GE PLC系統在紡織行業的應用

系統概述
  為滿足現代化紡織工業高自動化、高效,高可靠和高精度的要求,可編程控制器、人機界面、和變頻傳動在紡織工業取得了廣泛的應用。GE Fanuc自動化公司的產品以其網絡功能豐富、產品齊全、低成本、高性能在紡織行業得到了很好的應用。下面是GE Fanuc自動化公司的PLC、CIMPLICITY HMI和QuickPanel在山東如意2萬噸滌綸生產線后紡部分的應用。

 

  整個生產線系統由前紡部分和后紡部分組成。
  前紡部分主要由熔體輸送、紡絲、卷繞等部分組成,熔體輸送部分包括熔體溫度、壓力、熱媒交換溫度、壓力、熔體增壓泵、熱媒循環泵等設備的控制。此部分由于系統要求多由DCS系統進行控制。
  后紡部分設備包括集束架、導絲機、浸油槽、一道牽伸機、水浴牽伸槽、二道牽伸機、蒸汽加熱箱、緊張熱定型機、噴淋冷卻裝置、三道牽伸機、疊絲機、三輥牽引機、張力架、卷曲機加熱箱、卷曲機、輔絲機、上油輪等。控制包括所有設備的傳動、潤滑、溫度、壓力及風機油泵等的控制。此部分多采用PLC進行控制。

  系統結構
  本控制系統由三部分構成,分別為:中央控制器部分、現場I/O部分和人機界面部分。現場根據工藝要求設有8個現場控制站、40個按鈕盒及1個數碼報警指示箱。

· 控制系統
  中央控制器采用GE公司的90-30型PLC,它是GE Fanuc自動化公司的系列90可編程控制器家庭中的一員,提供最先進的編程特性,易于組態便于安裝,它的CPU具有強大的功能,如內裝PID,結構化編程,中斷控制,間接尋址及各種功能模塊,能完成復雜的操作。
  現場控制站采用GE Fanuc自動化公司的VersaMAX系列遠程I/O,它是目前唯一的一種既可以作為其它主控設備的I/O模塊,以可以單獨構成PLC系統,還可以作為分布式控制系統的產品。它是真正的即插即用,I/O模塊可以帶電插拔;省配線,安裝費用低;高通訊速率;高可靠性。
  系統采用溫度控制模塊對機組溫度回路進行控制;采用溫度檢測模塊對機組各溫度回路進行檢測,并送上位機顯示;采用PID控制模塊對機組模擬量回路進行PID檢測控制,采用I/O模塊對機組開關量進行通斷控制。

  · 網絡結構
  中央控制器和遠程操作站、變頻器之間采用PROFIBUS現場總線方式連接。90-30PLC機架上配置PROFIBUS主站模塊,通過PROFIBUS網絡連接9臺逆變器,形成了一個高速、長距離、高可靠性的工業控制網絡。在PROFIBUS通訊中,PLC主機對從機進行輪詢,從機響應主機的查詢并執行主機的命令,在本系統中,PLC從變頻器中讀取電流、頻率等,并由通訊將傳動控制參數(如:開、停、升降速等)傳送到變頻器。
  現場設置一個數碼報警指示箱。此設備與PLC也以PROFIBUS總線方式連接,可以實時地從PLC中獲取報警信息,全面、直觀、醒目地展示各類報警,指導工人進行操作,使對故障的處理更方便。
  現場總線的大量采用,提高了系統的可靠性,方便了工程施工。

  · 上位機和現場觸摸屏
  上位機軟件采用美國GE Fanuc自動化公司運行在微軟Windows2000平臺下的CIMPLICITY HMI開發,與PLC之間采用10M以太網連接;現場觸摸屏采用QuickPanel,通過Profibus總線連接到中央處理器

  系統功能
  通過操作控制室上位機和設在現場的觸摸屏,本系統可以完成系統的操作、監視、設定、管理等人機對話。主要功能有全系統工藝流程和數據顯示、集中操作設定、處理報警、實時值和設定值記錄趨勢存儲、故障歷史及故障原因、各單機運行狀態及各種工藝參數實時值和設定值的比較, 具體介紹如下:  

  · 總貌圖顯示:集中顯示系統的全部數據,設備的運行狀態,開關狀態,有助于操作工進行抄表,做生產記錄。

  · 系統結構圖顯示:以樹狀形式顯示整個系統的結構。

  · 工藝流程圖顯示:提供優美的系統工藝流程圖,生產線流水作業的動態顯示效果。監視系統的運行狀態,顯示主傳動設備的電流,轉速,牽伸比,啟動,停止狀態,及低速時間,高速時間,低速啟動時間,高速加速時間,聯合機停車時間,緊急停車時間,總牽伸比。畫面上還做到系統啟動準備(所有的潤滑泵啟動,油壓達到工藝要求時,油壓開關閉合),電機的單動,聯動狀態監控。

  · 實時趨勢顯示:包括牽伸比實時趨勢圖和轉速實時趨勢圖,用于監視導絲機,一道牽伸機,二道牽伸機,三道牽伸機,緊張熱定型機,疊絲機,卷曲機的轉速是否同步和實際牽伸比是否符合技術工藝要求。

  · 歷史趨勢顯示:包括轉速,牽伸比,溫度,壓力等檢測點的歷史趨勢曲線,可以記錄過去10天歷史數據,操作工可以方便查看過去某一時刻的數據,歷史曲線可以前后翻頁,放大,縮小,畫面顯示的長度可以改變,改變范圍有10秒,30秒,1分鐘,30分鐘,1小時,8小時,16小時,24小時,30小時。

  · PID操作:畫面上有設定值(SP)、檢測值(PV)、輸出量(OP)的值顯示,棒圖操作,手動、自動的自由切換,同時上面有整定,趨勢按鈕,可以調出PID的P、I、D參數并進行修改,結合三者的實時曲線圖,更方便的快速的使控制回路穩定。

  · 參數整定:數據集中設定畫面,包括牽伸比,速度變比的設定。數據的設定必須有一定的權限(管理員級別),一般操作人員不允許修改此表。

  · 報警操作,記錄報警時間,報警類型,報警級別,報警點名字,報警組號,報警值,特別對于模擬量報警有多種類型,如上限、上上限、下限、下下限、變化率、最小偏差和最大偏差等等,而報警的優先級可達999種,操作工可以進行報警確認。報警列表,以發生的前后次序顯示歷史報警

  實施結果

  1.整個生產的控制系統全部采用了GE Fanuc自動化公司產品,保證了系統運行的連續性與高可靠性。
  2.系統的人機接口除了采用上位工業控制計算機外還可在現場增加現場操作接口(觸摸屏),提供豐富的接口界面,便于分散控制與集中管理。
  3.系統的可編程序控制器采用了現場總線的分布式I/O結構,從而結省了大量的現場接線并且大大減少了系統的維護工作量


 


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