基于WinCC和S7-400的蜜胺泡绵生产线控制系统设计.pdf

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1、一16．■论文广场石油和化工设备2016年第19卷基于winCC和S7—400的蜜胺泡绵生产线控制系统设计李永平，张国强(天华化工机械及自动化研究设计院有限公司，甘肃兰州730060)[摘要]本项目l，RSIEMENS$7-400CPU为主站，通过ProfibusDP及Ethernet通讯方式，采用分布式I／O模块采集现场信号并进行集中控制，将反应型双螺杆挤出机、原料生产装置、制氮设备、戊烷加注系统、纯水制备装置、冰机装备、焚烧炉、微波发泡系统整合到Wi_nCC7．0上位机控制系统，实现了蜜胺泡绵生产线的完整在线监控。通过工业化生产实际检验了流程设

2、计的合理性并达到控制精度要求。[关键词]蜜胺泡绵生产线；控制系统；$7-400；ProfibusDP；WinCC7．0蜜胺泡绵又称三聚氰胺泡沫塑料(MelamineFoammaterial)，在工业、建筑、交通、航空、军事、电子、民用等领域具有广泛的应用，特别适适宜在阻燃、高温、低频噪音吸收环境条件下使用，是具有发展前景的新型环保材料u】。本文介绍的蜜胺泡绵生产线监控系统采用西f-17WinCCjJIJS7．400作为监控系统的模式，更容易兼容由西门子S7—300或S7．200作为控制单元的现场各装置，相比其他DCS系统更加简化编程组态工作，大幅节

3、省了引进DCS系统的成本。1生产线概述本生产线主要分上游原料生产装置，包括纯水制备装置、制氮装置、冰机系统、正戊烷输送系统；中游混合乳化段，包括预混罐、乳化机、高速混合头等；下游发泡段，包括热风系统、微波发泡装置及成品分割裁剪设备等。原料生产装置系统的生产能力为160～335kg／h(可调)预混料，25～40kg／h(可调)正戊烷，15—25kg／h(可调)甲酸，通过反应型双螺杆挤出机(简称乳化机)混合乳化，反应生成乳化液加入发泡剂和交联剂后再经高速混合生产出发泡液200～400kg／h，最后进入微波发泡段。正常发泡速率约为5m3／h，整个装置年产

4、量50000—80000m3。整条生产线的装置流程如图1所示。图1蜜胺泡绵生产线装置流程作者简介：李永平(1983一)，男，甘肃_兰fltA，硕士，工程师。天华化工机械及自动化研究设计院有限公司电仪工程师。第11期李永平等基于WinCC和S7—400的蜜胺泡绵生产线控制系统设计一J7—2控制系统结构2．1硬件架构控制系统分为原料制配及混合乳化系统和微波发泡控制系统，主要采用SIEMENSS7—412系yOcpu作为主站，通过ProfibusDP连接位于P1、P2、P3、P4控制柜内分布式I／O模块IMl53及各装置控制单元从站模块，采集现场信号并进

5、行集中控制。与热风系统通过Ethernet通讯的方式进行远程控制；采用西门子工控机配套WinCC7．0软件通过Ethemet与CP443．1通讯模块由交换机进行通讯连接，实现控制室的上位监控。系统架构如图2所不。图2控制系统硬件架构2．2I／O从站控制点分布P1柜：主要由S7—400主站(PS407，CPU412—2DP，CP443—1)、S7．300从站、交换机组成，采集信号主要包括：乳化机各区筒体温度、预混料罐内压力及温度、喂料料斗内树脂液位、可燃气体(正戊烷)浓度值、乳化液出口压力、甲酸流量等模拟量信号；双螺杆齿轮箱油压低、现场急停、可燃气体

6、检测仪报警等报警点的数字量信号。P2柜：主要针对乳化机与预混罐搅拌器的电气控制，包括双螺杆主电机、喂料机、齿轮泵、预混搅拌电机、甲酸隔膜泵、甲酸计量泵的变频控制，采集转速、电流、报警信息等。P3柜：P3柜放置在一车间，主要用来采集两组树脂反应釜和树脂冷却罐的压力和温度；反馈各泵组的运行状态及阀组的开闭状态：远程启停并监控冷、热油站系统。P4柜：P4柜放置在四车间，主要用来采集助剂配置釜的压力和温度；气液分离罐出口压力；各泵组、蒸发冷凝风机机组运行状态反馈；远程启停并监控热油站系统。2．3稳定性与可靠性设计f1)P1～P4控制柜供电采用UPS供电模式

7、，PLC控制柜和变频器柜分开设计和放置，避免变频器运行时产生的电磁干扰。(2)现场所有模拟量信号电缆采用屏蔽线，仪表接地与电气接地分离。2．4防爆措施现场所有电气设备包括电机、接线箱、测温测压等一次元件均防爆，防爆等级为ExdIIBT4，进入P1柜经过防爆安全栅进行信号隔离后输出到PLC采集模块。挤出机及高混头附近各有一个危险气体探测传感器(专门针对正戊烷)，与系统的主回路联锁，当现场危险气体超标时系统将自动断电并报警，若开机前现场气体含量己超标则主回路接触器不吸合，现场不通电。3监控系统组成总控室监控系统主要由五台工控机组成，其中原料制配混合乳化

8、系统和微波发泡系统分别由两台西门子工控机WinCC7．0环境进行监控，另一台电脑为现场视频监控系统，主要负责监视发泡液在微