一 系统设计
高塔喷粉生产线包括如下几个工艺过程:
原料输送、固体配料、液体配料、料浆制备、喷雾干燥、后配料、成品计量等工序.系统设置两个控制室,一个为中控室,负责整条生产线的监控;另一个为后配料控制室,负责对后配料部分进行监控,后配料的实时数据通过PROFIBUS DP分布式I/O将瞬时流量等数据传送至中控室,同时接受中控室的给定流量.系统结构图如下:
控制站主机采用 SIMATIC S7 414-2DP, 并采用 ET200M 将现场I/O站通过 PROFIBUS DP连接到中控室,后配料电子皮带秤及流量计控制采用两台SIMATIC S7-214, 并通过CP 242-8 PROFIBUS DP处理器模板与S7 414-2DP通讯.
操作站采用台湾艾讯工控机,并安装MPI卡,系统采用 SIMATIC WINCC 组 态软件,并在其中一台操作站安装了 WINCC SERVER 软件,以实现与管理系统 的连接.
合肥利华在厂区已安装有粗缆等网络线路,由于中控室一台操作站兼用做服务器,因此,我们为其总经理(GM)、副总经理(DGM)等管理部门已予留了网络接口.
二 系统功能
洗衣粉控制系统的主要功能包括:
*原料输送联锁:
由于原料输送采用气力输送方式,我们在输送管连接部分安装有位置开关,只有当位置开关到位时,才可进行物料输送.
*固体称量
固体部分称量包括沸石、五钠、芒硝、纯碱、增白剂及胶粉等六种物料.其中, 沸石与五钠共用一个称量斗, 芒硝与纯碱共用一个称量斗, 增白剂 与胶粉共用一个称量斗,供料采用双速电机(即快、慢供电机)实现.传统的称量控制方式采用称量控制仪(如PHILIPS公司的PR1615)实现,而在本系统中,称量控制是由S7 414完成的.
称量控制原理如下:
若检测重量大于快供值,则快供电机启动,慢供电机停止;若检测重量大于慢供值且小于快供值,则慢供电机启动,快供电机停止; 若检测重量大于提前值且小于慢供值,则慢供电机停止,快供电机停止.
*液体称量
液体部分称量包括烧碱、泡花碱、水、磺酸、非离子A及非离子B等六种物料.其中, 烧碱、泡花碱和水共用一个称量斗, 磺酸用一个称量斗, 非离子A与非离子B共用一个称量斗,供料采用气动球阀实现.传统的称量控制方式采用称量控制仪(如PHILIPS公司的PR1615)实现,而在本系统中,称量控制是由S7 414完成的.
称量控制原理如下:
若检测重量大于快供值,则球阀开;若检测重量大于慢供值且小于快供值,则球阀点动开关; 若检测重量大于提前值且小于慢供值,则球阀关闭.
*料浆制备
配料锅分为A锅及B锅两个,可进行单锅或双锅交替配料,制备完成的料浆经过滤锅及暂存锅送至高压泵,然后喷入塔内干燥.在制备过程中,若发生断料或堵料等异常状况,配料周期自动暂停,恢复正常后,周期自动恢复运行.
前配料部分(包括固体称量、液体称量及料浆制备部分)可通过在配方编辑表填入相应数据,然后启动配料周期自动进行配料.
*喷雾干燥
包括尾气温度控制、沉降室压力控制、进塔料浆回流控制、脱气罐料位控制等PID控制回路,所有PID控制参数均有相应的操作面板,可对有关参数进行修改.
*后配料
后配料包括蓝粒子、纯碱、基粉、酶制剂四台电子调速皮带秤及香精、非离子两台计量泵.在中控室可通过设定总产量及各物料配比实现自动定量给料.
***联锁在系统中,考虑对关键工艺过程实现**联锁,例如,后配料系统中,有如下联锁控制:
斗提机->混合器->运输带->皮带秤及计量泵
若下游设备发生故障,自动联锁停上游设备,并发出声光报警.
控制站软件采用SIEMENS公司 SIMATIC STEP 7软件编制实现, STEP 7软 件具备硬件组态、梯形图编程、语句表编程、SCL**语言编程、CFC功能块等多种编程方式.其中,SCL**语言编程功能可实现复杂算法的编制及Know How保护措施等实用技术,本系统的自动配料功能即采用SCL语言编制,并利用PLC仿真功能在编程器上进行模拟运行,以保证系统的可靠性.
操作站采用 SIMATIC WINCC 组态软件编制,我们将操作权限分为一般人 员、操作员、维修工、工艺员、车间主管及系统工程师等不同级别,以保证系统的**性.
由于Wincc本身未提供声音报警功能,但其内嵌的C编译器可调用动态链接库函数,我们通过调用在winmm.dll库中的sndPlaySoundA函数实现了多媒体声音报警功能.
由于Wincc数据库系统采用Sybase公司的SQLanywhere数据库,并支持ODBC存取方法,通过对其运行数据库数据结构的分析,我们利用 Visual Basic 实现了对 历史 数据记录的网络查询及打印等功能,为管理人员分析数据提供了帮助. 由于采用两台操作站,因此,操作站可以相互冗余,提高了系统的可靠性.
三 结语
通过在合肥利华洗衣粉生产线上SIMATIC控制产品的成功应用,为洗涤剂集散控制开辟了新途径,在传统的控制模式,无论国内或国外的系统,只是采用PLC作为联锁控制使用,配料控制仍沿用配料控制器,给管理及维护带来难度.本系统由于采用SIEMENS公司新型控制器SIMATIC S7-400,使得系统同时具备完成复杂 程序控制及常规联锁控制能力,使得系统具有较强的技术优势及竞争力,已引起洗涤剂生产厂商的广泛关注,与此同时,我们正结合表面活性剂工艺特点及液体洗涤剂工艺特点,继续使用SIMATIC控制系统研制新的生产过程控制系统.