摘要：赤泥綜合回收控制系統(tǒng)采用PLC作為主要的控制器，具有手動控制，自動控制，數(shù)據(jù)采集，測量精度高，操作簡單等特點(diǎn)，并使用觸摸屏作為人機(jī)界面，該系統(tǒng)達(dá)到了國內(nèi)外的較先進(jìn)的水平。

關(guān)鍵詞：赤泥 ?綜合回收 ?可編程控制器 ?自動控制 ?手動控制 ?觸摸屏

1 概述

基于PLC的赤泥綜合回收控制系統(tǒng)根據(jù)赤泥綜合回收生產(chǎn)工藝的要求，參考國內(nèi)外有關(guān)工廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及設(shè)計(jì)方案確定的，對全廠各生產(chǎn)工藝過程實(shí)施有效的、高水平的自動控制，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量、成本，使之在市場有很強(qiáng)的競爭力。

整個自動控制系統(tǒng)包括儀表過程檢測部分、系統(tǒng)控制部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)（包括各種信號轉(zhuǎn)換、驅(qū)動控制設(shè)備）部分;操作人員可在主控室監(jiān)控各個工藝參數(shù)及設(shè)備的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的連續(xù)檢測和自動控制;對可能引起設(shè)備或人身事故的工藝參數(shù)設(shè)置越限報警，設(shè)備故障報警，并自動采用預(yù)設(shè)聯(lián)鎖控制方案將工藝參數(shù)限定在安全的范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

該系統(tǒng)的主要內(nèi)容包括：手動控制，自動控制，液位自動控制，溫度自動控制，實(shí)時流量數(shù)據(jù)采集，累計(jì)流量統(tǒng)計(jì)，觸摸屏人機(jī)界面顯示等功能。該系統(tǒng)操作簡單，降低了工人的勞動量，測量數(shù)據(jù)精度高，因此可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，并節(jié)能降耗，為企業(yè)創(chuàng)造更佳的效益。

2 控制系統(tǒng)的硬件開發(fā)

赤泥綜合回收過程控制系統(tǒng)組成，如圖1所示：

輸入單元：負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場的液位、流量、溫度等各項(xiàng)模擬量以及開關(guān)量?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由溫度傳感器、超聲波液位傳感器、流量計(jì)等組成。其中，模擬量輸入模塊采用西門子的EM231模塊，模擬量輸入模塊采集各種傳感器送來的4～20mA信號;數(shù)字量輸入模塊采用西門子的EM221模塊，數(shù)字量輸入模塊主要是接收操作按鈕以及故障開關(guān)信號。模擬量輸出模塊采用西門子的EM232模塊，模擬量輸出模塊輸出0～10V信號，控制變頻器頻率。

輸出單元：負(fù)責(zé)控制現(xiàn)場的加熱棒、水泵、變頻器和電磁閥等執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中，模擬量輸出模塊采用西門子的EM232模塊，模擬量輸出模塊輸出0～10V信號，控制變頻器頻率;數(shù)字量輸出模塊采用西門子的EM222模塊，數(shù)字量輸出模塊主要是通過控制中間繼電器的接通與斷開，中間繼電器控制主電路接觸器的接通與斷開，從而控制加熱棒，水泵，變頻器以及電磁閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)啟停動作。

人機(jī)界面采用威綸觸摸屏，使用十分方便，只要把它通過連接電纜， 連接到S7-200上即可。它的用途有：顯示報警;軟按鈕;設(shè)定和修改參數(shù)等等。

3 控制系統(tǒng)的軟件開發(fā)

本系統(tǒng)分別采用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6和EasyBuilder 8000為PLC和觸摸屏編程。控制軟件包括各種液位控制程序，流量控制程序，變頻調(diào)速控制程序，溫度自動控制程序以及監(jiān)控界面等等。

液位自動控制程序完成每個反應(yīng)罐的自動液位控制;流量控制程序完成各種原料流量的手動和自動控制，使得各種原料的實(shí)際用量準(zhǔn)確、穩(wěn)定地跟蹤物料的流向，為企業(yè)計(jì)算生產(chǎn)成本提供依據(jù)。溫度自動控制程序?qū)崿F(xiàn)溫度的自動控制，使得反應(yīng)物按照設(shè)定的溫度反應(yīng)，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量。

監(jiān)控畫面主要有兩方面的功能：一是監(jiān)視設(shè)備的狀態(tài)，包括設(shè)備的運(yùn)行、停止和故障等;二是控制設(shè)備的狀態(tài)，包括設(shè)備的啟停、參數(shù)的設(shè)定等。

3.1 液位自動控制

赤泥綜合回收控制系統(tǒng)中包含了多個液位自動控制系統(tǒng)，以氨水自動控制為例，該控制系統(tǒng)的電氣和儀表主要包括PLC，超聲波液位計(jì)，水泵等，控制流程如圖2所示。

液位控制原理描述：液位自動控制主要是采用超聲波液位傳感器測量采集反應(yīng)罐液位，并將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4-20mA的電信號輸入到PLC，將采集到的液位和程序中設(shè)定的液位進(jìn)行比較，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定的下限值時，自動開啟水泵，當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定的上限時，自動關(guān)泵，為了保險起見，超聲波還有超高位保護(hù)功能，防止反應(yīng)液溢出，起到安全保護(hù)的作用。

3.2 溫度自動控制

以反應(yīng)釜溫度自動控制為例，反應(yīng)釜溫度自動控制的啟動和停止流程圖如圖3、圖4所示。

啟動條件：系統(tǒng)開機(jī)，系統(tǒng)處于自動控制，斷路器已經(jīng)合閘，斷路器沒有故障，加熱棒沒有故障，溫度低于設(shè)定啟動溫度;停止條件：系統(tǒng)關(guān)閉，系統(tǒng)處于手動控制，斷路器分閘，斷路器故障，加熱棒故障，溫度達(dá)到設(shè)定停止溫度。

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圖3 ?溫度自動控制系統(tǒng) ? ? ? 圖4 ?溫度自動控制系統(tǒng)

啟動流程圖 ? ? ? ? ? ? ? ? ?停止流程圖

4 人機(jī)界面的開發(fā)

根據(jù)本控制系統(tǒng)的功能要求，該系統(tǒng)采用EasyBuilder 8000軟件開發(fā)了多個畫面，不僅具有豐富的功能，同時具有良好的人機(jī)互動性，主畫面如下圖5所示。

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圖5 ?溫度監(jiān)控畫面

通過該畫面可以實(shí)時監(jiān)測反應(yīng)罐的實(shí)時溫度以及溫度記錄曲線。并可以切換到其他畫面完成相應(yīng)的功能，如液位自動控制畫面，可以實(shí)時監(jiān)測每個反應(yīng)灌的液位高度，還可以設(shè)定各種參數(shù)，以及各種操作按鈕等等。

5 結(jié)論

本系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200PLC設(shè)計(jì)并開發(fā)了赤泥綜合回收的自動控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)等等。該系統(tǒng)通過超聲波液位計(jì)，溫度傳感器，流量計(jì)等儀表測量各種數(shù)據(jù)，并且反饋到PLC，通過PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，比較判斷，然后輸出控制中間繼電器的吸合，中間繼電器控制接觸器，實(shí)現(xiàn)了液位的自動控制，溫度自動控制，流量自動控制等等。過程監(jiān)控部分保證監(jiān)控畫面的直觀性、友好性，操作員可以方便地實(shí)現(xiàn)過程監(jiān)控、過程操作、重要參數(shù)的記錄及顯示、異常情況的處理等等，達(dá)到人機(jī)優(yōu)勢互補(bǔ)的目的。

這兩個月來的現(xiàn)場使用證明，本系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠，計(jì)量準(zhǔn)確，操作使用簡便，維護(hù)簡單，各項(xiàng)性能指標(biāo)及功能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

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作者簡介：

甘桂裕（1986-），男，廣西貴港人，2010年畢業(yè)于廣西工學(xué)院自動化專業(yè)，助理工程師，主要從事電氣自動化方面的研究。