计算机与PLC 集成控制系统在干冰生产过程中的应.pdf

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1、1计算机与PLC集成控制系统在干冰生产过程中的应用王海瑞张勇（昆明理工大学信息及自动化学院,云南昆明650093)[摘要]干冰生产过程自动监控是基于PLC的集散式控制系统。系统由上位计算机和PLC组成,对生产过程进行全程控制和管理。上位计算机通过监控画面对PLC进行参数设置,接受参数后PLC执行闭环控制。使用组态软件设计各种监控画面。计算机与PLC间采用直接通讯方式和OPC方式进行冗余通信。该系统灵活配置,控制可靠,编程简单且成本低。[关键词]PLC可编程序控制器、控制系统、通信协议、组态软件0干冰生产工艺制造干冰的原料来源非常丰富，发电厂、钢铁厂、水泥厂等工厂大量排放的

2、烟气中，含有12%-30%的高浓度二氧化碳，这些排放烟气经吸收法、吸附法、深冷法和膜法等物理、化学方法分离、浓缩后，可获得纯二氧化碳气体。特别是化工厂、氮肥厂等更具有二氧化碳的原料优势。其制备工艺是将气体二氧化碳经在压缩工序将气体压缩后送到脱硫工序对气体进行脱硫处理，脱硫过程中需要对气体进行加热和冷却处理，脱硫完成后原料气体进入净化工序对原料气体进行净化，原料气在净化器的升温净化后，进入冷却塔冷却后变成液体二氧化碳后进入提纯工序，液体二氧化碳在提纯工序经过两级提纯器长时间的加热、吸附、冷却共240分钟后形成干冰产品后，进入最后储罐保存。1控制系统的组成及功能计算机与PLC

3、集成控制系统由生产控制系统和非生产控制系统二部分组成。生产控制系统主要由上位计算机、显示器、PLC、现场执行机构及现场仪表等部分组成。非生产控制系统主要由工艺流程模拟显示屏、工业电视监视设备、现场通讯设备、质量检查系统、管理信[1]息系统等部分组成。中央控制室负责处理来自现场和非生产系统的大量信息。通过计算机与PLC集成控制系统，将干冰生产线各生产车间、以及其他部门以及总厂厂部联成了密不可分的整体，从而最大限度地利用了信息资源，参见图1。为满足干冰生产线生产的技术要求和现场的工况，此控制系统的设计具有以下功能：1）根据用户提出的技术要求，按照干冰生产工艺精确地控制整个生产

4、过程，并且通过上位计算机和现场PLC(ProgrammableLogicController)控制系统实现整个生产过程的自动化。2）通过利用组态软件实现生产现场的生产过程动态监控。具有良好的人机操作界面、清晰的组态图形，使得操作人员通过计算机屏幕，对生产过程的实时变化一目了然。3）在干冰生产过程中，为提高整个控制计算机控制系统的精确性，在现场安装了各种各样的传感器，使控制系统具有反馈功能，这些相互独立系统的局部反馈功能构成了对整个控制系统的有力支持。4）当系统出现压力报警或温度报警时，一方面通过PLC程序实现自动调整，另一方面借助动画，在控制室的操作人员可以立看到报警信号

5、，及时采取相应措施。5）考虑到生产现场某些部位属于高温、有害气体残留处，技术人员不宜靠近，在现场安装了较多的检测设备，让技术人员实现远程监控。6）通信网络，网络中的各个计算机可以直接获得工业现场的信息，各管理部门之间也可以实现数据通信与数据共享。由于本文只讨论干冰生产线的控制系统设计，故本文只详细介绍生产控制系统的现场控制设备，过程控制器和上位计算机系统的构成。上位计算机系统：选择工业计算机作为上位计算机硬件系统，微软WindowsXP作为操作系统，以目前通用组态软件作为上位计算机的监控系统，通过上位计算机的监控画面可以对现场PLC进行参数设定,监视现场各执行机构的工作状

6、态,而现场控制器PLC具体执行控制工作。要求计算机具有10/100M自适应以态网接口，能自由地接入生产管理网络，具有RS-2321云南省自然科学基金资助项目（项目编号：2001F0025M）或RS-422/485通信接口，具备和现场控制器通信的能力。现场控制器：选择目前使用广泛的中型PLC作为现场的控制机构，构成的过程控制的核心,结合干冰生产的工艺要求,对压缩、脱硫、净化和提纯等工序进行了重点控制。集中采集生产过程的实时数据，实现与上位计算机的数据交换，完成控制命令和过程状态的上下传递,[2]并完成闭环调节算法,接受参数后进行闭环控制。图1计算机集成控制系统的组成现场执行

7、机构核传感器：主要由各式各样的传感器和执行机构组成，主要用于检测原料气流量、提纯塔的压力和液位、冷却塔的入出口温度等值的检测和各种阀门的开度控制等。这些传感器将检测到的信号通过模拟量输入模块和现场PLC接在一起完成摸/数转换，PLC根据干冰生产工艺完成各控制参数的闭环调节后，由模拟量输出模块将控制信号送到现场控制器。2控制系统的实现2.1上位计算机系统的实现由于组态软件系统具有可视化编程的功能、用户使用简单、组态方便灵活、能够快速和各种流行的PLC进行组网、支持实时数据库操作，具有良好的数据库接口、可以方便灵活地实现多任务操作