基于西門(mén)子S7-300系列PLC實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

引言

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快．環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為關(guān)系到人類前途和命運(yùn)的尖銳而敏感的問(wèn)題。生活在山西這塊沃土上．煤炭焦化產(chǎn)業(yè)由南到北隨處可見(jiàn)，而這些行業(yè)在給企業(yè)帶來(lái)巨大利潤(rùn)的同時(shí)給我們的生活環(huán)境所帶來(lái)的工業(yè)粉塵污染也是令人痛心疾首。隨著國(guó)家環(huán)保治理力度的不斷加大．各企業(yè)在環(huán)保治理方面的投入也在日益加強(qiáng)。地處山西腹地的西山煤電集團(tuán)五麟焦化廠為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，為l、2號(hào)焦?fàn)t配置了一座地面除塵站，除塵站的控制系統(tǒng)采用了時(shí)下流行的DCS集散控制系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)控制地面除塵站的除塵主風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速配合調(diào)節(jié)爐前密封管道和地面除塵站連接管道間的非常閥的開(kāi)與關(guān)，把攔焦車在導(dǎo)焦、焦?fàn)t在出焦時(shí)在攔焦車導(dǎo)焦柵和熄焦車等處產(chǎn)生大量陣發(fā)性的高溫?zé)焿m通過(guò)導(dǎo)焦車上的吸塵罩捕集后，經(jīng)過(guò)固定在爐前的膠帶密封管道和地面除塵站連接管道進(jìn)入除塵器本體進(jìn)行凈化處理，凈化后的煙氣經(jīng)除塵器上部集合管通過(guò)通風(fēng)機(jī)排人大氣，在除塵器中被捕集下來(lái)的粉塵經(jīng)雙層排灰閥進(jìn)入刮板運(yùn)輸機(jī)送入粉塵倉(cāng)，最后由加濕卸灰機(jī)定期將粉塵裝入汽車后運(yùn)輸。

1、系統(tǒng)硬件配置

為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)在安全、可靠的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行．系統(tǒng)配置了一個(gè)工程師站，一個(gè)操作員站兩個(gè)操作站和一套由西門(mén)子S7-300系列PLC產(chǎn)品控制系統(tǒng)。具體配置如下：

（1）操作站：操作站采用配置為PⅣ2．4G、512MB、80G、52XCDROM的研華工控機(jī)兩臺(tái)主機(jī)，21英寸彩色顯視器兩臺(tái)，單色打印機(jī)和UPS電源各一臺(tái)。

（2）PLC控制系統(tǒng)：PLC控制系統(tǒng)采用了西門(mén)子S7-300系列產(chǎn)品組成分布式I／0控制方式。主站由：S7-300-CPU一塊、電源模板一塊、通訊模板IM365一塊以及S7-300的I／O模塊組成。從站采用：由IM365接口模板以及S7-300的I／0模塊組成?，F(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)通過(guò)端子直接輸入PLC柜，輸出信號(hào)由輸出繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC-I／O模塊與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)電器隔離。系統(tǒng)規(guī)模：開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)（DI）：176點(diǎn)；開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)（D0）：64點(diǎn)；模擬量輸入點(diǎn)（AI）32點(diǎn)。

（3）通訊：操作站OPS與PLC控制系統(tǒng)之間的通訊網(wǎng)絡(luò)是PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，由西門(mén)子通訊模塊CP5611網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)PROFIBUS通訊。通過(guò)（PG口、PC口）構(gòu)成高速的數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)。實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間數(shù)據(jù)通訊。系統(tǒng)硬件構(gòu)成見(jiàn)圖l。

2、 集散控制系統(tǒng)特點(diǎn)

DCS控制系統(tǒng)綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、冗余及自診斷技術(shù)．采用了多層分級(jí)的結(jié)構(gòu)，它把計(jì)算機(jī)、儀表和電控技術(shù)融合在一起．結(jié)合相應(yīng)的軟件，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、處理、工藝畫(huà)面顯示、參數(shù)超限報(bào)警、設(shè)備故障報(bào)警和報(bào)表打印等功能，而且并對(duì)主要工藝參數(shù)形成了歷史趨勢(shì)記錄，隨時(shí)查看，并設(shè)置了安全操作級(jí)別，既方便了管理，又使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠，適用于電力、冶金、建材、造紙、煤化工、城市污水處理等行業(yè)中現(xiàn)代化生產(chǎn)的控制與管理需求。目前已成為工業(yè)過(guò)程控制的主流系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是：

（1）控制功能強(qiáng)。

（2）系統(tǒng)可靠性高。

（3）有良好的人機(jī)界面。

（4）軟、硬件采用模塊化結(jié)構(gòu)。

（5）系統(tǒng)容易開(kāi)發(fā)、擴(kuò)展。

（6）用組態(tài)軟件，編程簡(jiǎn)單，操作方便，容易掌握。

（7）有良好的性價(jià)比。

3、 控制方案

l、2#焦?fàn)t除塵控制系統(tǒng)所控制的電氣設(shè)備有：除塵主風(fēng)機(jī)、液力偶合器電動(dòng)執(zhí)行器、非常閥、刮板運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)入口閥、倉(cāng)壁振打器、雙層排灰閥、脈沖控制儀、料位計(jì)等。所有這些被控設(shè)備除料位計(jì)外均設(shè)有集控和就地控制兩種模式，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)非常方便。

本系統(tǒng)控制的難點(diǎn)是液力耦合風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和爐前密封管道和地面除塵站連接管道間的非常閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)，與它們一同要進(jìn)行連鎖控制的設(shè)備還有風(fēng)機(jī)前的風(fēng)門(mén)人口調(diào)節(jié)閥，如果這三者之間的連鎖問(wèn)題處理的不當(dāng)，整個(gè)除塵站的本體將有可能毀于一旦。本系統(tǒng)控制的關(guān)鍵點(diǎn)是倉(cāng)壁振打器、雙層排灰閥、刮板運(yùn)輸機(jī)、脈沖控制儀、料位計(jì)之間的連鎖控制。系統(tǒng)啟動(dòng)之前要對(duì)所有被控設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)，不符合啟動(dòng)要求時(shí)系統(tǒng)將無(wú)法啟動(dòng)運(yùn)行。確保生產(chǎn)設(shè)備及操作人員的安全。

整個(gè)系統(tǒng)采取分時(shí)段的工作方式：焦?fàn)t不出焦時(shí)除塵主風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，非常閥關(guān)閉；倉(cāng)壁振打器、雙層排灰閥、刮板運(yùn)輸機(jī)、脈沖控制儀也不工作。焦?fàn)t出焦時(shí)除塵主風(fēng)機(jī)將高速運(yùn)行，同時(shí)打開(kāi)非常閥．把攔焦車在導(dǎo)焦、焦?fàn)t在出焦時(shí)在攔焦車導(dǎo)焦柵和熄焦車等處產(chǎn)生大量陣發(fā)性的高溫?zé)焿m通過(guò)導(dǎo)焦車上的吸塵罩捕集后，經(jīng)過(guò)固定在爐前的膠帶密封管道和地面除塵站連接管道進(jìn)入除塵器本體進(jìn)行凈化處理．這時(shí)倉(cāng)壁振打器、雙層排灰閥、刮板運(yùn)輸機(jī)、脈沖控制儀將按要求一次投入工作；所有的除塵室都工作一遍后，倉(cāng)壁振打器、雙層排灰閥、刮板運(yùn)輸機(jī)、脈沖控制儀進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，除塵主風(fēng)機(jī)進(jìn)入低速運(yùn)行．同時(shí)關(guān)閉非常閥，等待下一次焦?fàn)t出焦信號(hào)的到來(lái)．如此循環(huán)往復(fù)。上位機(jī)軟件采用北京昆侖通泰自動(dòng)化軟件科技有限公司的MCGS組態(tài)王和西門(mén)子的STEP7編程軟件，該組態(tài)軟件可方便地同國(guó)內(nèi)外各種品牌的PLC建立PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接或INTRNET網(wǎng)絡(luò)連接。操作站主畫(huà)面（見(jiàn)圖2）。

系統(tǒng)主畫(huà)面簡(jiǎn)介明了．所有地面除塵站的受控電氣設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)畫(huà)面上一目了然。主畫(huà)面中同時(shí)給出了除塵器前煙氣溫度、除塵器后煙氣溫度、冷卻器前煙氣溫度、風(fēng)機(jī)軸承溫度、偶合器進(jìn)油溫度、偶合器出油溫度、主電機(jī)軸承溫度、主電機(jī)定子溫度、壓縮空氣壓力、除塵器進(jìn)出口差壓、偶合器進(jìn)油壓力、偶合器轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)軸承振幅的監(jiān)測(cè)指示。

4、結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用了高抗干擾能力的硬件電路和模塊化設(shè)計(jì)。使系統(tǒng)具有了優(yōu)異的工作性能?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和用戶使用情況表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單實(shí)用；另外該系統(tǒng)極易擴(kuò)展，應(yīng)用于不同規(guī)模的地面除塵站控制，還可方便的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，具有較高的推廣價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景，建設(shè)周期短，投資回報(bào)好，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)高，使得它必將在國(guó)家環(huán)保治理方面做出更大的貢獻(xiàn)。

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