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基于罗克韦尔FlexLogix的焦炉装煤车计量监控系统的设计与实现_图文

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基 于罗 克 韦 尔 F x o i l L gx的焦 炉 装煤 车 计 量 监 控 系统 的 设计 与 实 现  e

基于罗克韦尔 F x o   l L gx的焦炉装煤车计量监控  e i 系统的设计与实现 
De i n a d R aia in o  eghn   sg   n   e l t   fW i ig Mo i r g S se f r Co e z o nt i   y t m  o   k   o n Ov n T a Ba e  o  R c wel lxo i e   r m  s d n o k l e lgx  F  

钟   华  ( 上海 大和衡 器有 限公 司 , 上海 2 10 ) 0 2 1 
摘  要  通 过 对 焦 炉 炼 焦 生产 工 艺 分析 ,应 用 罗克 韦 尔 L gx 自动 化 平 台技 术 实现 了整 个 装煤 车计 量 过 程 的 全 自动监 控 和 生  oi

产 数 据 的 记 录 统计 , 足 了焦 妒 生 产 高质 量 冶金 焦的 需要 , 满 系统 的投 用提 高 了企 业 的 自动 化 水 平 和 生 产 效 率 , 降低 了煤 耗 

和 管理 成本 , 实 际运 行 中取 得 了很 好 的 效 果 。 在  
关键 词 : 煤 车 , 量 ,o i 台 , o t le 装 计 Lg x平 C no t rN  
Ab ta t s rc 

T s ape ito ce  t a t hncs on tu  m a f t e f okn  pln ,ppl t h ol y f hi  p r nr du s h t ec i  c s re nuacur o c ig a ta y ec n og  o ROCKW E  L x a — LL ogi plt 

f r   e le   o t e a t ma i weg ig o  r m f rs p riin a d sait swhc   e  e n s o  o ig f rmealr y o ms r ai s t  h   uo t   i hn   ft   o   u e vs   n   tt i , ih me t d ma d   f c k  o   t l g   z c a o sc n u i hg   u l a d r i   uo t n lv la d p o u t n e iin y o   l t e u e a u to   o ld w   n   n g me t n i h q a i n   as a t mai  e e n   r d ci   fce c   f pa , d c   mo n  fc a o n a d ma a e n    t y, e o   o nr  
co tat r u nn gan  go d  fe t tpr es   s  fe r n ig, is o e c a  oc s Ky e wors:am , as r L x at r sConr l t d t r me ue,ogi  pl f m , o toNe 

焦炉 装 煤 车 主要 完 成 对 焦 炉 各 炭 化 室 的装 煤 操 作 ,是 焦 炭  生 产 的一 个 重 要环 节 。焦 炉 装 煤 车其 计 量 形 式 为 电子 轨 道 衡 静  态 称重 , 目前市 场 上 大致 方式 有 二 类 : 基坑 式 断 轨 称 重 和 无 基 坑  不 断轨 称 重 , 各 自有不 同 的特 长 。轨 道 衡 称 重 原 理 为 : 其 当被 称  车辆 驶 过 秤 台时 ,通 过 秤 台将 力 准确 地 传 递 到 高 精 度 负 荷 传感  器 上 ,各 个 传 感器 将 此 重量 信 号 叠加 转 换 成 与 之 受 力 成 比例 的 

mV级 电 压模 拟 信 号 , 信 号 通 过 汇 接 板 传 送 给 称 重 显 示 器 , 该 并  由表 内 的数 据 采 集 系统 对 此 信号 进 行 测 量 、放 大 、 / 转换 、 AD 滤 
波 , CP 进 行 处 理 后 成 为 数 字 式 称 重 信 号 , 后 经 由仪 表 显  经 U 然 示 、 制 和远 传 。 控   控 制 系 统 为具 有 L gx控 制 引擎 的 Fe L gx处理 器 , 提  oi l oi x 它 供 了功 能 和 物 理 上 的分 散 控 制 平 台 , FE  / 采 用 灵 活 紧 凑  其 lX IO 的模 块 化 安 装 设计 , 并具 备 热 插 拔 功 能 。  
1 控 制 系统 构 成  1 1 系统 配 置 和组 成   
图 1 系 统 配 置 图   

存 扫 描 方式 输 出 , 应 焦 炉 炉 顶 的恶 劣 性 环 境 , 具 有 防腐 、 适 并 防 
水 、 潮 、 雷 、 体抗 震 性 能 强 等特 点 。 防 防 整   基 础 控 制 系统 配 备 Fe L gx控 制 器 1台 、 lx o i 8个 本 地 FE   IX I0、 a eVe   0 / P n li 6 0人 机 显 示 终 端 1台 及微 型 打 印 机 1台 , w 并 
采 用 冗 余 的 C nr l e 网络 配 置 和 模 件级 的 自诊 断功 能 。处 理  ot N t o

系统 主 要 由称重 数 据 采 集 、基 础 自动 化控 制 和 人 机 监 控 管  理 等部 分 组 成 一个 基 于 网络 的 装 煤 车 自动 计 量 系统 ,用 于 装 煤  车 工艺 流 程 的 操作 及 监 控 、 障报 警 的 监 视 及 确认 、 艺 过 程 的  故 工 动态显示 、 工艺 参数 的设 定 、 量 数 据 显 示 及 存 储 、 障 及 报 表  秤 故

器 19 一 3 7 4 L 4内置 了 5 2 用 户 内存 ( 含 带 电 池 S AM 和 非  1K 包 R 易失性存储器各 5 2 ) 1 K ,它 主要 适 合 于面 向分 布 式 控制 的 中小 

型 系统 , 备 无 与 伦 比 的灵 活性 , 地 可 扩 充 多 达 1 具 就 6个 具 备 热 
插 拔 的 FE  / 并 具 有 多任 务 操 作 系 统 。F x o i 理器 内 lX IO, l L gx处 e  

打 印 等 。其 配 置 如 图 1 示 。 所  
称 重 数 据 采 集 由数 个 C 5 — 0 C 2 1 0电 阻 应 变 式 负 荷 传 感 器 、   E 一1 DI9 0称 重 控 制器 和 大 型显 示 屏 等来 完成 ,DI9 0是 一 种  E 一1 基 于重 量 监 测 和 过 程工 业 控 制 的 终 端 处 理 器 ,其 采 用 先 进 的 高  精 度 △ 一 型 A D 转 换 芯 片及 1 ∑ / 6位 摩 托 罗 拉 6 K单 片 机 , 8 它  充 分考 虑 了工 业 现场 的复 杂 性 ,可极 其 方 便 地 集 成 于各 类 控 制  中与 S A A 系 统 协 同 工作 ,可 为 工 业 称 重 需 求 提 供 多 种 应 用  C D
方案 , 同时 也满 足 国 际计 量法 组 织 0I ML的建 议 条 款 。  

置一个 R 一 3 S 2 2通 讯 F( F 协议 或 A CⅡ协 议 )它 以 A C Ⅱ ID 1 S , S  
协 议 方 式 连 接 现场 微 打 , 印 内容 包 含 E期 、 间 、 量 、 次 等  打 l 时 重 班
信息 。   1 系 统 网络 通 讯    2

F xo i l L gx处理 器 上最 多 可 支 持 两 块 通讯 卡 , 讯功 能 可 覆  e 通

盖 罗 克 韦 尔 N t x三 层 开 放 式 网络 架 构 , elx架 构用 统 一  el i n Nt i n

的协议 实现对 Eh r e/P、 o t Ie 和 D vc N t teN tI C nr N t o e i e 的支持 。 e  
N ti eLn x架构 贯穿 了从 现场设 备层 到制 造执行 管理 层的无 缝连 接 。  
19一3 7 4 L 4处 理 器 所 配 置 的 1 8 一 NC 冗 余 Co t I e  78 C R nr N t o 通 讯 卡 , 通 讯 介质 为 同轴 屏 蔽 电 缆 , o t Ie 扫 描 器 F连 接  其 C nr N t o I

大 型显 示 屏 设 计 为 户外 超 高亮 度 点 阵 L D显 示 屏 , 位 于  E 它 秤 台上 方 , 供装 煤 车 上操 作 员 观 察 , 要 显 示 装 煤 车 过 程 量 、 主 装 

载 量 、 态 及 报 警 等 信息 , 采 用 MC 一 1单 片 机控 制 , 态 锁  状 它 S5 静

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《 工业 控 制 计算 机1 0 7年 2 20 0卷 第 9期 
了 本 地 P n Ii   0 a eVe 6 0彩 色 显 示 终 端 2 1 一 6 5 1和 上 位  w 7   T C1 L 1 ( ) nr l e 数 据 交 换 模 式 选择  2 Co t N t o

1  3

C nrlo i 干 系统 。C nrI e 作 为 当 今 先 进 的 高 速 确 定  o t L gx主 o ot Nt o
性 网 络之 一 , 备 高 速 、 全 、 靠 、 定 性 等 诸 多 优 点 , 时 l 具 安 可 确 实 /  

F xo i l L gx和 P n Iiw 6 0二 者 经 Co t l e 网 数 据 交  e ae e  0 V nr N t o 换 的 方 式 支 持 C nr l e — n c e ue o t N t u s h d ld模 式 , 这 样 可 确 保  o P n lule3 a eb i r 2中 的 标 签 名 T g N me 与 R I i 0 0 中 别  d a  a So x 0 g 5 名 标 签建 立 统 一 的 地址 寻址 关 系 , 大 减 轻 了 编程 工 作 量 。 时  极 同

O, 备 驱 动 、 作 员 接 口 、 号 互 锁 、 等 报 文 传 输 ( e rt— 设 操 信 对 P e—o  
P e ) 及 编程 配 置 等 都 可 在 同一 条 链 路 上 实 现 , o t l e 本  e r以 C nr N t o

质 上 的确 定性 可 以确 保 数据 何 时 发送 ,其 可 重 复 性 能 确 保 了 网   络 传 输 时 间不 会 随 网 络设 备 添 加 或 删 除 而 改 变 。 基 于 生 产 者/ 它   消 费 者 模 式 ( rd c rC n u rMo e) 许 网 络 中 所 有 节  Po u e/ o s me  d 1允
点 同时 获取 来 自同一 数 据 源 的数 据 , 高 网 络 吞 吐 量 达 5 p , 最 Mb s   满 足 了 系统 对 时 间 有苛 刻 要 求 的 信 息通 讯 要 求 。   1 软 件 编 程  . 3

P 0 V 6 0显 示 终 端 的 配 置 菜 单 中 也 需 设 置 C nrIe 节 点 地  ot N t o
址 , 且保 持与 P n I  d r2所 设 置 值 一 致 。 并 a eb e3   2 系统 功 能 实 现 

装 煤 车 称 重控 制 系统 用 于给 煤 量 的精 确 计 量 ,记 录 和统 计  装 入 炭 化 室 的 煤 量值 ,并 对 本 班 次 及 上 一 班 次 的计 量结 果 进 行  记 录和 统 计 , 将 这些 数 据经 冗 余 C nrIe 并 o t N t网络 传送 给上 位  o 信 息 管 理 系 统 , 现 管 理级 的数 据 共 享 。 个 系统 的操 作 模式 分  实 整
自动 、 动 、 整 三 种 方 式 , 确 设 定 了皮 重 、 煤 量 上 限 、 入  手 调 正 余 装 量 下 限 、 次 及 日期 时 间后 就 可 以开 始 计 量 , 个流 程 包 含 实 车  班 每 计 量 和 空 车计 量 两 个 过 程 ,并 可 实 现 对不 同 车 号 的装 煤 车 计 量  流 程 的 交 叉使 用 。 保 证 装煤 车 的装 煤 均 匀 度 , 在计 量 过 程 中 为 如   出现 无效 计 量 ,流 程 将 进 行 记 忆 并 自动判 别是 等 待 还 是 转 入 下 


P n Iud r2是 基 于 3 a eb 川 e3 2位 W i o s的组 态软 件 ,它 支  n w d
持 罗 克 韦 尔所 有 标 准 P n I i 终 端 。P n Iiw 6 0彩 色 显  a eVe w a e e  0 V

示 终端 为 装 煤 车计 量 控 制 提 供 了 现 场 级 的 人 机 对 话 功 能 ,具 体  包 含 内容 有 : 日期 、 时间 、 重 、 煤 量 上 限 、 入 量 下 限 、 次 等  皮 余 装 班
设 定 参 数 及 本 次 装 入 量 、 班 计 量 报 表 、 班计 量 报 表 、 程 状  本 前 流

态 、 警 信息 、 报 自检 测 试 等 监 控 功 能 。  
R N t r  o  o t l e 是 应 用 于 C nr I e S eWo x f r C nr N t o o t N t网 络 组  o 态 的管 理 软件 , 要具 备 网络 配 置 、 主 参数 设 定 、 网络 诊 断 等 用 途 。  
见图 2  

个 流程 。控 制 系 统 将 过程 中 的各 种 状 态 、 量记 录 、 次 总 计  称 班

等 信 息传 送 到 大 型 显 示 屏 、 V 6 0终 端 和 上位 Co t lo i P 0 nr L gx主  o 机 , 满 足 整 个工 艺控 制 流 程 的 要求 。如 图 4所 示 。 以  

图 2 Co tol t配 置 图    n r Ne

由 以上 Co toNe 配 置 图 所 示 , lx o x 3 nr I t Fe L gi  L 4处 理 器 网 

络 节 点 地 址 为 0 ; V 6 0显 示 终 端 网 络 节 点 地 址 为 0 。 P   1P   0 3 V 6 0在 C nr I e 上 的 应用 需 注 意 以 下两 点 : 0 ot N t o  
( ) nr I t 点 地 址 设 定  1 Co toNe 节

P n I  d r 2中关 于 F x o i L 4的 C nr I e 节 点  a eb e 3 l L gx 3 e   ot N t o 地址 的设 置 , 严 格遵 循 以下 格 式 :   参 见 图 3   应 1 0,  1 。
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图 4

控 制 流 程 图 

Fe L gx系 统 为 工业 控 制 提供 了灵 活 分 散 的解 决 方 案 , l oi x 并 
图 3 Pa el l r 配 置 图    n bui 32 de

且 具 备 多 任 务 操 作 系 统 , 支持 8个 优 先 级 任 务 T s s 其 中一  它 ak, 个 为 连 续 性 主 任 务 ( i a k ,其余 为 周 期 性 任 务 或 事 件 任  Man s ) T

第 一 位 是 :7 8 C R No e Nu e ( ̄ 9 加 空 格 ; 1 8 一 NC   d   mb r1 9 )   第 二位 是 :lx o i B c pa e N mb r (l y   ) Fe L gx a k ln  u e   awa s 1 加 
空格;  

务 , 个 任 务 ( a k 可 包 含 若 干 个 Po rms 每 个 Po rms 每 Ts ) rga , rga  
可 包 含 若 干 个 R ui s 装煤 车称 重 控 制 应 用程 序 由 以下 几 个  o te 。 n
任务所组成。   ( 下转第 1 5页)  

第 三 位 是 :l L gx So  u e a y  )  F x o i ltN mb r( l s 0 。 e   wa

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《 工业 控 制 计 算 机} 0 7年 2 20 0卷 第 9期 
由 于 晶体 管型 P C 带 负 载 能力 有 限 ,在 工 程 中 P C 一 般  L L 不 直接 控 制 功 率较 大 的 接 触 器 和 电磁 阀 ,而是 通 过 控 制 中 间继 

1  5

电器(A)再 由中间继 电器控制接触 器和 电磁阀。 L K , P C开关量 的 
输 入输 出 接 口电路 如 图 2所 示 。  
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图 2 P C 接 口电 路    L

流 量 控 制 方 案见 图 3 ,质 量 流 量 控 制 器 用 于 对 镀 膜 过 程 的  气 体 质量 流量 进 行 控 制 。气 体 从 质 量 流 量 控 制 器 的 气 体 人 口处  进 入 , 流 量 经质 量 流 量 控 制 器 的传 感 器 测量 后 , 质 量 流 量 控  其 从
制 器 的 出 口流 出。 质量 流量 控 制 器 内的 流 量 调 节 阀 可 以 连 续 改 
图 4 温 度 控 制 的 连 线 图 

包括 了 S F超 调 抑 制 系数 , 理 的选 择 , 有 效 地 避 免 系统 的 超  合 可 调或 欠 调 , 而且 仪 表 采 用 模 块 化 设 计 , 根 据 用 户 需 要 选 择 安装  可
相应 模 块 。  

变 开 度从 而连 续 调 节气 体 的流 量 。质 量 流 量 控 制 器 是 没 有 控 制  算 法 的控 制 元 件 , 流 量 的 测量 信 号 可 以通 过 其标 准信 号 0 5   其 ~V 输 出 口输 出 , A 8模 块 传 送 给 计 算 机 , 用 计 算 机 内 编 制 的  由 D 利 PD控 制 算 法 , 出控 制 量 , 由 D 4模块 输 出 0 5 I 输 再 A ~ V标准 控 制  信 号 给质 量 流 量控 制 器 , 其 阀 的开 度得 到连 续 的 控 制 。 量 的  使 流 稳 态误 差 远 小 于 1 mL 说 明 实 现 了流 量 的 精 确控 制 。 0 ,  

控 制 回路 里 , K型 热 电 偶 测 量 真 空 室 内 温 度 , 将 测 得 的 温  并 度 转 换 为 电信 号传 送 给 S 9 R 3温度 控 制 器 , 测量 值 与 目标 值 相 比   较 , 过控 制 器 内专 家 PD 算 法 运 算 , 制 器 输 出 0 5 经 I 控 - V标 准 控 

制 信 号 。 控 制 电压 经 功 率 调 节装 置 , 可 控硅 移 相 触 发 器控 制  此 使
可 控 硅 在 0 ~10 0 8 0范 围 内 移相 导通 ,从 而控 制 电阻 丝 加 热 , 达  到 温 度 闭 环 反馈 控 制 的 目的 。其 中 PD控 制 参 数 的 设 置 以及 温  I 度 曲线 控 制 可 由上 位 计 算 机 设定 。温度 的稳 态 误 差小 于 1 , ℃ 无 
超调。   4 结 束 语 

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C XD P Y2 U 4    6T  
图 3 流 量 控 制 方案 

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对 R 一0 F 5 0型 C D 镀 膜 机 电气 控 制 系 统 进 行 了全 面 改 造 , V  

实 现 了基 于 工 业 P 和 P C 的 开 关 量 及 模 拟 量 的控 制 , 发 的  C L 开 温 度控 制 是 以温 度 控 制器 为 核 心 , 制 方 案 见 图 4 控 。温度 控  制器 选 用 日本 岛 电公 司 的 S 9 R 3型 , 示 精 度 为 03级 , 有 自 显 . 具  
由输 入 、 动 输 出 、 节 输 出 限幅 、 手 调 双设 定 值 、 调 节 输 出 、 拟  双 模

控 制 软件 实 现 了控 制 工 艺 的 动 画显 示 、 据 的 实 时 显示 和存 储 。 数  
参 考 文献 
[] 1 王常力 , 罗安 分布式 控制系统( CS 设计与应用【 . D ) M] 北京 : 电子工业 
出版 社 , 0 4 20 

变送 输 出 、 字 通 讯功 能 。S 9 数 R 3控 制 器 采用 了 岛 电 的无 超 调 专  家 PD算 法 , 组 独 立 的 PD 参 数 , 能 完 善 , 够 充 分 满 足 系  I 两 I 功 能 统控 制 的 需求 。使用 前 启 动 自整定 功 能 , 找到 系 统 最 佳 的 PD 可 I 

[ 宋伯生.L 2] P C编程理论 、 算法及技巧【 . M] 北京 : 机械 工业 出版社 ,0 5 20  [ 关奎之. 3] 真空镀膜技术【 . M] 沈阳: 东北大学出版社, 0 0 2 0  [ 稿 日期 :0 74 1 ] 收 2 0 ..3 

参 数 , 而 简 化 现 场 的 调 试 , 高 调 节 品质 , 从 提 专家 PD 的 算 法 中 I  

( 接 第 1 页) 上 3  

式 来 执 行 下 一 个记 录 的存 入 ,直 到 等 于 所 设 置 的 数 据 指 针 长度 
为 止 , 而形 成 完 整 的 班记 录报 表 。 从  
3 结 束 语 

1 主任 务 ( ) 1个 ) 整 个 工 艺 流 程控 制的 主 任 务 。 :   2周期性 任务 ( ) 3个 ) 完 成 系 统 故 障 诊 断 、 警 输 出 、 理  : 报 物

状 态 等任 务 。通 过 在 L gx 0 0编程 软 件 中应 用 GS 获 取 系  oi 0 5 V( 统 值 ) 令来 取 得 存 储 在对 象 内 的控 制 器 系 统 数 据 ,A L L G 指 F U TO   对 象 提 供 了 控 制 器 内部 的 事 件 及 故 障位 信 息 ; CON  —
T OL E D VCE对 象 反 映 了控 制 器物 理 硬 件 的 状 态 信 息 。应  R LR E l

整 个 系 统投 产 至 今 , 行 稳 定 良好 , 现 了 焦 炉装 煤 的 自动  运 实 连 续 计 量 ,杜 绝 了 人 为 因 素 的停 产 情 况 , l L gx控 制平 台确  Fe o i x 保 了系 统 的 工 艺装 备 水 平 、 自动 化程 度 、 动 生产 效 率 及安 全 性  劳 都 有 明 显 的提 高 , 且 经受 住 了焦 炉 炉 顶 恶 劣 生 产 环 境 的 考 验 , 而  
达 到 了预 期 的设 计 要 求 和 改 造 效果 。   参 考 文献 
[ ] 江 大 学 罗 克 韦 尔 自动 化 技 术 中心 . 编 程 序 控 制器 系统 [ . 州 : 1浙 可 M]杭  
浙 江 大 学 出 版 社 ,0 0 2 0 

用程 序 以秒 周 期 对控 制 器 进 行 周 期 性 扫 描 ,来 诊 断是 否 有 一 般  性 的故 障发 生 及 处理 ,这 样 一 来 即 满 足 于 系 统 对 监控 工艺 的要  求 , 提 高 了主 流 程 的 响应 速 度 和 控 制 器 的资 源 利 用 率 。 又   3 事件任务 ( ) 5个 ) 完 成 称 量 数 据 采 集 处 理 、 记 录 报 表 、 : 班   打 印输 出 等 任务 。应 用 F ( 件 算 术 与 逻 辑 ) 令 完 成 班 记 录  AL 文 指

报表 的实 现 , 体方 法 为 选 择 C nrl 构 体 来 控 制数 组指 令 的  具 ot 结 o 操作 , 过信 息 队 列 机 制实 现 记 录 添加 。 通 当装 煤 车 成 功 完成 一次 
计量 周期 后 . 将 本 次 装 入 炭化 室 的 煤 量 值 、 就 日期 时 间 标 签 、 结  果标 签 等 记 录存 人 由指 针 所 指 向 的 地址 内存 ,并 以增 量 操 作 模 

[ C nrl tfrL gx 0 0 U e  n a ,o k l A tmain 2] o t Ne o  o i5 0   s rMa u lR c wel uo t , o   o 
2 5 00  

[ ]lx o i 统用 户 手 册 .o k el uo t n,0 4 3 Fe L gx系 R c w lA tmai 2 0     o [ 稿 日期 :0 742 ] 收 2 0 ..1