SIMATIC控制系統在洗滌劑生產線上的實踐與應用

本文所論述的洗滌劑生產線集散控制系統是我們近年來主要針對高塔噴粉工藝生產線設計實施的以SIMATIC控制系統為基礎的集散控制系統,系統主機采用SIEMENS公司SIMATIC S7 414-2DP作為控制站主機,并采用PROFIBUS DP分 布式I/O將現場I/O站與控制站連接起來,HMI系統采用SIMATIC WINCC V4.01, 并利用3DS等三維圖形制作工具繪制出三維動態工藝流程圖.系統采用客戶機/服務器模式,使得現場操作站既完成現場操作功能,同時又作為服務器供管理人員查看現場生產狀況.該系統在合肥利華10萬噸洗衣粉擴產改造工程中得到應用,并于1999年3月17日正式投運,系統一直穩定運行,配料精度高,設備聯鎖保護合理,受到廠方的一致好評,本文主要以合肥利華為例,介紹SIMATIC控制系統在洗滌劑生產線上的實踐與應用.

　一 系統設計
高塔噴粉生產線包括如下幾個工藝過程:
原料輸送、固體配料、液體配料、料漿制備、噴霧干燥、后配料、成品計量等工序.系統設置兩個控制室,一個為中控室,負責整條生產線的監控;另一個為后配料控制室,負責對后配料部分進行監控,后配料的實時數據通過PROFIBUS DP分布式I/O將瞬時流量等數據傳送至中控室,同時接受中控室的給定流量.



控制站主機采用 SIMATIC S7 414-2DP, 并采用 ET200M 將現場I/O站通過 PROFIBUS DP連接到中控室,后配料電子皮帶秤及流量計控制采用兩臺SIMATIC S7-214, 并通過CP 242-8 PROFIBUS DP處理器模板與S7 414-2DP通訊.
　　
操作站采用臺灣艾訊工控機,并安裝MPI卡,系統采用 SIMATIC WINCC 組 態軟件,并在其中一臺操作站安裝了 WINCC SERVER 軟件,以實現與管理系統 的連接.
　　
合肥利華在廠區已安裝有粗纜等網絡線路,由于中控室一臺操作站兼用做服務器,因此,我們為其總經理(GM)、副總經理(DGM)等管理部門已予留了網絡接口.
　　
二 系統功能
洗衣粉控制系統的主要功能包括:
　　
*原料輸送聯鎖:
由于原料輸送采用氣力輸送方式,我們在輸送管連接部分安裝有位置開關,只有當位置開關到位時,才可進行物料輸送.

*固體稱量
固體部分稱量包括沸石、五鈉、芒硝、純堿、增白劑及膠粉等六種物料.其中, 沸石與五鈉共用一個稱量斗, 芒硝與純堿共用一個稱量斗, 增白劑 與膠粉共用一個稱量斗,供料采用雙速電機(即快、慢供電機)實現.傳統的稱量控制方式采用稱量控制儀(如PHILIPS公司的PR1615)實現,而在本系統中,稱量控制是由S7 414完成的.

稱量控制原理如下:
若檢測重量大于快供值,則快供電機啟動,慢供電機停止;若檢測重量大于慢供值且小于快供值,則慢供電機啟動,快供電機停止; 若檢測重量大于提前值且小于慢供值,則慢供電機停止,快供電機停止.

*液體稱量
液體部分稱量包括燒堿、泡花堿、水、磺酸、非離子A及非離子B等六種物料.其中, 燒堿、泡花堿和水共用一個稱量斗, 磺酸用一個稱量斗, 非離子A與非離子B共用一個稱量斗,供料采用氣動球閥實現.傳統的稱量控制方式采用稱量控制儀(如PHILIPS公司的PR1615)實現,而在本系統中,稱量控制是由S7 414完成的.

稱量控制原理如下:
若檢測重量大于快供值,則球閥開;若檢測重量大于慢供值且小于快供值,則球閥點動開關; 若檢測重量大于提前值且小于慢供值,則球閥關閉.

*料漿制備
配料鍋分為A鍋及B鍋兩個,可進行單鍋或雙鍋交替配料,制備完成的料漿經過濾鍋及暫存鍋送至高壓泵,然后噴入塔內干燥.在制備過程中,若發生斷料或堵料等異常狀況,配料周期自動暫停,恢復正常后,周期自動恢復運行.

前配料部分(包括固體稱量、液體稱量及料漿制備部分)可通過在配方編輯表填入相應數據,然后啟動配料周期自動進行配料.

*噴霧干燥
包括尾氣溫度控制、沉降室壓力控制、進塔料漿回流控制、脫氣罐料位控制等PID控制回路,所有PID控制參數均有相應的操作面板,可對有關參數進行修改.

*后配料
后配料包括藍粒子、純堿、基粉、酶制劑四臺電子調速皮帶秤及香精、非離子兩臺計量泵.在中控室可通過設定總產量及各物料配比實現自動定量給料.

*安全聯鎖在系統中,考慮對關鍵工藝過程實現安全聯鎖,例如,后配料系統中,有如下聯鎖控制:
斗提機->混合器->運輸帶->皮帶秤及計量泵
若下游設備發生故障,自動聯鎖停上游設備,并發出聲光報警.

控制站軟件采用SIEMENS公司 SIMATIC STEP 7軟件編制實現, STEP 7軟 件具備硬件組態、梯形圖編程、語句表編程、SCL高級語言編程、CFC功能塊等多種編程方式.其中,SCL高級語言編程功能可實現復雜算法的編制及Know How保護措施等實用技術,本系統的自動配料功能即采用SCL語言編制,并利用PLC仿真功能在編程器上進行模擬運行,以保證系統的可靠性.

操作站采用 SIMATIC WINCC 組態軟件編制,我們將操作權限分為一般人 員、操作員、維修工、工藝員、車間主管及系統工程師等不同級別,以保證系統的安全性.

由于Wincc本身未提供聲音報警功能,但其內嵌的C編譯器可調用動態鏈接庫函數,我們通過調用在winmm.dll庫中的sndPlaySoundA函數實現了多媒體聲音報警功能.

由于Wincc數據庫系統采用Sybase公司的SQLanywhere數據庫,并支持ODBC存取方法,通過對其運行數據庫數據結構的分析,我們利用 Visual Basic 實現了對 歷史 數據記錄的網絡查詢及打印等功能,為管理人員分析數據提供了幫助. 由于采用兩臺操作站,因此,操作站可以相互冗余,提高了系統的可靠性.
　　
三 結語

通過在合肥利華洗衣粉生產線上SIMATIC控制產品的成功應用,為洗滌劑集散控制開辟了新途徑,在傳統的控制模式,無論國內或國外的系統,只是采用PLC作為聯鎖控制使用,配料控制仍沿用配料控制器,給管理及維護帶來難度.本系統由于采用SIEMENS公司新型控制器SIMATIC S7-400,使得系統同時具備完成復雜 程序控制及常規聯鎖控制能力,使得系統具有較強的技術優勢及競爭力,已引起洗滌劑生產廠商的廣泛關注,與此同時,我們正結合表面活性劑工藝特點及液體洗滌劑工藝特點,繼續使用SIMATIC控制系統研制新的生產過程控制系統.