基于PLC的布袋除塵控制系統的設計

【摘要】介紹了布袋除塵控制系統的構成并創建了布袋除塵控制系統的數學模型，在此基礎上講述了布袋除塵控制系統的硬件組成，利用STEP7軟件開發控制系統的程序語言，同時通過WinCC組態軟件實現了布袋除塵控制系統的仿真。

【關鍵詞】布袋除塵；PLC；SIMATIC WinCC

1.引言

隨著我國經濟的穩健發展，環保法規的日益嚴格，高爐煤氣凈化、工業鍋爐、采暖鍋爐、修筑高速公路時瀝青、石子攪拌的高溫除塵、除有害氣體，以及各種工業爐窯的高溫除塵，都是袋式除塵技術今后發展的重點和方向。同時，布袋除塵技術具有設備使用壽命長，效率高，一次性投資省，設備占地小，運行成本及排污收費低等特點，這都將決定袋式除塵器產品必將迎來巨大的發展機遇。而且，由于除塵器的運行、故障及異常診斷均采用自動化監控管理，使其操作管理較簡便。所以，在高爐煉鐵設備上應用袋式除塵器來凈化煤氣，在技術上是成熟的，在經濟上是可行的。我們相信，只要針對具體條件采用適應的設備部件、運行方法和設計，對除塵器的制造質量嚴格要求，加強日常的維護管理，高爐應用袋式除塵器肯定能取得良好效果。

2.布袋除塵控制系統

圖1 布袋除塵控制系統結構框圖

布袋除塵控制系統有一個進口、一個出口，相應有一臺引風機（引風機已有控制設備，不包括在本設計內）除塵器共有四個室，每個室有一只進口提升閥、一只出口提升閥、一只冷風閥，除塵器兩側各有兩只旁路提升閥，在兩個煙氣進口處各裝有兩個溫度傳感器，當任何一個測點的煙氣溫度達到設定值（可調整）時，應采用必要的安全措施，防止濾袋損壞。系統結構框圖如圖1所示。

3.下位機PLC控制系統設計

創建過程如下：

（1）新建項目：打開SIMATIC MANAGER（管理器），新建一個項目，選擇保存路徑為，然后點擊OK；

（2）生成新站：在SIMATIC Manager窗口：選中菜單“Insert”（插入）→“Station”（站點）→“SIMATIC 300 Station”系統自動為該站分配一個名稱；

（3）單機架硬件組態：將項目左面的+點開，選中站點，然后選中硬件并雙擊/或右鍵點OPEN OBJECT（打開對象），硬件組態畫面即可打開；

在硬件組態畫面右邊是硬件目錄窗口，可用菜單命令“View”（查看）中“Catalog”（目錄）打開或關閉它。將硬件目錄窗口中SIMATIC 300左面的+點開，點擊SIMATIC 300，選中RACK-300，然后將Rail拖入到左邊空白處/或雙擊Rail，生成空機架（為中央機架），如有擴展機架可再雙擊生成擴展機架。

依次按照列表中的硬件配置將電源模塊、CPU模塊、信號模塊（輸入、輸出模塊）放置在相應槽的位置，注意配置時要清楚各種模塊的型號和訂貨號，在硬件組態過程中注意每個模塊地址分配的情況，將配置好的硬件組態保存編譯并退出硬件組態畫面。如圖2所示為軟件系統結構圖。

圖2 軟件系統結構圖

4.上位機監控系統設計

WinCC項目管理器是組態軟件的核心，對整個工程項目的數據組態和設置進行全面的管理。建立一個新的項目命名為“09540101”，添加一個通訊驅動程序，添加變量，然后創建圖形畫面。

4.1 設計圖形界面

圖形畫面用來模擬現場的工況，而本系統設計的界面是用來仿真布袋除塵控制系統運行的畫面，WinCC提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫供選擇，在本設計中，針對布袋除塵控制系統制作了主控畫面、報警畫面、趨勢畫面等，使整個系統操作人性化，內容豐富化。系統主控畫面如圖3所示。

圖3 主控畫面

4.2 建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態畫面，要想用它來動態仿真布袋除塵控制系統的運行狀況，還要定義動畫連接。將所要定義的塊進行C動作編程，再將圖2所示的左下角輸入/輸出域與下位機所建立的變量進行連接，當系統運行時，就可以根據所需改變參數值。

4.3 運行和調試

（1）打開作上位控制的PC機，點擊“開始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項，再點擊彈出菜單中的“WINCC”，再選擇彈出菜單中的“WINCC V7.0 ASAI”，進入WINCC資源管理器，打開組態好的上位監控程序，點擊管理器工具欄上的“激活（運行）”按鈕，進入到啟動畫面。

（2）系統運行時，閥門變綠為“開”，變紅為關。點擊“登錄”按鈕，在彈出的窗口中輸入用戶名及密碼，點擊“確定”按鈕則進入到主畫面，即可進行仿真調試。

（3）點擊“定時控制”按鈕，則噴吹閥噴吹，噴吹時間為10s，間隔時間為10s。如圖4-（a）所示。

（4）在自動模式的壓力控制下，當進口壓力高于900pa時，噴吹閥開啟，直道低于500pa，噴吹閥關閉。如圖4-（b）所示。

（5）總體趨勢畫面。如圖4-（c）所示。

（6）在“手動”模式下，如，冷風閥，左鍵點擊閥門，則彈出冷風閥控制窗口，點擊“啟動”按鈕，則冷風閥開啟，如圖4-（d）所示。

圖4 測試畫面

5.結論

在開發的過程中主要利用STEP7編寫了布袋除塵控制工段各模塊子程序，并利用組態軟件WinCC進行監控系統開發。利用仿真軟件進行系統調試，在調試中，完成在線連接，下載、硬件調試與診斷，控制和監視變量，測試程序，訪問數據塊等自動控制控制任務，實現軟件硬件相結合的自動控制系統設計。

參考文獻

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[3]胡學林主編.可編程控制器教程[M].北京：電子工業出版社，2003.

[4]催圍群，孫啟法.S7-300/400可編程序控制器原理與應用[M].北京航空航天大學出版社，2009.

作者簡介：王娟（1983—），女，吉林人，碩士，吉林工業職業技術學院助教，研究方向：過程控制。