隨著我國自動化控制水平的不斷提高,PLC(可編程序控制器)、文本顯示器、觸摸屏已廣泛應用于各行各業,現將它們作簡單介紹,并闡述其在瑞氣公司制氮設備中的應用。
在自動化控制領域,PLC是一種重要的控制設備。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。目前,世界上有200多廠家生產幾百個品種PLC產品,例如:美國AB,德國Siemens,日本三菱、Omron,施耐德,GE等,在PLC應用方面,我國是很活躍的,應用的行業也很廣。例如鋼鐵、機械、冶金、食品、飲料、包裝、汽車、石化等行業。從結構上分,PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內存塊、電源等,這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內存、電源模塊、底板或機架,這些模塊可以按照一定規則組合配置。CPU是PLC的核心,起神經中樞的作用,每套PLC至少有一個CPU,它按PLC的系統程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數據,用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態或數據,并存入規定的寄存器中,同時,診斷電源和PLC內部電路的工作狀態和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后,從用戶程序存貯器中逐條讀取指令,經分析后再按指令規定的任務產生相應的控制信號,去指揮有關的控制電路。CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現它們之間聯系的數據、控制及狀態總線構成,CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內存主要用于存儲程序及數據,是PLC不可缺少的組成單元。CPU速度和內存容量是PLC的重要參數,它們決定著PLC的工作速度,IO數量及軟件容量等,因此限制著控制規模。
PLC系統的其它設備:
1、編程設備:編程器是PLC開發應用、監測運行、檢查維護不可缺少的器件,用于編程、對系統作一些設定、監控PLC及PLC所控制的系統的工作狀況,但它不直接參與現場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器,目前一般由計算機(運行編程軟件)充當編程器。
2、人機界面:最簡單的人機界面是指示燈、按鈕等,目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛,由計算機(運行組態軟件)充當人機界面非常普及。
3、輸入輸出設備:用于存儲用戶數據,如EPROM、EEPROM寫入器、條碼閱讀器,輸入模擬量的電位器,打印機等。目前,國內PLC市場仍以國外產品為主,瑞氣公司主要是采用德國SiemensS7-200系列,它在PLC市場領域中占有率相當高。瑞氣公司根據工藝的要求、系統控制功能特點、用戶的需要及變壓吸附和再生的技術要求,確定分子篩吸附、再生、均壓等各階段的時間,用梯形圖或指令語句方式編輯PLC控制程序,控制各階段閥門的開關狀態及有關相應的報警(如:純度、碳位報警等)。如用戶需要在線顯示、修改參數(如純度、壓力、流量、溫度、露點等)及提供預留給用戶標準信號(如電流信號:4-20mA)作DCS系統。如需要在線顯示、修改參數要增加模擬量擴展模塊與顯示部分(文本顯示器TD200或觸摸屏顯示)。碳位報警系統:當設備在長期使用過程中,吸附塔內分子篩逐漸下沉,當下沉到一定程度,PLC控制系統會發出間斷聲光報警,即提示用戶應盡快添加分子篩,但系統仍然可繼續運行,報警同時存在;這時候如果用戶繼續使用設備,分子篩繼續下沉到另一個程度,這時制氮機會自動卸壓后停機,同時發會發出連續聲光報警,此時應立即添加分子篩,否則系統拒絕工作。純度報警系統:當產品氣純度達不到預先設定純度值時,PLC控制系統會發出間斷聲光報警,并對不合格氣體進行排空(有自動排空與手動排空,根據用戶需求自選)。若不合格氣體連續排空時間超過1小時,則說明設備存在故障,不能制得合格氣體??刂葡到y會自動卸壓后停機,并發出間斷聲光報警。由于壓力、流量、溫度及露點等(電流或電壓信號)這些信號是模擬信號,因此必須通過EM231(模擬量輸入模塊)進行A/D轉換,然后通過PLC編程在TD200或觸摸屏上顯示。根據這些數據再通過PLC編程進行與預置參數進行比較,超過或低于預置值將發出報警信號。報警信息詳細內容可在TD200或觸摸屏上查找。在純化系統中通過PLC編程可以進行自動加氫控制與閉環控制;通過PLC編程對溫度進行PID控制。PID控制精度高,波動小,響應快。PID調節中,用比例環節(P)來決定基本的調節響應力度,用微分環節(D)來加速對快速變動的響應,用積分環節(I)來消除殘留誤差。對PID進行整定時,總是先調節比例環節,然后一般是調節積分環節,最后調節微分環節。
目前國內市場上使用的文本顯示器有西門子、HITECH、eView、臺達等品牌。其中西門子TD200文本顯示器最為普遍,它是所有SIMATICS7-200系列操作員界面問題的較好解決方法。TD200連接很簡單,只需用它提供的連接電纜接到CPU22X系列PPI接口上即可。不需要單獨的電源(如果TD200與S7-200系列之間距離超過2.5m,需接額外電源)。背光LCD液晶顯示(即使在逆光情況下也容易看清)。
TD200具有下列用途:
1、顯示信息---顯示最多80條信息,每條信息最多可包含4個變量。
2、在控制系統中起設定和修正參數的作用,例如:改變動作、報警等的設定值。
3、可以提供8個由用戶自定義的功能鍵。
4、提供密碼保護功能。瑞氣變壓吸附制氮、制氧設備及氮氣純化設備中,一般均配有TD200文本顯示器,它可以方便用戶進行設備運行參數、狀態查詢,并能在授權的狀況下對系統參數進行適當的修改,極大地滿足了用戶對產品操作使用簡單有效的要求。典型使用情況如下:1、顯示制氮設備換熱器出口氣體溫度,超溫時自動跳出文字報警信息。
2、氮氣低壓故障報警處理當氮氣壓力低于設定值時,文本顯示器有文字提示。一旦氮氣壓力滿足條件,系統恢復正常,并對故障報警自動復位。
3、超溫故障報警處理當系統由于硬件損壞而引起不正常的加溫,如SSR(固態繼電器),CPU繼電器的接點、熱電偶等器件的損壞而引起,這些故障須用戶特別小心注意,發現此故障應立即檢查維修。故障有指示燈閃爍報警,并有文字提示。
4、顯示設備運行的累計時間。
在工業控制領域,隨著生產方式和技術的進步,人機交流的工具已從機械的操作桿、按鈕開關和指示燈等發展到了友好的觸摸屏和信息面板等。由于人機界面(HMI)產品的應用越來越廣,HMI產品和供應商也越來越多,從技術、產品到市場等各環節看,融操作監控、數據存取、參數修改功能于一體的HMI已逐漸成為一個相對獨立的產業門類。
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