基于EPA的煤原料筛分和破碎过程监控系统

2014-08-02罗小虎毛先萍

化工自动化及仪表 2014年5期

罗小虎毛先萍发发

(新疆大学化学与化工学院，乌鲁木齐 830046)

随着计算机、通信和网络技术的发展，工业自控系统也得以迅速发展，从控制系统的发展史不难看出，每一代新的控制系统的推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案[1，2]。DCS、PLC、GPC及EPS等各类控制系统和计量仪表在原煤生产和煤化工领域的应用也日益广泛[3～8]。

煤的前期处理过程主要有筛分和破碎，该过程的自动化程度会影响到生产效率和环境污染问题。因此，采用先进的控制系统，提高监控系统的可靠性有着重要意义。以太网工厂自动化系统(Ethernet for Plant Automation，EPA)是一种分布式现场网络控制系统，具有先进的总线网络架构，高可靠性，强大的系统扩展功能，完善的设备管理功能和便捷的即插即用功能，以EPA通信网络为基础，结合工业自动化生产现场环境，将若干个分散在现场的设备、小系统和控制/监视设备连接起来，所有设备一起运作，共同完成工业生产过程和操作中的I/O数据采集和自动控制，使各网络层次上的信息从纵向和横向上都能实现无缝集成。在此，针对现有煤矿筛分和破碎系统，基于EPA系统设计煤原料筛分和破碎过程监控系统。

1 监控系统①

基于EPA系统的煤原料筛分和破碎过程的监控系统由筛分系统和破碎系统组成，系统网络结构如图1所示。所有控制器和网桥都采用冗余设计，现场层设备备有变送器和模块，对于具有EPA协议的现场生产设备，直接接入模块中；不具有EPA协议的接入变送器中。

图1 EPA监控网络结构示意图

2 硬件

2.1 标准信号输入模块

标准信号输入模块AI212是符合EPA标准的电压和电流信号测量模块，可调理的信号有标准II、III型电压信号和标准II、III型电流信号，各采样通道之间具有点点隔离功能，其模块接口如图2所示。

图2 AI212模块接口

2.2 标准信号输出模块

模拟信号输出模块AO212为16路点点隔离型电流信号输出模块，能够输出II型和III型电流信号，具有实时检测输出状况和断线检测功能，其模块接口如图3所示。

2.3 开关量信号输入模块

DI232是16路开关量信号输入模块，能够快速响应干触电信号、电平信号和接近开关的数字量输入，实现数字量信号的准确采集，具有信号电源自检功能，通道与地之间统一隔离，并进行了电磁兼容性设计，具有群脉冲抑制和浪涌吸收保护功能，模块接口如图4所示。

图3 AO212模块接口

图4 DI232模块接口

2.4 开关量信号输出模块

开关量信号输出模块DO232，通过输出开关量信号来控制外配电24V电源的通断，达到控制负载的目的。DO232接收从控制网络发送的数字信号，可直接或通过配套继电器端子板(TB367-GPRU或TB367-GPRPU)驱动电动控制装置。同时，在输出电路部分将外部输出状态通过隔离单元反馈给信号处理单元，完成输出状态自检，从而判断各个通道的工作状态，并将报警信息发送回控制网络中。DO232与端子板TB367-GPRU和TB367-GPRPU的接口电路如图5、6所示。

图5 DO232与TB367-GPRU连接接口电路

图6 DO232与端子板TB367-GPRPU连接接口电路

3 软件

EPA组态软件(EPA_Configuration)是基于Windows2000操作系统的自动控制应用软件，可以对EPA协议的现场总线进行组态，主要功能包括设备管理、设备信息访问和设备的图形化组态[9,10]。

基于EPA系统的煤原料筛分和破碎过程的监控系统的软件设计步骤如下：

a. 将各输入/输出模块和计算机都接到交换机上，通过Dema软件修改IP地址(128.128.3.xx)、模块类型和位号。

b. 将CON212和计算机连接到交换机上，此时其他输入/输出必须切除，然后先通过Dema软件确定模块类型、位号和IP地址(默认为128.128.3.20)，如要修改IP，则需在设备属性配置软件中进行。

c. 将输入/输出、CON212和计算机都连接到交换机上，打开config软件，选择连接方式为“连接SCNET网络”。在操作菜单栏中选择-高级选项-高级工具-将添加的勾选上；然后按设备声明，就可读出所有输入/输出和CON212，如出现感叹号，则需添加DD描述文件，之后再选择自动组态-编译-组态，即可生成执行文件。

d. 打开Advantrol2.65.02，选择EPA组态工程，点击载入组态，界面如图7所示。

e. 在总体信息标题栏下选择组态配置，导入上述文件就可进行余下的组态过程，宏周期设置为250和175。

f. 组态完毕后，插入软件狗，进行编译，若无错误组态，可下载组态并发布到操作站，进入调试阶段。