阐述了设计思路及设计过程,实现了西门子 PLC 之
4、间智能主从之间的通讯,并经过实际操作和调试,确实达到了设计目标,解决了实际存在的问题,大幅提高了充填站作业效率,使操作人员更加易于掌握输送泵设备状态,更加易于对生产状况进行调整,实现一定程度经济效益。本文内容符合当前自动化控制技术解决问题的主要流程,其解决问题的思路与经验,适用于其他环境下解决问题的参考及借鉴。关键词:电气自动化;DCS 系统;WINCC 人机界面图1 物理连接示意图 225 还有另外一台设备也通过 DP 接口接入 DCS 系统内。这里我们称呼 DCS PLC 为主站,已经接入的设备 PLC 为1 号从站,输送泵 PLC 为 2 号从站。现在再接入 2 号从站,即三台设备 PL
5、C 通过 DP 接口连接在一起。物理连接示意图如图 1。示意图从左到右依次为主站、1 号从站和 2 号从站。从 CPU 组织架构上看,由主站开始,经过 1 号从站,到 2 号从站截止。因为物理连线为串联连接,所以任何一个站点做主站都可以,并不会有主从区别。主从的设置在硬件组态里区分。另外注意 DP 接头在起始和结束终端,必须投入终端电阻。由示意图可见,起始和结束端的终端电阻开关都在“ON”状态,而中间的接头电阻开关在“OFF”状态。3 硬件组态物理连接之后,需要对新加入的设备进行必要的硬件组态。因为是 PLC 与 PLC 间互相通信,必须设立对应的主从关系。DCS PLC 负责采集所有设备状态
6、,所以此 PLC 应为主 PLC,而其他设备应为从 PLC。常见 CPU 组态应有 2 种方法:(1)下载每个 CPU 的 GSD 文件,按实际 CPU 进行组态;(2)不下载 CPU 的 GSD 文件,按照通用 CPU 模板进行组态。本文中主站和 1 号从站已采用了第二种方法进行组态,为了保证 2 号从站添加组态不影响 1 号从站的运行,所以继续采用第 2 种组态方法。组态时应依照先从站再主站的原则,所以首先对2号从站进行设置。使用编程电缆在STEP 7软件内读取当前主站和1号从站的DP地址,区别11和12。因为主站和第一从站已经使用11和12,DP站号只要不超过32,其他任意数字都可以,这
7、里将 2 号从站 DP 地址设置为 14。其他的参数设置按照传输率一致、诊断接口一致原则即可。需要注意的是从站的 IO 组态。因为是智能从站,每套 CPU 的 IO 彼此独立,所以需要建议 IO 的对应关系表。按照厂家提供的 IO 表,可以得知该输送泵本地IO 一共使用 24 位数字量,4 个整数字处理模拟量。所以在对应关系表中,需要分配一部分 IO 用于主从站的通信。这里起始由地址位 100 开始,设置长度为 16 个字节,足够用于主从站通信。完成从站设置之后,需要设置主站。因为采用了通用 CPU 模板进行组态,这样的组态状态下从站的地址写入之后无法再次被读取。所以需要单独为硬件组态建立图2
8、 2号从站IO表示意图一个项目。如果不这样建立新项目,硬件组态无法通过编译,即使从 PLC 上载的项目文件也无法逆写入,关键问题就在于通用模块无法保存组态时写入 DP 地址,虽然把主 PLC 的地址写入,但是从站地址在组态写入之前没有通信状态,是无法写入从站 PLC 并保存下来的。新建项目,并插入 3 台 CPU,分别对应实际的三台PLC。为了保证状态一致,可以把三个 PLC 项目全部复制到这个项目内。之后,只需要在主站的 CPU 内建立硬件组态即可。图3 重建硬件组态建立硬件组态如图 4 所示,在该组态下,必须将两个从站的 DP 地址指定,才可以使该组态通过系统编译。否则系统始终会判断从站
9、DP 地址不存在而无法编译成功。图4 编译成功后的硬件组态硬件组态时的本地地址和伙伴地址对应关系是最难以理解情况。从站是被应用站点,默认其所有地址不变,226 主站是设计站点,所有地址可以自由调整变化。按照这个原则举例如下:从站输入 I100 和输出 Q100 都被提前定义,不能变化;主站必然有同等长度的 IO 与其对应。可以选取地址位一致的 Q100 和 I100 与其对应,也可以选取地址位不同的 Q20 和 I20 与其对应。对应的原则应该遵守以下 3 点:(1)对应地址长度一致;(2)主站选取地址不能被重复使用或是超过主站范围;(3)输出 I 对应输出 Q,输出 Q 对应输入 I。参照
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