化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
淺析DCS控制系統(tǒng)在粉倉(cāng)溫度測(cè)量以及新增溫度變送器新技巧
閱讀：2163 發(fā)布時(shí)間：2020-3-24模擬一種煤炭料倉(cāng)溫度的監(jiān)控作為操作物體，介紹了基于S80-700DCS的擴(kuò)容及溫變控制系統(tǒng),，針對(duì)新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點(diǎn)位的情況，通過對(duì)新增模塊根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選型,、添加硬件組態(tài),、重新編寫控制程序、底層溫度變送器的選型,、組態(tài)程序及畫面的更改等步驟,，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新增溫變的實(shí)時(shí)監(jiān)控,。
引言
自動(dòng)控制是能自動(dòng)調(diào)節(jié)及檢測(cè)加工的機(jī)器設(shè)備及儀表，按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行作業(yè)的技術(shù)措施,。其目的在于增加產(chǎn)量,、提高質(zhì)量、降低成本和勞動(dòng)強(qiáng)度,、保障生產(chǎn)安全等,。為了加強(qiáng)儲(chǔ)煤料倉(cāng)溫度的監(jiān)控，防止溫度過高引起的自燃,，特為儲(chǔ)煤料倉(cāng)新增溫度變送器,，并在控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫面上新增報(bào)警等設(shè)置，為安全生產(chǎn)提供可靠保證,。
1 設(shè)計(jì)思路
經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)地觀察與研究發(fā)現(xiàn),，儲(chǔ)煤料倉(cāng)里的煤由于空間密閉、通風(fēng)條件不好,，很容易發(fā)生自燃,，針對(duì)上述情況，為料倉(cāng)設(shè)計(jì)新增溫度變送器,，實(shí)時(shí)監(jiān)控出料料倉(cāng)溫度,，防止出料溫度高，堆積后發(fā)生自燃的情況,。由于現(xiàn)新增溫度的控制系統(tǒng)無空余的模擬量點(diǎn)位,，在原有的控制系統(tǒng)上擴(kuò)容并新增溫變程序以及畫面。
2 設(shè)計(jì)內(nèi)容
2.1 新建內(nèi)容
1）給料倉(cāng)的中部以及下部開孔安裝溫度變送器,。
2）原系統(tǒng)無空余模擬量點(diǎn)位,，新增模塊 6ES7331- 7KF02- 0AB0 兩個(gè)并添加硬件組態(tài)和編寫800控制程序。
3）新增安全柵以及系統(tǒng)接線工作,。
4）添加組態(tài)畫面以及報(bào)警,。
2.2 新建實(shí)施步驟
2.2.1 場(chǎng)溫度變送器的選型安裝以及系統(tǒng)接線
溫度傳感器按其傳感器材料及元件特性分為熱電偶和熱電阻兩類，是一種能夠把所感受到的溫度轉(zhuǎn)換為所需輸出信號(hào)的檢測(cè)裝置,。在所有類型的溫度傳感器中,，由于熱電偶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝不復(fù)雜,，使用比較方便,，測(cè)量范圍寬，同時(shí)還具有比較高的準(zhǔn)確度,。所以在環(huán)境比較惡劣的加熱爐系統(tǒng)中,，常選用熱電偶作為溫度檢測(cè)裝置，能夠更好地反應(yīng)出溫度變化,。
2.2.2 熱電偶工作原理
熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,，當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),，回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)———熱電動(dòng)勢(shì),，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)（Seebeck effect）[1],。兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端,，溫度較低的一端為自由端,，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。
2.2.3 熱電偶分類
常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶兩大類,。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶按其分度號(hào)分為 S,、 B、E,、K,、R、J,、T 七種類型,。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，溫度變送器采用型號(hào)為WRN- 240G的熱電偶,，測(cè)量范圍：0~1 200℃,；分度號(hào)為 K 型。現(xiàn)場(chǎng)溫度變送器為法蘭盤式安裝,，所以在料倉(cāng)中下部以及下部焊接相應(yīng)的對(duì)接法蘭,，安裝溫度變送器。把信號(hào)線放入控制室內(nèi),，通過兩入兩出安全柵接入系統(tǒng),，以防止現(xiàn)場(chǎng)有大電流信號(hào)對(duì)控制系統(tǒng)造 成 沖 擊 。 并在導(dǎo)軌上安 裝新增的 6ES7331- 7KF02- 0AB0 模塊兩個(gè),，調(diào)節(jié)量程卡為 C 型,。
2.3 dcs的選型
通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的分析，本設(shè)計(jì)選擇西門子S80-700DCS 系列的DCS,。根據(jù)本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制要求我們選用的 CPU為帶有 DP 口的 315- 2DP CPU,，它具有 48 kB的 RAM，80 kB的裝載存儲(chǔ)器,，而且其可以擴(kuò)展的存儲(chǔ)容量達(dá)到 512 kB,，可以擴(kuò)展 1 024 點(diǎn)的數(shù)字量或者 128 點(diǎn)的模擬量[2]。
S80-700DCS CPU模塊有以下類型 CPU313,、CPU314,、CPU315/315- 2DP、CPU318- 2DP 等不同的 CPU可以去選擇,。編程梯形圖可以使用 LAD,、FBD或 STL 進(jìn)行編程所需的程序。
2.4 硬件組態(tài)以及改編程序
STEP7 是用于西門子可編程控制器組態(tài)和編程的一個(gè)編程軟件,，它用于 SIMATIC S7,、C7 和基于 PC的 WinAC中，其基本功能包括：硬件和參數(shù)的設(shè)置,、硬件組態(tài),、編程、啟動(dòng)和維護(hù),、運(yùn)行和診斷功能等[3],。STEP7 利用項(xiàng)目來管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的軟硬件，用 SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理,，可以很方便地瀏覽 SIMATIC S7,、M7 、C7 和 WinAC 的數(shù)據(jù),。實(shí)現(xiàn)各種功能所需的 SIMATIC軟件工具都集成在 STEP7 中,。
本設(shè)計(jì)是利用 的 PLC對(duì)加熱爐系統(tǒng)進(jìn)行控制的，當(dāng) PC機(jī)上安裝好 STEP7 軟件后,，需要對(duì)它進(jìn)行設(shè)置,。其中不能忽略的是要對(duì) PC機(jī)的接口參數(shù)進(jìn)行正確的設(shè)置，以保證 PC機(jī)和 PLC之間能夠進(jìn)行通信,。
STEP7 的基本編程語言包括：語句表（STL）,、梯形圖（LAD）和功能塊（FBD），其中,，梯形圖使用非常為普遍,。
2.4.1 梯形圖
梯形圖是在傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)電路圖的基礎(chǔ)上演變而來，在形式上類似于電氣控制電路,，由觸點(diǎn),、線圈和方框表示的功能塊等組成。梯形圖編程具有形象,、直觀的特點(diǎn),，為廣大電氣工程技術(shù)人員熟悉、使用,，特別適用于開關(guān)量邏輯控制,，是 DCS的主要編程語言。
2.4.2 語句表
PLC的指令稱作語句,，由若干條指令構(gòu)成的程序成為語句表,。這種編程語言類似于計(jì)算機(jī)的匯編語言，用助記符來表示各種指令的功能,，是 CPU直接執(zhí)行語言,。梯形圖語言程序和其他編程語言一樣需要轉(zhuǎn)換成語句表指令后才可被 CPU執(zhí)行,。由于其他的圖形語言必須遵循一些特定的規(guī)則，因此語句表語言可以實(shí)現(xiàn)一些其他圖形語言不能實(shí)現(xiàn)的功能,，是 PLC編程的基本要素,。