1、引言
離心機廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、醫(yī)藥、食品、輕工等部門，一般是工藝流程中的后處理設(shè)備或成品環(huán)節(jié)，對其的應(yīng)用和控制直接關(guān)系到最終產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。離心機屬于起動慣量大、加減速頻繁、周期運行的設(shè)備。離心機的工藝流程通常都可分為進料、分離、出料、洗滌等幾個主要步驟。而根據(jù)生產(chǎn)工藝及物料的特性，要求能夠隨時更改離心機的進料、分離、洗滌等步驟的次數(shù)、時間以及其他各種時間參數(shù)。因此，離心機電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能：控制機器程序動作，包括開機、關(guān)機、報警自停，故障診斷等;具備人機對話功能，能夠設(shè)置和顯示工藝參數(shù)，并根據(jù)工藝的要求在人機界面上，修改參數(shù);系統(tǒng)中PLC、人機界面進行網(wǎng)絡(luò)通信，使系統(tǒng)操作、運行更為簡捷，可靠。
2、離心機控制要求
本離心機系統(tǒng)的控制方式分為：手動步進、單循環(huán)、全自動等三種方式。手動步進，單循環(huán)是在調(diào)試、故障恢復(fù)或者其它試車情況下使用，正常生產(chǎn)時使用全自動循環(huán)方式。料液分次經(jīng)進料管(閥)進入離心機轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，固相顆粒分離沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，再由螺旋刮刀卸料，卸料后對轉(zhuǎn)鼓進行洗滌準備下一循環(huán)，從而實現(xiàn)了離心機對物料的連續(xù)分離過程。
整個流程情況及控制過程要求既能由現(xiàn)場操作臺控制，又能在總控制室中進行遠距離監(jiān)控操作。
3、監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置
本離心機控制系統(tǒng)根據(jù)工藝和設(shè)備管理要求，由就地控制室(現(xiàn)場操作臺和控制柜)及總控室上位機兩部分組成。就地控制室在離心機現(xiàn)場，其中現(xiàn)場操作屏安裝有所用的操作按鈕、指示燈、蜂鳴器、轉(zhuǎn)速顯示和主電機電流顯示儀表等元件設(shè)備;控制柜內(nèi)裝有可編程控制器(PLC)、交流變頻器、程控穩(wěn)流穩(wěn)壓電源、直流電源、繼電器、信號隔離轉(zhuǎn)換器等?？偪刂剖疑衔粰C與就地控制室間由通訊電纜聯(lián)接。
根據(jù)設(shè)計要求，綜合設(shè)備的先進性，可靠性和成本因素，硬件采用如下配置：
(1)PLC采用西門子公司S7-300系列產(chǎn)品。
中央處理單元為CPU315-2DP，帶有DP口和MPI接口;底板上配有數(shù)字量的輸入、輸出模塊，用來采集柜內(nèi)和現(xiàn)場的各類開關(guān)量信號;底板上同時也配有處理模擬量信號的模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，裝在現(xiàn)場的各類變速器采集模擬信號如氮氣壓力、離心機振動幅度、離心機轉(zhuǎn)速測量反饋，前后軸溫度等信號輸入模數(shù)模塊，經(jīng)過換算，在人機界面上實時顯示。數(shù)模模塊用于根據(jù)生產(chǎn)要求，實時修改離心機的運行速度。
(2)監(jiān)控系統(tǒng)選用一臺研華工控機作為操作界面，監(jiān)控軟件為WINCC6。0。
WinCC(WindowsControlCenter，窗口控制中心)是西門子公司(SIMENS)實現(xiàn)PLC與上位機之間的通訊及上位機監(jiān)控畫面的制作的組態(tài)軟件，可與SIMATIC產(chǎn)品實現(xiàn)無縫連接，界面友好，功能強大，結(jié)合Windows圖形設(shè)計程序，能很方便地生成人機界面，實現(xiàn)控制界面設(shè)計、硬件組態(tài)、變量管理、標簽歸擋、報警歸擋、打印歸擋與用戶管理等功能，并可使監(jiān)控畫面根據(jù)現(xiàn)場實際情況動態(tài)顯示，建立完整的過程監(jiān)控解決方案。
本系統(tǒng)采用的PLC是S7-300系列，通信模板是CP5611MPl，上位機與PLC用MPI電纜連接，采用MPI協(xié)議，上位工控機與下位PLC成功實現(xiàn)通信，用戶可以通過WINCC操作和監(jiān)控界面進行設(shè)備的啟動、停止，故障查詢，歸檔數(shù)據(jù)的查詢，各類工藝參數(shù)的修改等。
利用winCC作為監(jiān)控軟件，不但可以簡化上位機與PLC的通訊，方便地讀取來自于PLC的數(shù)據(jù)及向PLC傳送數(shù)據(jù)，而且很容易配置形象、逼真的監(jiān)控畫面，也利于保證程序運行的安全性。
(3)變頻器采用三菱公司的系列產(chǎn)品。
離心機為恒轉(zhuǎn)矩大慣性負載，采用變頻控制實現(xiàn)電機的軟啟動既可減少對電網(wǎng)的沖擊，也減少機械沖擊而延長設(shè)備壽命，還可以根據(jù)不同工藝要求進行多段速運行。同時變頻器具有過流、過載、過壓等豐富的保護功能，當負載或電機出現(xiàn)異常時變頻器因故障停機并快速封鎖輸出以及時保護電機。
4、監(jiān)控系統(tǒng)軟件編制
(1)根據(jù)使用廠家的要求，離心機的控制方式分為：手動(步進)、單循環(huán)、全自動循環(huán)。手動，單循環(huán)是在調(diào)試或者其它試車情況下使用，正常生產(chǎn)時使用全自動方式。
(2)編程采用編程軟件SIMATIC專業(yè)軟件包，它基于個人計算機，適用于西門子公司PLC的用戶程序編制和監(jiān)控，通過計算機串行接口與PLC編程口相連，軟件中同時使用了語句表，梯形圖，GRAPH編程方法。不同的編程方法有不同的特點，如工藝步驟的運行比較容易有GRAPH來實現(xiàn)。
(3)根據(jù)故障對設(shè)備的損壞程度，將故障分為一般故障和重大故障。
一般故障如：氮氣的上下限，各類閥的開關(guān)不到位，離心機的前后軸溫度的上限，離心機振動上限，離心機轉(zhuǎn)速上限等。
重要故障如：緊急停止，門蓋未閉，氮氣的上上限，氮氣的下下限，前后軸溫度的上上限，離心機振動的上上限，離心機轉(zhuǎn)速的上上限等。
一般故障發(fā)生時，執(zhí)行程序處于暫停狀態(tài)，所有控制閥的輸出信號停止輸出，離心機的速度也慢慢降至待機速度，等到故障處理完畢，在人機界面上可選擇工藝步驟重要故障發(fā)生時，離心機跳機，處于自由停車狀態(tài);工藝步驟處于停止狀態(tài)，所有控制閥的輸出信號停止輸出。等到設(shè)備維修人員排除故障后，方可重新開機。
重要故障發(fā)生時，離心機跳機，處于自由停車狀態(tài);工藝步驟處于停止狀態(tài)，所有控制閥的輸出信號停止輸出。等到設(shè)備維修人員排除故障后，方可重新開機。
5、結(jié)束語
該系統(tǒng)自改造投入運行以來，結(jié)果令人滿意，各項指標滿足生產(chǎn)工藝操作要求。系統(tǒng)啟動平穩(wěn)，運行穩(wěn)定，界面友好，操作維護簡便，為現(xiàn)場操作人員創(chuàng)造了一個高效率的工作環(huán)境，實現(xiàn)了較為先進的離心機控制技術(shù)。
（轉(zhuǎn)載）
