施耐德PLC控制系统在邯钢邯宝焦化厂煤调湿的应用

施耐德PLC控制系统在邯钢邯宝焦化厂煤调湿的应用

安俊华1苗贵仓1王瑞宁2

1.河北省邯郸市河钢集团邯钢公司自动化部河北邯郸056000；2.河北省邯郸市邯郸中材河北邯郸056000

摘要：本文对施耐德QuantumPLC控制系统在河钢邯钢邯宝焦化厂的应用进行了介绍，对网络结构、硬件系统、软件系统等的应用进行了详细的描述。

关键词：QuantumPLC；冗余结构；CS网络控制结构；煤调湿

前言：煤调湿工艺是焦化行业一项新技术，是对焦化焦炉烟气余热回收利用的节能减排项目。河钢邯钢邯宝焦化厂煤调湿控制程序采用了施耐德Quantum系列PLC产品，下位程序开发环境为施耐德公司的UNITYPRO3.0软件开发环境。

1工艺简介

河钢邯钢邯宝焦化厂采用全沸腾流化床为核心工艺的煤调湿工艺，煤调湿工艺主要是利用焦化厂烟道废气余热，对装炉煤进行加热，使其水分由11%降低到6％左右，然后再装入焦炉的技术，为节能减排新技术，该工艺具有预热综合利用和良好经济效益等特点。其工艺主要由皮带流程控制系统、全沸腾式流化床控制系统、热风风机控制系统、排烟风机控制系统、余热加热风机控制系统、细粒回收控制系统、煤塔除尘控制系统、缓冲仓控制系统、气力输送控制系统、氮压机控制系统等部分组成。煤调湿处理规模为140t/h。

2控制系统网络结构

此控制系统以煤调湿中央控制室为中心，通过赫斯曼交换机和多模光纤等工业控制网络设备，将包括煤调湿本体、1#细粒回收、2#细粒回收、1#煤塔除尘、2#煤塔除尘、1#流化床、2#流化床、缓冲仓共计8套控制系统控制程序，9套操作站相连接，实现服务器、各个操作站、各岗位PLC控制器的通讯，并完成各岗位工艺参数的控制、监视和操作任务。其中煤调湿本体为冗余控制系统，并通过光纤连接到物理地址比较远的远程控制柜；缓冲仓PLC柜连接有远程以SIMENS200为CPU的PLC柜。

本地机柜的各个机架，通过本地站远程I/O模块，远程机架远程I/O模块，远程I/O电缆分支器和同轴电缆，使用双路网络结构进行连接。本地机架与远程机架的连接，使用两对RIO光纤中继器和双路多模光纤的网路结构进行连接。双路网络结构，大大提高了各个机架间网络的运行稳定性和安全性。

3PLC控制系统：

煤调湿本体控制系统因为其生产的连续性和重要性，控制站均采用了CPU、电源、网络冗余的硬件结构。系统的CPU采用了两个140CPU67160高端处理器，通过两个CPU的热备光纤接口、使用热备光纤将两个CPU连接，实现两个CPU互为热备运行，正常情况下，一个作为主CPU，处于运行状态，一个为辅CPU，处于热备状态，当主CPU出现故障时，热备CPU无扰切换为主CPU，保证控制系统的正常运行。机架电源采用了140CPS12420冗余电源模块，每个机架配备两块冗余电源模块，当一块电源模块出现故障时，仍然可以保证本机架的正常供电，确保各模板的运行。

主机架远程I/O模块采用140CRP93200，各个远程机架远程I/O模块采用140CRA93200。本地机柜的机架，通过远程I/O电缆分支器和同轴电缆，使用双路网络结构进行连接。本地机架与远程机架的连接，使用两对RIO光纤中继器和双路多模光纤的双网路结构进行连接。这种硬件结构，保证了各个控制站系统的CPU冗余，电源冗余和网络冗余，确保了各个控制系统在各种情况下的安全稳定运行。

1#细粒回收、2#细粒回收、1#煤塔除尘、2#煤塔除尘、1#流化床、2#流化床、缓冲仓等岗位，考虑到其对生产影响的次要性和生产的非连续性，控制系统采用了相对廉价的非冗余硬件结构。CPU采用了QuantumPLC的新型CPU模块140CPU65150，电源模块采用了140CPS11420，本地各机架的网络连接结构与煤调湿本体相同组成双路网络结构。通过CPU的RJ-45接口交换机，与煤调湿中控室的服务器和操作站实现通讯。

4编程软件系统

此控制系统下位编程软件采用了UnityproXL3.0，上位监控采用了VijeoCitect7.0。操作站的硬件环境（开发及运行机型）最低配置为Pentium4CPU3.00GHz1G的内存；软件环境为WindowsXP中文版操作系统。

上位机与CPU的通讯由上位软件VijeoCitect7.0组态的一台服务器实现，通过上位监控软件组态形成服务器-客户端（CS）网络控制结构。各个服务器和客户端均可以通过UnityproXL3.0软件，通过访问各个控制站中CPU不同的网络地址，完成编程，调试和投运任务。客户根据各个操作岗位的任务分工，建立满足本岗位需要的I/O变量，趋势变量和报警变量，并最终将各个岗位的变量集中整合到服务器中的I/O变量，趋势变量和报警变量中去，服务器中通过建立不同的IODev和对应的IP地址，完成为不同岗位的客户端分别提供数据的服务。客户端可以设置不同的监控范围和操作权限，将操作人员分为操作工、工长和工程师三个操作级别，满足不同级别的操作要求。

5煤调湿主要监控画面

煤调湿主要监控画面包括：煤调湿主画面、模拟量显示画面、设备操作画面、系统操作画面，报警画面等组成，画面之间的切换通过点击每幅画面下方相应的切换按钮即可实现。

结语：施耐德QuantumPLC控制系统在邯钢邯宝焦化煤调湿的成功应用，满足了煤调湿主工艺程序对烟气系统、热风系统等主工艺参数的显示，参数自动调节功能，系统投运以来，运行稳定，为各个工艺流程的长期安全稳定生产打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]胡寿松自动控制原理（第四版）北京：科学出版社，2001；

[2]赵文峰控制系统设计与仿真西安：西安电子科技大学出版社，2002