隨著自動化、計算機和信息技術在面粉加工行業的廣泛應用,面粉加工行業普遍實現了電氣自動化控制。但是由于面粉加工業是傳統行業,各個不同時期建造的面粉廠電氣自動化水平差異較大,有上世紀90年代從國外引進的現在正在運行的自動化生產線,有上世紀在消化吸收國外引進自動化生產線基礎上國內設計建造的自動化生產線,還有本世紀以來國內設計建造的眾多自動化生產線,由于企業性質、生產規模和投資多寡不同,也造成電氣自動化水平差異較大。這些面加工企業由于擴大生產規模或者工藝調整優化等原因,都要在原來電氣控制系統的基礎上進行升級改造。由于原有電氣控制系統的情況各不相同,升級改造時采用的方案也千差萬別。筆者對近年來參與改造的面粉廠電氣控制系統升級改造的工程項目進行總結,對各種方案進行比較分析,希望對將要進行電氣控制系統升級改造的面粉企業能夠參考借鑒。
1 年代久遠,主要控制元件已停產的系統改造
這類系統多是上世紀90年代前后從國外引進生產線和在對國外引進生產線消化吸收基礎上國內設計建造的自動化生產線,主要控制核心PLC已經停產,如西門子S5系列PLC、富士NJ系列PLC等,I/O模塊等相關配件產品很難買到,甚**于連基本的硬件手冊、編程手冊都收集不到。對這類老舊系統不能采用增加同型號PLCI/O模塊的方法實現改造,可采用2種方案。
方案一:將原來的PLC系統淘汰,以一套新的PLC系統代替。該方案查線和接線工作量大,和原來部分舊儀表的通訊方式不兼容,會帶來改造難度加大、改造周期長的弊端。而且由于采用一套新的PLC系統,也加大了設備的投資。方案二:原來的PLC控制系統保留,新增加一套PLC系統來控制由于工藝改造而增加的設備。由于原來的PLC系統保留,所以減少了更換PLC帶來的查線和接線工作量。新增加的PLC僅需要較少的控制模塊,減少了投資費用,改造周期也大大縮短,是一種比較合適的改造方案。
2 原控制系統不變,單獨增加控制功能的系統改造
有些面粉企業在進行生產工藝調整時,只是增加了一部分相對獨立的工藝部分,主體工藝部分并沒有變化。如面粉企業增加配粉工段,增加麩皮熟化工段,或增加小包裝打包工段等。對這類企業的控制系統改造也可以采用2種方案。
方案一:在原有PLC控制系統的基礎上增加I/O模塊,和原有控制系統構成一個規模更大的PLC控制系統。這種控制方案由于和原來的制粉工藝控制共用控制系統,成本相對較低,但由于要在原控制系統基礎上增加I/O模塊,原有控制系統就要停機改造,會對正常的面粉生產造成影響。同時控制點數太多,系統龐大,風險高度集中。方案二:原有控制系統不改動,新增控制工段單獨構建一個PLC系統,新舊兩個控制系統通過通信網絡連接進行數據共享。這種控制方案由于要新增一個PLC控制系統成本較高,但可靠性高,控制靈活,對原有系統影響不大,不會造成停機、停產,是改造時**方案。
3 升級完善數據管理功能的系統改造
面粉生產企業的生產監控系統大多都是應用組態軟件開發的,但組態軟件在報表處理方面能力有限,只能進行簡單的數據處理,而且對歷史數據不能進行靈活的查詢,這樣僅用組態軟件中自帶的報表功能模塊構建出的報表系統,功能過于簡單,滿足不了面粉生產企業對生產數據處理日益復雜的要求。這就要求有數據管理功能強大的數據管理系統替代原來功能簡單的數據管理系統。
面粉生產數據管理系統主要完成打包秤、工藝秤參數設置、生產實時信息顯示、歷史生產數據統計與查詢(包括日報表、月報表、年報表)等功能。主要是采集打包秤、工藝秤、電度表的實時信息,并進行分析、處理。對這類系統進行改造時,不用不改動原來的PLC控制系統,只把需要采集數據的打包機、流量秤、電度表等設備連接成一個單獨的RS-485通訊網絡,單獨配置一臺工控機來處理采集上來的數據。數據管理軟件可采用Visual Basic或Visual C++等**語言來編程實現,采集到的數據存儲在SQL或Access數據庫中進行處理。圖3為采用Visual Basic開發的生產數據管理系統。
4 部分設備改變控制方式的系統改造
對于這種情況,控制系統的控制點數不需要增加,軟件程序也不需要改變,只把MCC柜中的電機控制電路改造一下就可以實現了。面粉廠中的部分設備功率較大(高壓風機、空壓機等),在建廠時沒有從節能降耗角度考慮控制方式,采用常規的星-三角或自耦變壓器等降壓啟動方式。但隨著節能降耗意識的增強,這些廠家在逐步地考慮用節能效果明顯的變頻器控制來取代星-三角或自耦變壓器等降壓啟動方式。
5 手動控制系統的系統改造
在廣大農村地區還有一些200t/d以下,規模較小,當時由于勞動力成本比較低廉,采用在各樓層手動開機的面粉廠。由于近年來人力成本的高漲,也有改成自動化控制,節約人力人本的迫切愿望。對這類面粉廠從節約投資成本角度考慮,一般不愿意更換MCC柜中的空氣開關和接觸器等低壓電器元器件。這時要對MCC柜中的控制電路做一下改造,以適應PLC控制系統的需要。需要改造的地方主要包括:增加接觸器中的常開輔助觸點,作為PLC中的設備運行檢測、指示。要把啟動、停止按鈕改換成三位鈕子開關,以完成控制系統的遠程、停止和現場手動功能。如果接觸器的線圈電壓是380V的,還要加一個繼電器,通過繼電器的觸點來通斷380V電壓。
6 建成時間不長,需要增加控制設備的系統改造
有些面粉廠建成時間不長,由于工藝優化改造或者提高產量等原因也需要增加控制點數。由于是較新系統,相關元器件市場上很容易采購到,所以這類系統的改造較簡單,只需在原來控制系統基礎上增加相應的I/O模塊就可以達到目的。
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