智能化的空冷器系統設計

陶洪洋 方璇 許新林

【摘 要】空冷器在化工生產中有著非常重要的比重，我國對空冷器的研究起步比較晚，爭對空冷器自動系統的研究更是史無前例。本文旨在從電氣自控的角度闡述一種全新的空冷器系統。本系統由過程現場通訊總線Profibus DP、可編程邏輯控制器（PLC）、人機界面及現場溫度傳感器四部分組成，在實現了智能化的同時節約了人力，提高了安全性、穩定性。

【關鍵詞】智能化;節能;安全;穩定

0 引言

空氣冷卻器是以環境空氣作為冷卻介質，橫掠翅片管外，使管內高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設備，簡稱“空冷器”，也稱“空氣冷卻式換熱器”?？绽淦鲝V泛用于各項工業中，如電廠發電生產過程中產生的廢熱，也就是低壓缸排汽，要用冷卻水帶走，又如玻璃廠生產過程中，各種熱工設備的冷卻，如拉邊機等也需要用到循環水，此時循環水的冷卻處理就要用到空冷器設備。空冷器設備用處如此的廣泛，可見其特有的重要性，本論文就是在研究空冷器使用工藝的同時，探討一種節約勞動力，同時提高安全性能的用于空冷器設備智能啟停的系統。

1 傳統設備上空冷器配置的電控設備極其簡單，只是簡單地電機拖動。

本設計使用STEP7軟件對已有的s7-300設備進行了實際組態，完成了硬件選型，程序塊定義及梯形圖程序編輯及真調試、下載，使用WINCC FLEXIBLE軟件對人機界面KTP600進行畫面組態編輯，采用過程現場通訊總線Profibus DP技術，從而實現系統控制的的智能話、簡易化，同時更加的可靠精確。使原先粗獷型的空冷器控制設備向前邁進了一大步。采用到的新技術有：

1）過程現場通訊總線Profibus DP：過程現場通訊總線Profibus DP具有高速低成本，用于設備級控制系統與分散式I/O的通信。PROFIBUS-DP用于設備級的高速數據傳送，中央控制器通過高速串行線與分散的現場設備（如熱電阻原件、驅動器等）進行通信，大部分數據交換是周期性的，此外，智能現場設備還需要非周期性通信，以進行配置、診斷和報警處理。

2）可編程邏輯控制器（PLC）：S7-300/400？屬于模塊式PLC？，主要由機架、電源模塊、CPU模塊、接口模塊、信號模塊、功能模塊、通信處理器和編程設備組成。本系統選用的西門子s7-300 PLC，，其性價比較高，在網絡中做為整個系統的主站也是系統的核心，系統主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發送輸出信息。在PLC中，對本系統的整個網絡進行硬件組態，定義變頻器、人機界面在網絡中的地址，用從站的讀、寫程序通過現場總線來控制各個從站。

3）人機界面：同樣在人機界面的后方有一Profibus DP接口，將一快速總線連接器插在此Profibus DP接口上。經PLC內部硬件組態，使用WINCC FLEXIBLE軟件進行畫面編輯下載，通過Profibus DP網絡傳送所有控制參數和速度反饋值。

4）本設計中使用的變頻器是西門子MM440，內部設置一個地址，通過安裝通訊卡件，可以和西門子S7-300PLC進行通訊;介于成本考慮，設計中更多的使用了軟啟動器，它是一種集軟啟動、軟停車、輕載節能和多功能保護于一體的電機控制裝備，可實現在整個啟動過程中無沖擊而平滑的啟動電機，而且可根據電動機負載的特性來調節啟動過程中的各種參數，如限流值、啟動時間等，滿足使用的同時，最大程度的結約了成本。

2 設計工藝及程序的編寫

人機界面KTP600上顯示循環水入水口溫度以及出水口溫度，溫度信號的采集通過現場熱電阻信號傳給控制室儀表，經過儀表的處理轉換進入PLC。系統的溫度控制均以出水口的溫度為標準。“停泵溫度”、“開泵溫度”、“高溫報警”、“低溫報警”可以根據生產要求在人機界面KTP600上給定，“復位”用于報警消音。若人機界面KTP600上的溫度與實際的溫度相差較大時，可以用畫面上的“出口修正”和“入口修正”來改變實際顯示的溫度，出入口溫度的顯示范圍在在程序內限制為0到60度。

1）本系統共有12套空冷器裝置，在使用自動系統正常情況下，1#-12#空冷器柜體上的轉換開關均打到“自動”位置，此時人機界面KTP600主畫面上相應的“x空冷自投”閃爍。此時按“1#啟動”，此時若“出口溫度”高于“開泵溫度”，1#空冷器自動啟動;“1#啟動”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開泵溫度”，2#空冷器自動啟動，若此時“出口溫度”低于“開泵溫度”，1#空冷器自動停止;“2#啟動”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開泵溫度”，3#空冷器自動啟動，若“出口溫度”低于“開泵溫度”，2#空冷器自動停止;“3#啟動”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開泵溫度”，4#空冷器自動啟動，若“出口溫度”低于“開泵溫度”，3#空冷器自動停止;或者2#空冷器已停止且1#空冷器仍運行5分鐘后，若“出口溫度”低于“開泵溫度”，1#空冷器停止;以后各空冷器控制同理。

2）當1#-4#空冷器需要手動或者有故障情況下，此時應該把1#-4#空冷器打到非“自動”檔，5#-12#空冷器打到“自動”檔，此時按“5#啟動”，以后動作同第1項。

3）若9#空冷器以前需要手動或者有故障，此時應該把1#-8#空冷器打到非“自動”檔，9#-12#空冷器打到“自動”檔，此時按“9#啟動”，以后動作同第1項。

當出口溫度高于“高溫報警”或者低于“低溫報警”3秒后，通過程序控制輸出蜂鳴報警，此時可以按“復位”消音。

3 總結

此種空冷器控制方式較老式控制系統邁出了很大的一步，最大化的節約人力和電能，提高了智能化，提高了系統的穩定性，同時也保留了老式的手動應急方案。目前這種空冷器控制系統我們在烏海藍星玻璃有限公司已經推廣使用，得到了業主的肯定，以后爭取更加的完善。

【參考文獻】

[1]廖常初.S7-300/400 PLC應用技術[M].機械工業出版社，2007.1.

[2]馬洪杰.空冷式散熱器[Z].哈爾濱空調股份有限公司，2006.

[責任編輯：張濤]