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三菱PLC在石化行业的应用
jiang_0514 发表于 2009/4/20 12:45:48 1436 查看 2 回复 [上一主题] [下一主题]
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三菱PLC在石化行业的应用
近年来，由于国际市场上石化产品的竞争日趋激烈，国内石化行业的许多厂家已开始向产品的多样化、添加剂材料和配方的高科技化迈进。我们针对石化产品生产工艺的特点，我公司与北京久思亿软件公司联合开发了计算机与QPLC的集成控制系统。
1 系统组成
计算机与QPLC集成控制系统由生产系统和非生产系统二部分组成。生产系统主要由微型机、 PLC、执行机构及现场仪表等部分组成。非生产系统主要由工艺流程模拟显示屏、质量检查系统、管理信息系统等部分组成。通过计算机与PLC集成控制系统，将润滑油厂的各生产车间、附属部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而最大限度地利用了信息资源。
2 系统功能
为满足用户提出的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：
1）.根据用户提出的技术要求，按照添加剂配方的比例精确地配制生产各种型号的石化产品，并且通过微型机和现场PLC控制系统实现整个生产过程的自动化。
2）.通过计算机软件，实现生产现场的动态监控。
3）.在现场生产中，为提高整个控制系统的精确性，在执行机构上均设计了局部反馈功能。
4）.当系统出现压力报警或油面报警时，一方面通过PLC程序实现自动停车，在控制间的操作人员可以立即听到报警信号，及时采取相应措施。
5）.在中央控制室设置了1个大屏幕模拟显示屏，在屏幕上不仅可以显示总厂所有管道线路，而且能够动态显示油的液位、流向，让高层管理人员从宏观上掌握全厂的生产状况。
3. 硬件设计
在本系统中，工业现场控制是核心，而工业现场控制主要由QPLC系统完成，所以如何合理有效地使用PLC技术就成了设计的关键。PLC的特点是控制可靠，编程简单，但程序内存不大，不能进行非常复杂的编程;而石化产品的特点是生产工艺复杂，产品型号繁多，往往1条生产线就能够生产几十种型号的产品。这就形成了一对矛盾。如果设计时采用常规的PLC控制系统，那么1条生产线就需要20几台PLC基本模块和A/D转换模块。投资巨大，为了减少投资和增强控制的可靠性，在PLC控制系统的硬件配置上进行了多项创新。
以润滑油生产线为例，在润滑油生产车间，有搅拌温度、添加剂温度、输油泵压力、油罐的液面等共计32路模拟信号需要检测。如果按常规设计，需要8块Q64AD模块。为减少投资，设计了多路开关切换电路，只用2块Q64AD模块就完成了全部功能。图2为Q64AD模块的多路开关切换示意图。
图1 Q64AD模块的多路开关切换示意图
图1中，Q64AD模块为4通道模拟量输入模块，Y0、Y1、Y2、Y3为PLC的任意输出触点。Q64AD模块的多路开关切换电路的设计实质上是通过1个多路开关控制Q64AD模块分别去完成搅拌温度检测、添加剂温度检测、输油泵压力检测及油罐液面检测4项功能，其中多路开关的4个转换触点接PLC的输出触点，由PLC编程控制。这个多路开关切换电路简单实用，而且节省了大量投资，实践证明，该电路在控制精度上完全满足用户的需要。
4. 软件设计
在计算机与PLC集成控制系统的软件设计中，也采用了许多新的设计思想。
仍以润滑油生产车间为例，按照用户提出的72种润滑油的生产工艺和技术要求，如果用常规方法编程，需要12个CPU模块。为节约投资，我们充分利用PLC的文件寄存器，用逐项查表的方法编写了1个72种润滑油的通用程序，用1个CPU模块带2台PLC功能模块的方式完成了过去需要12台PLC才能实现的功能。
5 结束语
控制系统采用了先进的系统集成的设计思想，该系统在工业现场控制方面，尤其在PLC控制方面，独树一帜，以其卓越的控制功能和良好的性能价格比，赢得了用户的广泛赞誉。
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jiang_0514 发表于 2009/4/20 12:43:59
2楼 回复本楼三菱Q-PLC在汽车涂装悬链控制中的应用
摘 要：本文介绍了三菱Q-PLC及CC-LINK总线在东风-日产襄樊工厂涂装车间悬链控制中的应用，详细说明了系统硬件构成、变频器的应用。关键词：Q-PLC CC-LINK总线 汽车悬链 变频器
一、工艺概述
东风-日产襄樊工厂涂装车间悬链全线长620米，生产节拍为55秒/台，年生产纲领为15万辆。底漆喷涂悬链由2个升降段、5个分流道岔、5个合流道岔、17个停止器、4台推车机、80台车组、5个驱动装置、5个张紧装置及其相关的牵引链条、轨道等组成。系统的上挂升降段、下挂升降段、快速输送链、低速装配链、库存链、空吊具返回链、空吊具储存链以及修理线等设备共同完成的TEANA汽车车体底漆喷涂的上挂、下挂、快速输送、慢速电泳、修理、储存等任务。系统运行线路图见附图1。
底漆喷涂悬链将汽车车体低速工艺链组合其中，底漆电泳部分的速度可以调节，以适应不同批量（或产量）的生产节拍安排;车体整机输送悬链中设有中间储存库，可以根据整车电泳线的需求，选择需要的整车输送到面漆线，以满足整车同步喷涂的需要。
上、下挂车升降段动作过程相同。小车驶入升降段内，升降段活动安全网打开，升降段高速下降。当接近下降到位时，变慢速下降，下降到位时升降段停止。按动悬挂按钮盒上的“升/降”按钮，人工点动操作升降段升降，以便于工人对位上下料。待上下料完毕，工人按“升”按钮，升降段先慢速上升，然后自动快速上升（此时工人可放开按下的按钮）。当接近升到位时，升降段变慢速上升，上升到位升降段停止，活动安全网自动关闭。
二、控制方案的确定底漆喷涂悬链自动化程度高，逻辑关系复杂，控制要求可靠。在悬链线路的合流、分流道岔附近分散地布置有大量接近开关、行程开关等传感器，每个停止器都设置有手动操作按钮。若采用传统并行敷设电缆的方法，会提高安装费用，降低控制系统的可靠性。因此，传统的控制方法已不能满足输送悬链的工艺要求。
融合控制与信息处理的Q-PLC及CC-LINK（CONTROL AND COMMUNICATION LINK）总线能很好地处理悬链电控设计中碰到的难题。该总线是一种省配线、信息化的网络，具备有实时性、分散控制、与智能设备通信以及RAS（RELIABILITY AVAILABILITY SERVICEABILITY）等功能。同时它还具有以下明显的优点。
组态简单：仅需要在参数表中设置相关的参数便可以完成系统的组态工作，以及数据刷新映射关系;接线简单：仅需要将3芯屏蔽电缆按照DA、DB、DG对应连接，另外接好屏蔽线和终端电阻，CC-LINK系统接线便完成了;
设置简单：系统只需要对每一个站的站号、通信速率及相关信息进行设置，接通电源，CC-LINK便开始数据链接;
维护简单：由于CC-Link的卓越性能，和丰富的RAS功能，为CC-Link的维护方便性和运行可靠性提供了强有力的保证。其监视和自检测功能使CC-Link系统的维护和故障后恢复系统变得方便和简单。
三、控制系统的硬件配置
控制系统主要采用了三菱CC-LINK总线模块QJ61BT11，CPU为Q02H。主基板上安装有1块QX40输入模块，5块QY10晶体管输出模块，主要用来控制上、下挂点升降段的2台FR-A540-5.5CH变频器及慢速装配链的1台FR-A540-3.7CH变频器。安装于悬链钢结构轨道沿线的CC-LINK远程I/O站共有35个，10块AJ65SBTB1-8D，12块AJ65SBTB1-16D，4块AJ65SBTB1-32D，6块AJ65BTB2-16，2块AJ65SBTB1-8T，1块AJ65SBTB1-16T。CC-LINK远程I/O站安装于现场控制箱或按钮站内。控制系统的硬件配置图见附图2。
四、应用体会1） 甲方工厂电网电压昼夜波动较大，到了深夜电网的电压竟高达420V，造成电机电流增大，发热严重，甚至被烧毁。利用三菱变频器Pr19的功能，将变频器的输出电压限定在380V，，降低了电机的运行电流，同时有效地解决了电机的发热问题。
2） 为保证发动机输送悬链的平稳运行，要求升降段输送机上升到位后能与悬链系统精确对位，三菱变频器Pr270的挡块定位功能，能满足这一要求。电机机械制动时，电机输出的恒转矩使负载与机械抱闸紧密接触，消除了升降段输送机垂直运行时易发生的振动。
3） 减小变频器运行时的PWM频率，将有效的降低变频器产生的噪音，能有效地减小多台变频器同时工作对控制系统的干扰。
4）现象：重车有时不去下料点，而是从空吊具返回线返回到上料点升降段，极易撞坏存放在提升机下发动机装配线上的发动机。
分析：检测小车上是否装载发动机的继电器用的是M，没有停电记忆功能。当控制系统检测到小车上装载有发动机时，如果恰巧碰到系统急停或系统停电，造成控制系统记忆丢失，因而，小车走空吊具返回线，回到上料点。
解决方法：将继电器M改为具有停电记忆功能锁存继电器L，即使系统急停或停电，系统仍然能记住小车上有发动机而走向下料点。
5）现象：停止器T22打开后，小车还没离开，T21就放车，造成小车在T22处堆车。
分析：原程序T21-T22间有车这一连锁条件的解除是通过T22停止器打开（Y164）实现的，尽管PLC已经输出T22停止器打开，但是由于小车有等待推头的延迟时间，此时仍然停在原处，而T21此时已放车，造成系统在T22处堆车。
解决方法：将T21-T22间有车这一连锁条件的解除通过T22无占位实现，即T22的小车已离开，这样确保T22小车已被推杆链的推头带走，T21才打开放行，从而解决小车在T22处堆车的问题。
6）现象：空车返回线满线时，T9停止器仍然打开将空小车往空车返回线放行，造成系统停机。
分析：程序中T9打开的条件有2个，弯道时T18不满位或直道时T10不满位，由于系统打道岔有延迟，虽然T18满位不满足打开的条件，但是T10未满位，从而导致T9仍然可以打开。
解决方法：在T9打开的程序中串入PLC输出8Y打弯道、打直道的常闭点，这样避免了8Y道岔动作过程中造成的T9误打开。
7）现象：提升机偶尔出现突然往下掉落的现象，容易发生伤人的安全事故。
分析：由于各种突发的原因，变频器偶尔出现故障，此时变频器已停止输出，但是抱闸仍然打开，造成提升机往下掉。
解决办法：程序中在抱闸给电回路中串入变频器故障的常开触点，一旦变频器故障，抱闸失电，将提升机抱死。
8） 全线CC-LINK电缆长度超过500米，但不到600米，因此将系统的传送速率设定为625Kbps。本系统仅包括主站和远程I/O站，因而系统采用远程I/O网络模式，在此模式中，系统执行高速循环传送，可以缩短链接扫描时间。
五、结束语
该悬链系统自2005年元月调试成功以来，系统一直运行稳定可靠，达到了系统设计的生产纲领。Q-PLC及CC-LINK总线系统作为一种廉价稳定的PLC+总线系统，必将越来越多地应用在中国的汽车行业。
引用 jiang_0514 2009/4/20 12:43:59 发表于2楼的内容
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jiang_0514 发表于 2009/4/20 12:45:48
三菱Q系列PLC在间隙式混凝土搅拌站中的运用3楼 回复本楼
1.公司介绍：成都新筑路桥机械股份有限公司地处中国西南政治经济文化中心-成都市，是从事路面机械、桥梁构件及混凝士搅拌设备设计、制造的专业企业;历史悠久。 公司占地面积五百多亩，下属有目前国内规模最大的摊铺机生产制造厂，桥梁构件伸缩缝生产制造厂，以及橡胶支座生产厂等。固定资产规模一亿九千万元。本公司生产的产品多次通过国家权威机构的检测并获得多项专利证书。其研制生产的摊铺机属国家级重点新产品开发项目，受到众多专家学者的好评。 公司具有众多的工程技术人员，有较强的科研及开发能力;并与国内西南交大、西安公路学院等大专院校和科研设计机构有着广泛的合作关系，实现了产学研一体化。产品的科研-设计-制造水平已达到相当的高度，具备了生产一代、储备一代、研发一代的能力。本公司所生产的各种产品分布在全国各地，并已广泛应用于公路、铁路、机场、水利及市政各项工程中，受到各界的好评。曾被中国质量管理协会、全国用户委员会、四川省质量管理协会等授予"全国用户满意产品"和"质量管理先进单位"称号;获四川省名牌产品称号。
2.设备说明：
HZS间隙式混泥土搅拌设备自动控制系统是HZS型间隙式混泥土搅拌设备的核心控制部件，系统是由上位控制计算机单元，可编程控制器三菱Q00CPU，以及配料，称料控制仪表CB920X组成的分布计算机控制系统。系统能够完成各个工作环节的工作状态控制;系统的启动/停止，及故障的连锁控制;物料配方的管理，上传和下载;异常工作情况下的监控，故障解除和对电动装置的保护控制。
该配料计量系统通过固定落差、动态逐次逼近、脉冲精称等控制方法来提高物料的精度。计算机控制系统可以在管理计算机操作界面上设配料生产过程中所需的各项参数，完成对各单元的初始化设置，系统启动后，测量并显示工作过程中的各项参数，对异常情况给以警告。同时配合控制柜面板上的元器件及监控仪表，可及时切换手/自动状态，修改各项工作参数，达到最优化的工作环境。还可以完成工作过程数据的存储,以及生产报表的打印功能。HZS60型混泥土搅拌设备在自动控制系统的支持下可以实现灵活的操作和更加直观全面的自动化生产。
3.系统配置图：
HZS60自动控制系统是由上位控制计算机，面板功能接口，信号适调接口，信号转换接口，功率转换接口以及可编程控制器PLC组成。单元之间利用标准RS232串行口进行通讯，使之成为一套完整的系统。控制系统采用集中方式对拌和设备的主要工作单元进行直接控制，各模拟信号通过CB920X输入中央控制单元，开关量信号和控制输出信均通过可编程控制器PLC与上位控制计算单元相连接。上位控制计算机还提供生产管理功能和一套屏幕操作界面。
系统组成及功能如下:（可参照系统配置图）
可编程控制器：选用三菱Q系列PLC，此类型PLC比同类型产品具有高水平的应用性和灵活的扩展性能，并且支持目前流行的开放式网络CC-LINK、PROFIBUS-DP和DEVICENET，为以后的性能提升留下广阔的空间。
物料计量控制单元：选用CB920X-10称重仪表，支持通用的电阻应变片式传感器，内部集成算法，能达到准确的物料计量。同时支持四种物料的配比，通过累计方式自动分批称量，允许手动强制补料。CB920通过RS485/RS232与PLC通讯，进行配方的对写和存储，并且与PLC配合实现最佳的配料方案。
上位计算机管理单元：它通过中央控制单元来管理各单元的工作，为用户提供可操作的人机界面，存储配料清单，与PLC用RS232串行通讯口进行数据监控，接收各单元传送的异常信号，向用户发出报警信号和处理措施，按年、月、日、时统计班次生产资料，以表格形式打印并将数据存盘。
辅助设备控制单元：采用可编程控制器PLC的DC电压输入电压作为开关量信号适调和光电隔离环节，采用继电器输出单元作为开关量输出的功率放大和隔离环节，中央控制单元通过通讯口来控制其工作方式。
动力配电控制单元:选用优质的施耐德电器元件：空气断路器，接触器，继电器，以及电机软启动软停止单元，确保精密控制仪表和电动执行装置的安全，对各负载之路出现的过流，短路和欠压等情况进行监控，同时各支路设置跳闸反馈保护。
4.控制模式：
该套控制系统分为控制台手动、控制台自动（REMOTE），及上位机自动（LOCAL）三种操作模式。第一种操作模式主要用在可编程控制器和上位机均不能正常工作的状态下，而后两种操作则依赖于配料控制器、PLC和上位计算机之间的协调工作和正常运行。
5.调试体会：
该套控制系统在调试期间因为是单机系统，基本没有遇见较大的问题。设备的运行情况良好，与其他设备之间的通讯稳定，完全能满足现场的生产稳定性要求。
6. 用户反馈：
经过近两年的运行，在诸多恶劣的工作环境中运行，此系统未出现任何故障，充分体现场了三菱产品的高度可靠性，得到了用户的高度好评。
引用 jiang_0514 2009/4/20 12:45:48 发表于3楼的内容
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