1.引言
隨著工業自動化控制技術、計算機及網絡技術發展的突飛猛進，工業自動化已經滲透到各行各業的生產當中。羅克韋爾自動化公司的自動化產品十幾年來在國內得到了廣泛的應用，特別是ControlLogix系統已經應用到全國各行業的實際生產中。本文介紹了焦爐的部分除塵系統的工藝流程并應用ControlLogix系統對該系統自動控制系統進行了設計。
2.基本工藝
該工程是某化工廠焦爐工程的裝煤和出焦除塵系統。由于在裝煤過程中及出焦過程中會產生大量灰塵及有害氣體，必須通過除塵系統將它們凈化，從而減少它們對環境的污染。
該系統分為裝煤和出焦除塵系統。裝煤除塵系統是在裝煤過程中啟動其除塵設備，出焦除塵系統在出焦過程中啟動其除塵設備。
除塵系統大致可分為風機系統、清灰系統和輸灰系統。
風機系統包括高壓風機、液力偶合器、風機入口閥、水冷系統以及保護風機的監測儀表（軸承溫度、電機定子溫度、軸承震動、液力偶合器進、出油溫度，壓力等）；清灰系統由停風閥，脈沖控制閥，倉壁振動器，雙層排塵閥組成；輸灰系統由刮板機和斗式提升機組成。
當開始裝煤時，風機的液力偶合器運行至高位，風機進入高速運轉，系統進入強除塵狀態；當停止裝煤時，清灰系統啟動，系統進入清灰狀態，同時風機的液力偶合器運行至低位，風機進入低速運轉；輸灰系統則一至運轉，避免由于頻繁啟動而損壞設備。
3. 系統配置
ControlLogix控制系統
ControlLogix控制系統以微處理器為核心，把先進的控制技術、通訊技術、計算機技術、CRT技術與現場儀表有機地結合起來，實現對生產過程的集中監視、集中操作和分散控制，為生產提供了強有力的保證。由于該系統的內存量、控制器個數和網絡類型可以根據具體應用來選擇，所以相對于其他可編程控制系統而言，其結構更加靈活，使用更為方便。它能夠完成各工藝設備的電氣自動控制和操作、順序邏輯控制、儀表模擬量監控、回路調節等功能；同時，可以實現工藝過程信息進行檢測、記錄及數據的初步處理，執行設備運轉控制及工藝過程自動調節、越限報警等功能。
本控制系統主要包括：
1） ControlLogix控制系統的控制器Logix5555
Logix5555控制器是32位總線的控制器。它可以安裝于框架內的任何槽位每個框架可安裝多個控制器，該控制器不僅可以控制和組態本地框架內的輸入輸出模板，還可以控制和組態網絡上任何遠程框架上的輸入輸出模板。另外，Controllogix系統具有極強的模擬量和回路調節處理能力，先進的Producer/Consumer通訊和多任務控制模式，使回路調節的實時性更強，I/O通訊速度更快。
2） 控制網絡ControlNe
Controllogix控制系統的ControlNet網打破了PLC系統傳統的Souce-Destination（源-目的地）的點對點和巡檢的通訊模式，而采用了現進的Producer-Consumer（生產-消費）的通訊模式。其支持計劃性信息和非計劃性信息的傳輸，用ControlNet取代了以往多種主控網和現場網的功能。并具備了對實時性數據傳遞的確定性，可重復性和實時性要求。ControlNet和ControlLogix框架的連接由模板CNB或CNBR來實現，網絡介質用75Ω同軸電纜組成，網絡每段最大傳輸距離1000M，段與段之間用中繼器可以延伸網絡，網絡傳輸速率達到5M/秒，既可以組成單獨通訊網絡，也可以組成冗余通訊網絡。ControlNet網絡配置的特點是無論是CPU框架還是遠程擴展框架均由CNB（CNBR,冗余配置）模塊掛在ControlNet網絡上，然后由軟件進行管理擴展模塊的歸屬，這一特點使網絡的擴展和走線十分靈活。
3） I/O模板:
本系統的I/O模板有以下模塊組成：
（1）1756-IB32, 32路隔離直流數字量輸人模板，接收來自現場設備的開關量信號。
（2） 1756-OB16E, 16路隔離數字量直流24V輸出模板，用于控制中間繼電器線圈。
（3）1756-IF16，16路單端或8路差分輸入模板，接收來自現場檢測裝置的電流或電壓信號。
（4） 1756-IR6I，6路隔離的熱電阻輸入模板，用于接收現場的熱電阻的溫度信號。
4） 人機界面
人機接口操作系統硬件由工控機和和內置的1784-PCIC卡組成。軟件主要有組態編程軟件Logix5000，通訊軟件RSLinx，網絡組態軟件RSNetworx,畫面監控軟件RSView32，每臺上位機同時具備操作站和工程師站功能，可在線切換。RSView32提供友好的人機界面和方便的操作方式。畫面包括：流程畫面、趨勢顯示、報警顯示、報表畫面等標準功能畫面。操作站/監視站與ControlLogix系統之間以OPC的方式通訊。
ControlLogix控制系統硬件配置如圖1所示。
圖1 系統硬件配置圖
4 軟件設計
在RSLogix5000程序設計中，程序設計采用模塊化設計，即一個設備一個子程序塊，設備的邏輯控制，故障判斷，人機界面中顯示，都設計在該子程序中，模擬量處理單獨一個子程序，特殊功能采用專用子程序。所有的這些子程序在主程序中調用。每個設備程序都非常清晰，在進行設備維護時，可以快速的找到相關設備，非常容易查找設備故障原因，提高了設備維護效率，從而提高生產效率。
如圖2所示：
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圖2 在RSLogix5000編程軟件中程序結構
在RSView32設計中，為了方便用戶，設計了設備狀態畫面，用于檢查設備狀態是否正常，設計了啟動條件畫面，用于檢查條件是否滿足。在啟動條件畫面及設備狀態畫面中，紅色圓圈表示條件滿足，綠色則表示條件不滿足。如圖3所示：
圖3 在RSVIEW 32人機界面軟件中畫面
圖4 在RSVIEW 32中的操作面板
圖4這兩個分別是裝煤除塵和出焦除塵的操作面板，系統的操作是通過它來完成的。當前裝煤除塵操作面板顯示了面板上的所有按鈕，當前出焦除塵操作面板上有系統啟動按鈕未顯示。這是提醒操作員，當系統啟動條件不滿足時，不能啟動系統。當條件滿足時，系統啟動按鈕就顯示出來，操作員才可以啟動系統。同樣，當處于輸灰自動狀態時，輸灰手動啟動按鈕和輸灰手動停止按鈕，就不顯示了。按鈕紅色表示當前的狀態。例如圖所示，禁止自動按鈕是紅色，則表示當前是處于禁止自動的狀態。
在畫面中，設計以下基本符號來表示設備的狀態。
符號表示帶雙限位的氣動閥門,它有以下幾種狀態： ○1灰色表示氣動閥不動作,也不在限位上的狀態；○2紅色閃爍表示氣動閥處于正在打開,還沒有到達限位的狀態；○3紅色表示氣動閥處于打開狀態,并已經到達限位的狀態；○4綠色表示氣動閥處于關閉狀態,并已經到達限位的狀態； ○5黃色閃爍表示氣動閥處于故障狀態。
在本系統中,它表示雙層排塵閥和非常閥。
符號表示帶雙限位的電動閥門,它有以下幾種狀態：○1灰色表示電動閥不動作,也不在限位上的狀態；○2紅色閃爍表示電動閥處于正在打開,還沒有到達限位的狀態；○3紅色表示電動閥處于打開狀態,并已經到達限位的狀態； ○4綠色閃爍表示電動閥處于正在關閉,還沒有到達限位的狀態；○5綠色表示電動閥處于關閉狀態,并已經到達限位的狀態；○6黃色閃爍表示電動閥處于故障狀態。
在本系統中,它表示風機入口閥和裝煤除塵滲冷風閥及液力偶合器。
符號表示不帶限位的電磁閥,它有以下幾種狀態： ○1紅色表示電磁閥處于打開狀態； ○2綠色表示電磁閥處于關閉狀態； ○3黃色閃爍表示電磁閥處于故障狀態。
在本系統中,它表示裝煤除塵預噴涂格式閥及預噴涂流態化電磁閥和預噴涂下部電磁閥。
符號表示電機, 它有以下幾種狀態：○1紅色表示電機處于運行狀態； ○2綠色表示電機處于停止狀態； ○3黃色閃爍表示電機處于故障狀態。
在本系統中,它表示風機、震動器、水泵及刮板機和斗提升機。
是系統工藝參數顯示，當出現超限參數時，參數上方的文字會變成黃色閃爍的狀態，從而提醒操作員——有工藝參數超限了。
另外，利用RSView32中的趨勢功能和報警功能設計了趨勢畫面和報警畫面。這樣，用戶可以方便的查找一些工藝參數的歷史數據和報警事件及其時間，大大地提高了用戶維護設備的效率。
通過以上設計思想，操作員非常容易、安全進行操作。
以下是基本操作步驟：
第一步 設備就位。將所有參與電氣控制的設備送上電，再將現場所有操作箱的旋鈕旋至集中位置。
第二步 檢查條件。在主畫面裝煤除塵和出焦除塵的操作面板上，點擊設備狀態按鈕，彈出設備狀態畫面，檢查設備狀態是否正常。再點擊啟動條件按鈕，彈出啟動條件畫面，檢查條件是否滿足。
第三步 啟動系統。點擊允許自動按鈕，設備處于允許自動狀態，系統啟動按鈕顯示出來，點擊系統啟動按鈕，彈出一對話框，點擊確定按鈕，系統就開始自動啟動。
通過以上的設計，系統運行至今，可靠、穩定、安全、方便，滿足了用戶生產、維護、操作的要求。
5 結束語
ControlLogix系統采用模塊化的結構, 通過背板實現模塊間信息的高速傳送；帶控制器模塊的系統，作為先進的控制平臺不僅具有先進的通訊能力和最新的I/O技術，為實際應用提供了靈活的、方便的應用。該系統是集計算機技術、控制技術、網絡通信技術和圖形顯示技術于一體的系統。系統的結構、軟件及主要技術環節的設計，都實現了生產過程的自動控制，提高了生產效率。
在自動控制系統設計時遵循了以下原則:系統運行高效、可靠，軟件操作容易、維護簡單，設備檢修快捷，系統擴展方便、性價比最優。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
