罗克韦尔AB 控制系统的设计和应用

张志亮

（晋神能源有限公司沙坪洗煤厂， 山西 河曲 036500）

引言

选煤厂各设备的运行直接决定最终的煤炭质量和矿井的生产进度。因此，对选煤厂控制系统提出了更高的要求。根据《煤炭洗选工程设计规范》的相关标准要求，生产能力高的选煤厂应采用网络结构，并配置有功能齐全的控制主机、软件，能够对现场的信息全面采集。罗克韦尔AB 控制系统能够满足上述要求。

1 罗克韦尔AB 控制系统概述

1.1 罗克韦尔AB 控制系统组成

根据选煤厂的工作任务及工艺流程，综合考虑现场设备安装的便捷性和各个配电设备的位置，需基于罗克韦尔AB 控制系统建立如下分控制系统，分别包括有：块煤车间控制分系统、重介压力控制分系统、主洗车间控制分系统、桶位控制分系统、压滤车间控制分系统、浮选车间控制分系统、浓缩车间控制分系统以及运销车间控制分系统等[1]。此外，上述各分析均需为其配置远程监控分系统对其实时运行状态进行监测和控制。

1.2 罗克韦尔AB 控制系统设备组成

罗克韦尔AB 控制系统是基于AB 公司的1756系列PLC 所设计的控制系统。该控制系统可划分为现场设备层、PLC 控制层以及监控信息层。其中，PLC 控制层作为现场设备层和监控信息层进行通信和控制的中间纽带，其通讯协议为工业以太网通信协议。为方便对控制系统功能的增加或减少，该通信协议下的数据发布接口均是以开放形式实现的。

监控信息配置有三台计算机，其中一台为工程师站，用于工程师对控制系统程序的修改，在正常工作状态，工程师站也可用于监控使用。其余两台计算机全用来对系统进行监视，并为每台计算机配置大型液晶显示器[2]。

2 罗克韦尔控制系统的设计

罗克韦尔AB 控制系统的设计主要为硬件设计和软件设计。其中，硬件设计为对该系统PLC 的选型设计，软件设计即为根据工艺流程设计相应的流程图。罗克韦尔AB 可控制系统的结构如图1 所示。

图1 罗克韦尔AB 控制系统示意图

2.1 系统硬件的设计

罗克韦尔AB 控制系统的硬件主要包括有MCC控制柜、PLC 柜以及各种控制模块、工业控制计算机等。本文着重对PLC 的选型设计进行阐述。PLC 的设计需对其中各个模块进行选型设计，包括有CPU 模块、通信模块、模拟量输入/输出模块、数字量输入、输出模块等[3]。

2.1.1 CPU 模块的设计

CPU 作为PLC 控制系统的核心，其对数据的处理性能直接据决定该PLC 控制系统的响应速度和控制精确性。为选煤厂罗克韦尔AB 控制系统中PLC控制器所配置的CPU 模块型号为1756-L61。该型号的CPU 自带有32 MB 的内存和内置的USB 端口。基于1756-L61CPU 模块使得两PLC 之间的通信可通过光纤电缆实现。

2.1.2 PLC 通信模块的设计

PLC 通信模块作为整个罗克韦尔AB 控制系统现场界面与上层监控界面通信的关键模块。目前，可供PLC 通信模块选用的通信模块包括有以太网、RIO、ControlNet 等。通信模块主要实现设备层之间的数据交换，下位机与上位机之间的数据交换等。因此，综合考虑各通信模块的优劣势，罗克韦尔AB 控制系统选用以太网通信模块。

2.1.3 PLC 模拟量输入/输出模块的选型

通过对现场控制需求进行统计，选煤厂中压力传感器、料位计等所输出的电流信号上传至PLC 模块为模拟量；重介质密度调节系统通过调节阀门的开度大小进行控制，该信号为模拟量输出。经统计，为选煤厂罗克韦尔AB 控制系统PLC 配置的输入/输出模块为1756-IF16、1756-OF8。此外，为了确保保证信号传输的准确性，为输出/输出模块增设了相应的安全栅。

2.1.4 PLC 数字量输入/输出模块的选型

由于选煤厂工作现场煤尘浓度较高属于爆炸性粉尘环境，为确保接触可靠性，选煤厂罗克韦尔AB控制系统中PLC 的数字输入模块为1756IM16I，共有16 路；配置的输出模块为1756-OW16I，共有16点常开输出。上述数字量输入/输出模块能够减少中间继电器的环节，一定程度上简化了接线，有利于作业人员对系统进行调试、维护。

2.2 系统软件的选择

选煤厂中罗克韦尔AB 控制系统的软件包含有监控软件和编程软件。基于监控和编程软件可实现对上位机人机接口的监控，确保PLC 逻辑功能的实现以及为控制系统内部和外部数据通信提供接口[4]。

2.2.1 编程软件

选煤厂罗克韦尔AB 控制系统所选用PLC 控制器的型号为1756 系列的PLC。因此，针对该系列PLC 选用的编程软件为RSLogix 5000 系列的中文编程软件。该编程软件能够实现对自动化控制系统中PLC 的逻辑算法功能和逻辑组态功能，采用该编程软件的优势在于，尽管系统中测点数量有变，但不需对整个系统程序进行编译。

2.2.2 监控软件

罗克韦尔AB 控制系统中的监控软件是RSview32 组态软件，该软件能够在win7 的环境下运行，具有较好的运行实时性和开放性。

2.2.3 通讯软件

RSlinx 为现场设备连接罗克韦尔软件提供全套通讯服务，主要用于与第二方人机界面系统，数据采集、分析系统，客户应用软件系统进行通讯，支持多个应用软件同时与在不同网络上的不同设备进行通讯。

3 罗克韦尔AB 控制系统在沙坪选煤厂的应用效果

1）罗克韦尔AB 控制系统的操作界面简单，便于作业人员掌握并熟练操作。此外，该控制系统增加了部分通信协议，可为系统配置各种通信接口。

2）罗克韦尔AB 控制系统的电气分系统采用先进的集成电路技术和抗干扰技术，大大提升了系统的可靠性和抗干扰能力。具体表现为：罗克韦尔AB控制系统相比于传统自动化系统而言，大大减少了继电接触器的数量，从而有效降低了设备出现故障的概率。此外，罗克韦尔AB 控制系统具有故障自检、自排除功能，大大提升了系统的可靠性。

3）不论从罗克韦尔AB 控制系统的硬件配置还是从其软件集成而言均具有前瞻性，为今后系统的优化提供了可靠的基础。

4 结语

选煤厂的日常生产所涉及的设备种类多，工艺流程复杂，需要先进的集成控制系统为其服务。罗克韦尔AB 控制系统从硬件设计和软件配置具有一定的先进性和前瞻性，能够明显提升选煤厂的自动化水平，为提升选煤厂的工作效率和最终产品的质量起决定性的作用。