基于SIMATIC S7—300的除塵集中控制管理系統(tǒng)

劉家勇 蔣寶慶 叢浩杰 鄭連寶 金鑫

【摘 要】東方除塵自控管理系統(tǒng)是針對固態(tài)物料輸送工藝中揚塵點微動力除塵器的運行狀態(tài)的監(jiān)控、控制管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于西門子PLC S7-300，控制各塵源點除塵器的運行聯(lián)鎖，通過集中控制，實現(xiàn)檢測、狀態(tài)監(jiān)督、報警、優(yōu)化控制等功能，實現(xiàn)運行級及管理級操作，使除塵器持續(xù)穩(wěn)定、低耗狀態(tài)運行，使環(huán)境粉塵狀態(tài)控制在最佳值，最終實現(xiàn)環(huán)保控制目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】控制管理PLC集中除塵器

1 引言

工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵對環(huán)境及人身健康危害很大。隨著人們環(huán)保意識的加強，環(huán)保工作成為各生產(chǎn)單位的工作重點，粉塵、污水、大氣治理等工作陸續(xù)開展起來。

粉塵治理方法有很多，有電除塵，有機械除塵等，本文應(yīng)用的是一款自主微動力除塵產(chǎn)品，產(chǎn)品適用于選礦、選煤等行業(yè)中傳輸皮帶、振動給料機、刮料機等塵源點的粉塵治理。

由于生產(chǎn)現(xiàn)場塵源點相對分散，管理困難。利用PLC實現(xiàn)對各塵源點的除塵設(shè)備的集中控制管理，降低了管理難度，同時，通過優(yōu)化的控制算法，實現(xiàn)了科學(xué)管控，節(jié)約能耗，為工業(yè)生產(chǎn)提供環(huán)境保障和健康保障。

2 控制原理

利用PLC對各揚塵點設(shè)備進(jìn)行集中控制，實現(xiàn)自動檢測、自動振打清灰。依據(jù)微動力除塵器的運行機理實現(xiàn)順序控制，使風(fēng)機、振打電機定時交互工作，完成收塵和除塵工作；將除塵器與現(xiàn)場設(shè)備聯(lián)鎖，實現(xiàn)預(yù)先啟動和延時停止及故障聯(lián)鎖；單點設(shè)備工作停止，其余點位設(shè)備運行不會受該點設(shè)備影響。（如圖1）

圖1 控制原理

3 自動控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)先采集各揚塵點除塵設(shè)備信號，再由PLC進(jìn)行集中控制管理。操作模式分為遠(yuǎn)程和本地操作。PLC處理器采用西門子S7-300，受控設(shè)備為東方測控自主產(chǎn)品微動力除塵器。

4 控制實現(xiàn)

4.1數(shù)據(jù)對象

（1）安裝點處皮帶機、振動給料機、刮板機的狀態(tài)信號：電機運行、皮帶跑偏、運行備妥等。

（2）除塵器的運行信號：風(fēng)機與振打電機啟動和運行、除塵布袋狀態(tài)、控制狀態(tài)、噴淋狀態(tài)等。

（3）對應(yīng)的指標(biāo)檢測信號：風(fēng)機電流、頻率、溫度、粉塵濕度、風(fēng)機風(fēng)壓、環(huán)境粉塵含量檢測值等。

4.2采樣信號處理

系統(tǒng)采樣利用西門子300系列信號模塊。開關(guān)量采集用開關(guān)量輸入模塊實現(xiàn)，模擬量采集是用模擬量輸入模塊實現(xiàn)，模擬量輸入選擇為電流輸入模式。

4.3信號量化模塊、平滑處理

程序運行后，開始讀數(shù)，讀數(shù)周期為系統(tǒng)掃描中斷150ms，利用FC105轉(zhuǎn)換量化模塊進(jìn)行預(yù)處理，調(diào)用OB35中斷，中斷時間100ms，入堆平滑10次，每1s輸出1個平滑計數(shù)，供程序功能調(diào)用。

4.4數(shù)據(jù)存儲模塊

模擬量輸入存儲模塊為DB數(shù)據(jù)塊，程序及組態(tài)調(diào)用直接訪問該數(shù)據(jù)塊，即可實現(xiàn)相關(guān)功能。

5 組態(tài)設(shè)計

組態(tài)界面主要是人機交互的一個平臺，由登陸界面、動態(tài)界面、查詢界面、調(diào)節(jié)界面等界面組成。編譯利用WinCC6.0實現(xiàn)。

應(yīng)用界面為系統(tǒng)運行時的主畫面窗口，包括瞬時界面和查詢界面兩類，瞬時界面即當(dāng)前界面，界面按照工藝進(jìn)行合理設(shè)計布局，包含設(shè)備的運行狀態(tài)顯示及相關(guān)指標(biāo)檢測值的顯示。查詢界面主要包括狀態(tài)查詢、數(shù)據(jù)報表、報警查詢等。

6 聯(lián)鎖及優(yōu)化控制輸出

該系統(tǒng)控制輸出主要包括聯(lián)鎖動作開關(guān)量輸出及優(yōu)化控制風(fēng)機頻率輸出兩部分。

聯(lián)鎖動作輸出是遵循除塵器正常運行的情況下，設(shè)計“先啟后停”，即現(xiàn)場輸送設(shè)備啟動前，利用備妥信號啟動除塵器執(zhí)行動作；當(dāng)現(xiàn)場輸送設(shè)備停止工作時，程序設(shè)計延時停止。

當(dāng)除塵器運行過程中，收塵室溫度過高，存在運行安全隱患時，通過比較算法觸發(fā)噴淋裝置啟動，降低收塵室溫度，使檢測溫度始終低于溫度限值，保障安全運行。

當(dāng)現(xiàn)場皮帶、振動給料機等設(shè)備停止工作時，如果需要啟動除塵器時，可通過點擊組態(tài)調(diào)節(jié)畫面中“遠(yuǎn)程開除塵器”按鈕實現(xiàn)啟動。

優(yōu)化控制輸出是根據(jù)環(huán)境粉塵量的要求指標(biāo)（SP），基于PID并且根據(jù)粉塵量與風(fēng)機頻率對應(yīng)規(guī)律建模，動態(tài)控制風(fēng)機頻率，使環(huán)境粉塵量滿足設(shè)定需求。

7結(jié)語

可編程邏輯控制器（PLC）自上個世紀(jì)60年代問世以來，以其可靠性高[1]、通用性強和使用簡便等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域[2] [3]。東方除塵自控管理系統(tǒng)采用PLC技術(shù)，實現(xiàn)了除塵器集中控制管理，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可靠。系統(tǒng)集成遠(yuǎn)程、本地控制模式，可實現(xiàn)自動運行調(diào)節(jié)、手動調(diào)節(jié)維護等操作模式，通過優(yōu)化建模實現(xiàn)除塵優(yōu)化控制，在節(jié)能減耗上具有突出意義，系統(tǒng)實用性強。

該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于選煤廠，為生產(chǎn)廠家粉塵治理工作提供有效的幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧星鐘，周祖德，鄧堅.機電傳動控制（第三版）[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2001：5-60.

[2]田若秋.基于PLC和組態(tài)軟件的電梯監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].北京：北方工業(yè)大學(xué)，2009.

[3]廖常初.可編程序控制器的編程與工程應(yīng)用[M].重慶：重慶人學(xué)出版社，2001.