現場總線在煤氣凈化洗滌PLC系統中的應用
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1項目概述
我公司現有五座煉鐵高爐，每一座高爐在生產中都產生大量的高爐煤氣，但是煤氣中煙塵和焦油的含量非常高，所以不能直接用于其他生產活動，必須進行除塵。現有的煤氣除塵系統主要有洗滌塔除塵和布袋除塵。鑒于一號到四號高爐在地理位置上比較集中，并且采用相同的洗滌塔式除塵系統，又因原用電動組合式儀表控制系統已不能滿足生產的需求，所以采用集中改造原則，把這四個高爐的控制系統進行大集成，現將其改造成為西門子PROFIBUS現場總線系統。
具體改造項目包括四座高爐的煤氣洗滌塔流程和公共部分流程。系統中所有上位監控設備將全部采用研華工業用計算機，通過工業以太網集中HMI人機交互方式進行系統監控運行，下位PLC控制站也采用集中組建方式，這樣可以減少控制室數量，節省大量建筑開支。另外在現場建設現場數據采集站，通過PROFIBUS總線向PLC傳送數據，這樣可以大量減少物理布線，并且實現了遠程設備診斷。在PLC控制站上實現各個工藝流程、設備運轉之間的相互聯鎖的操作功能，提高了系統的安全性。采用了先進的控制方式和控制算法，實現了四座高爐煤氣洗滌塔液位的自動調節控制，減少了維護和操作人員的勞動強度和工作量，為這些崗位減員增效創造了條件。
2系統組成
現場總線控制系統是自動控制系統的發展方向，通過細致詳細的調查工作，并結合這四個高爐煤氣洗滌系統的實際情況，最終選擇了西門子公司的PROFIBUS-DP現場總線技術，在這套現場總線系統中，我們的控制站采用了德國西門子公司的S7-300系列PLC，數據傳輸站采用了德國西門子公司的ET200系列設備，通過上位、下位、現場三位一體的方式實現了PROFIBUP-DP現場總線系統，并且在上位監控中采用了工業以太網，對現場總線提供了強有力的輔助，大大提高了數據傳輸速度。系統整體布置簡圖如圖1所示。該系統是一種功能強大、使用方便、運行可靠的控制系統，為我們的現場生產提供了功能強大的物質基礎。
2．1控制系統的UPS電源
為了提高系統的安全性，為PLC控制系統提供不間斷電源，配置原裝EMERSON電池。這套UPS電源系統包括主副兩路220V供電和電池組，當主220V電源故障后，自動跳到電池組供電，當電池組電量耗盡后，系統又會自動跳到副220V電源。這套電源系統與原來的控制系統電源相比，給系統提供了極大的安全性，保證了凈化系統的安全連續運行，減少了不必要的停產，無形中增加了效益。
2．2上位監控系統
上位監控系統設一臺工程師站和兩臺操作員站，選用研華工業計算機，每臺計算機上裝有網絡通訊卡CP1613，它們各通過上位工業以太網總線分別與五套S7-300系統的通訊處理器CP343-1通訊口連接，工業以太網的構建主要依據一臺西門子的ESMTP80工業級別的交換機。組態軟件采用西門子的WINCC制作監控程序，WINCC是西門子公司的專用監控軟件，與硬件連接時有很好的兼容性和可靠性，通訊方便，具有很好的適配性。WINCC提供了適用于工業的圖形顯示、消息、歸檔以及報表的功能模板，高性能的過程耦合、快速的畫面更新及可靠的數據使其具有高度的適用性。
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