淺析S7-1200PLC在礦山無人值守泵站中的應用

江西銅業(yè)股份有限公司城門山銅礦 江西 九江 332100

引言

基于智能信息化時代下,我國礦山泵站開始朝著智能化、無人值守方向建設發(fā)展,礦山泵站在傳統(tǒng)人工控制條件下,會進一步降低整體運行效率,提高人工成本。通過以S7-1200PLC為基礎,針對泵站控制系統(tǒng)實施優(yōu)化設計,能夠促進泵站朝著智能化、無人化方向發(fā)展,強化泵站運行效率。

一、工程概況

國內某礦山選礦廠實際作業(yè)條件較為復雜,需要進行一系列的處理措施,促進選礦作業(yè)順利實施。當下廠內相關泵站主要是采取人工控制方式進行管理。為有效轉變現(xiàn)有狀況,應該采取有效措施,實現(xiàn)智能化建設發(fā)展,通過自動化與信息化融合,針對采場內相關泵站實施無人值守改造。

比如在水處理泵站中實施自動控制系統(tǒng)改造,泵站相關控制系統(tǒng)中,要求針對管路閥門、變頻器、水泵、循環(huán)水池等進行自動化控制。當下現(xiàn)場監(jiān)控分站已經無法滿足開發(fā)要求,為此應該積極引入自動化控制系統(tǒng)。S7-1200PLC充當主要站點根據(jù)相應的時間間隔,對站用監(jiān)控分站進行一次輪詢,在部分設置較多大型設備的場站中,會應用較多傳感器和監(jiān)控分站,通過該種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

二、系統(tǒng)改造方案

相關系統(tǒng)自動化改造中,應該針對現(xiàn)場調控合理設計控制順序、控制邏輯,以及不同故障相關處理機制。促進控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化運行屬于此次方案改造的核心。為此需要針對軟件功能和邏輯實施精準定位,選擇市面中較為可靠、成熟的硬件產品。為滿足系統(tǒng)控制中的無人值守要求,系統(tǒng)應形成以下功能:第一是創(chuàng)建定期專業(yè)巡檢與無人值守框架,對相關設備進行遠程操控,削減操作人數(shù),促進操作流程實現(xiàn)規(guī)范化發(fā)展,控制運營生產成本,提升整體經濟收益。第二是擁有設備運行狀態(tài)自主分析功能,可以對泵站相關設備實際運行狀況進行實時分析,在產生異常問題后,系統(tǒng)應該進行有效預警,自主啟動保護功能,有效降低風險發(fā)生。第三是能夠對設備實際運行狀況進行實時監(jiān)控,保護設備的正常運行,做好故障診斷,提供準確診斷結果。此外還需提醒相關應用人員做好設備維護檢修,提升設備運行效率和應用壽命。

為實現(xiàn)上述功能,此次控制系統(tǒng)選擇S7-1200PLC控制系統(tǒng),設置觸摸屏充當人機交互界面,針對排氣閥、水泵、排水閥以及泵站內取水泵等設備實施全面監(jiān)控,通過額外增設其他檢測裝置,合理控制水倉水位變化,實時監(jiān)控PH值、電流、壓力、溫度、震動、流量等數(shù)據(jù)信息[1]。

該選廠泵站在進行自動化改造后,應用效果較好,能夠從根本層面改善生產人員不足以及效率低的問題,同時還能夠優(yōu)化補充系統(tǒng)設備原有檢測缺陷,利用遠程監(jiān)控,準確判斷設備操作狀態(tài),實現(xiàn)在線檢測目標,促進設備預防維修,避免設備故障惡化,降低系統(tǒng)在生產方面的不良影響。優(yōu)化職工相關工作環(huán)境,可以將現(xiàn)場部分崗位直接取消,控制設備運行成本,提高設備信息化與自動化運行水平。

三、控制系統(tǒng)相關硬件設計

此次控制系統(tǒng)針對現(xiàn)場相關設備實施電氣化改造,增加部分傳感裝置參數(shù)監(jiān)測,利用現(xiàn)場控制柜內自動化控制系統(tǒng)對各種設備的實際運行狀態(tài)信息進行全面檢測,并利用傳輸網將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街飨到y(tǒng)內,從觸摸屏中顯示出來。選擇檢測儀表中,因為泵站部分取水設備為露天狀態(tài),整體環(huán)境十分惡劣,為此相關檢測儀表應該滿足防雨雪、防高溫、高精度以及輸出線性好等要求?，F(xiàn)場控制設備在現(xiàn)場各項設備的自動化控制中處于核心地位,因為某一設備在運行中還會帶動其他設備進行相關操作,為此需要對設備開關、電機狀態(tài)、電流狀態(tài)、壓力等參數(shù)進行監(jiān)測,從而準確判斷相關設備是否正常運行?，F(xiàn)場過程控制站應該利用科學的電氣設計和程序編制,促進泵組實現(xiàn)單體控制、全自動控制以及聯(lián)動控制。因為自動化控制系統(tǒng)具備適應性強、功能完善、抗干擾能力強、可靠性高等特征,同時此次泵站相關控制系統(tǒng)為無人值守狀態(tài),在穩(wěn)定性和可靠性方面具有較高要求,為此選擇功能多樣、使用靈活的西門子S7-1200PLC,能夠滿足相應控制條件。

四、系統(tǒng)軟件設計

S7-1200PLC和監(jiān)控分站之間的數(shù)據(jù)交互主要是通過監(jiān)控分站、網絡交換裝置以及S7-1200PLC控制器等部分構成,監(jiān)控分站利用通信口對傳感數(shù)據(jù)進行采集,隨后通過交換裝置把所采集信息轉化為TCP協(xié)議模式,傳輸至S7-1200PLC控制器內。程序控制邏輯設計中,為促進泵站實現(xiàn)無人值守,應該以各單體設備相關控制為基礎,采取順序控制方式,對各個獨立設備進行聯(lián)動啟停,對現(xiàn)場操作設備實施全自動控制。單體設備控制主要對排氣閥、取水泵、電動球閥、回水泵進行控制。順序控制主要是先開啟排氣閥,同時開啟主取水泵,而取水泵上水,形成壓力后,將排氣閥關閉,隨后打開回水泵電動球閥,開啟回水泵。取水泵、回水泵全面開啟后,電機電流、壓力、流量相關數(shù)據(jù)達到正常數(shù)值后,泵組處于運行狀態(tài)下。停機時,設備在運行中能夠順利接收停止信號,關閉閘閥,停止取水泵和回水泵。全自動控制即系統(tǒng)聯(lián)系兩個泵組實際運行狀態(tài)、泵組運行時間以及水位狀況,對運行時間短的泵進行合理選擇,將后備泵組投入,實施無人操作。而全自動控制主要利用自動控制、泵組順控以及時間排序相關功能模塊實現(xiàn)[2]。

結語

綜上所述,將S7-1200PLC應用到礦山泵站當中,能夠針對相關設備實施集中管理,初步落實現(xiàn)場無人值守管理目標,減少操作人員,優(yōu)化工作環(huán)境,提升設備的信息化與自動化管理效果,提高企業(yè)生產中的社會效益與經濟效益,對于礦山泵站智能化建設工作具有一定借鑒意義。