湖南天龙米业有限公司生产自动化监控系统

作者:本网编辑 文章来源:MM现代制造 点击数:358 发布时间:2010-08-05
——湖南省怀化面粉厂高级工程师张天堂

摘要:本文主要阐述了用光洋电子有限公司的SZ—4m可编程控制器(PLC)实现大米精加工生产线的自动控制,并对整个控制系统硬件配置和软件设计进行了介绍。

关键词:大米加工自动化

一、引言

湖南省天龙米业有限公司位于湖南省永州市祁阳县文明铺镇,公司拥有固定资产1500万元,占地面积2.5万平方米,其中建筑面积1.1万平方米。有年产3万吨和年产2万吨精米生产线各一条;年产毛糠油500吨生产线一条。2001年加工大米3.8万吨,销售收入5600万元,2002年加工大米4.5万吨,销售收入6500万元。是目前我省规模最大,档次最高的粮食加工民营企业。2002年为了满足市场对高档精制大米的需求,公司决定走用先进技术改造传统产业的发展之路,新建一条年产3万吨高档精制米生产线。工艺设备除选用国内知名粮机厂家的新设备外,还引进了日本、美国、德国的抛光机、精选 机、色选 机和包装机。生产控制系统采用国际先进的可编程控制器(PLC)和触摸屏操作界面,实现生产管理的自动化。该项目己于2002年12月20日投入运行。

二、自动监控及管理系统

2.1 系统的组成
自动监控及管理系统由计算机、触摸屏、可编程控制器(PLC)、检测传感器、电机控制中心(MCC)组成。监控系统的硬件配置见图。

2.2 控制方式
设计上从安全、可靠、方便简洁原则出发系统控制分3个层次:

2.2.1 现场控制:每台设备设置机旁开关,该开关有三档位置:
a、手头控制档:当置于手动位置时,集控中心交出该设备控制权,操作者可在机旁直接启动该设备,它主要用来单机设备调试用。
b、停止档:当置于停止位置时,该设备即不受集控中心控制,也不能手动启动,它主要在设备检修时用。
c、自动控制档:当置于自控档时,设备由集控中心自动控制。

2.2.2 集控中心自动控制:该功能为系统的主流控制方式,生产过程的控制由操作员站和PLC控制系统自动完成。

2.2.3 在触摸屏界面上设置有系统的自动—手动转换按钮,在手动状态时,只要触模某台设备,即可启动该设备,该功能主要用来系统的调试。

2.3 生产操作界面
现场生产操作界面采用日本Pro—face公司GP2000 12.1英寸彩色触摸屏,它负责处理现场与运行操作有关的人机界面,使操作员通过触摸屏实时了解现场运行状态,各种生产数据的当前值以及是否有故障报警发生,并可对工艺生产过程进行控制和调节。

触摸屏的主要功能:
a、能动态模拟显示各段工艺流程、生产报表、生产数据;
b、每幅画面都设置有操作按钮,如画面切换按钮,生产过程启/停控制按钮,报警按钮,紧急按钮等;
c、事件报警:生产过程中出现异常情况,自动报警并用文字显示故障类型,画面同时自动切画至故障所在的流程画面;
d、设备由静态到运行,画面模拟动画显示;
e、权限管理:操作员只有在开机时输入正确的登陆密码后,触摸屏才能进入运行状态。
f、打印输出班报表,月报表。
触摸屏通过电缆连结到SZ-4m的第二通信口,通信距离为30米之内。

2.4 监控计算机
监控计算机通过R232/R485适配器通过双绞线连结到SZ-4m的第一通信口,通信距离为:1400米以内,软件采用组态王5.01。监控计算机的功能包括了触摸屏全部功能外,还兼有工程师站的作用,它能对下位机(PLC)的程序进行修改、配置。为了管理的需要,充分发挥电脑的资源优势,该系统在监控计算机建立了两个数据库:
a、生产数据库:(产量、出品率、出造率、电量、吨谷电耗、流量)。
b、设备故障数据库:(设备过载、溢流、失速、仓空、仓满、故障恢复)。下位机(PLC)的生产数据和设备故障都实时记录并保存在监控计算机的数据库中,通过监控计算机可以很方便查询某年某月某时某秒的生产数据,和故障发生的时间及恢复时间,并能生成各种生产报表打印输出。
监控计算机即可远程监控,也可做为现场触摸屏的沉余设计来使用。监控计算机可与单位的局域网相连,实现数据共享。

2.5 PLC可编程控制器
根据高档精制米生产线工艺设备、传感器的数量。PLC的配置见图。主PLC采用日本光洋SZ-4m, 输入点:64 ; 输出点:48点;配置一块8路A/D模块,用来采集电子流量计模拟量。配置一块远程通信模块,用来将SZ-4m主PLC的开关量及数据传送到次PLC SZ4中。
次PLC SZ-4 输出点:60点,它主要为安装在办公大楼1400mm×2400mm的模拟屏提供开关量信号和数据。实现远程大屏面显示生产状态。

2.6 控制功能
2.6.1 工艺流程启动
工艺流程启动分工段(砻谷、碾米、抛光)进行,各工段可单独按工艺流程自动联锁启动,也可按工段由后向前自动联锁启动。各工段内工艺流程自动联锁启动,先启动相应的空压机,通风除尘系统,然后按物流逆向延时逐台启动各工艺设备。
天龙米业公司的碾米工段共配置了5台米机,其中3台砂辊米机,2台铁辊米机。在该工段中有两种组合:
a、本省稻工艺流程:
提升机4→糙米筛→流量计→升降机5→砂辊米机1→砂辊米机2→砂辊米机3→提升机6
b、东北稻谷流程
分层机→提升机4→糙米筛→砂辊米机1→流量计→E5→铁辊米机1.2→E6
为了解决不同原料时,工艺流程动态组合,我们在主画面中配置了原料选择按钮,通过原粮选择按钮控制设备的联锁启停,和触摸屏及监控计算画面的动态组合。PLC上电,首先默认是加工本省稻,设备启动按本省稻工艺流程启动,触摸屏和监控计算机显示加工本省稻的流程。如果要加工东北稻,在进入画面时按下东北稻选择按钮(本省稻、东北稻选择按钮互为连锁),则设备启动按加工东北稻流程启动,同样触摸屏和监控计算机显示加工东北稻的流程。

2.6.2 工艺流程停止
工艺流程停止有三种方式:
a、正常停止:首先关闭所有放料气动门,然后按工艺顺物流方向逐台延时自动联锁停车,最后停止除尘设备。
b、故障停止:当前端控制单元检测到设备故障时,如过载、失速,该段的放料气动门立即关闭,如果在3分钟内不能恢复故障,则停止该工段的其他设备。
c、紧急停止:系统出现紧急情况时,可通过操作界面的紧急按钮,立即停止所有运行中的设备,以保证系统和人员的安全。

2.6.3 料位器与工艺流程联锁
比重去石机、砻谷机、重力筛设备正常工作状态需要适合的物流量配合,用料位器及气动门的开度实现这一目标。当这些设备的进料斗下料位器动作时,这些设备即停运转,其他工艺设备保持工作状态,当物料达到要求高度后,重新启动这些设备运行。
在一个局部工段中,某一料仓的料满时(或者某一设备过载)该工段的放料门立即关闭,工艺流程仍保持工作状态,如果在3分钟内仍保持这种状态,将停止该工段设备的运行。如果在3分钟内,料仓料满信号取消(或者过载设备恢复正常)则放料门重新打开,设备正常运行生产。由于米厂的工艺各工段基本是串联关系,所以以上这种控制思路,在整个流程中都结合具体情况巧妙应用。

2.6.4 生产数据的采集
该系统通过二台HMP-22W流量计和二块DTM864-2脉冲电度表,将信号分别送到PLC的A/D模块和输入模块。然后通过编程将实时模拟量和脉冲量变为实时的数字量,通过累加积分运算得到如下的生产数据:
稻谷流量(公斤)/h、糙米流量(公斤)/h、出糙率% 、
班稻谷产量(吨) 、班糙米产量(吨)、月稻谷产量(吨) 、月糙米产量(吨) 、班电量(kwh)、吨稻电耗(kwh/t) 、月电量(kwh)

2.6.5 强电控制
强电控制由四块MCC柜、机旁开关、电缆、电缆桥架组成。低压电器均采用施耐德产品,对15kwh以上设备均采用Y/△降压启动。

三、结束语
该控制系统己于2003年3月8日投产用于生产现场,经过实际运行证明,系统具有设计合理、运行可靠,界面友好,操作简单、监控方便、数据共享的特点。系统的投运,大大减轻了工人的劳动强度,提高了经济效益和自动化管理水平。

参考文献:
1) SZ-4可编程控制器编程手册
2) 组态王5.01编程手册



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