基于PLC的SCR催化劑干燥煅燒自動控制系統

黃太祥（湖北東貝新能源有限公司，435006）

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基于PLC的SCR催化劑干燥煅燒自動控制系統

黃太祥
（湖北東貝新能源有限公司，435006）

摘要：本文介紹了SCR催化劑在一級干燥，二級干燥，煅燒生產過程的電氣自動控制系統，該系統由研華工控機和西門子PLC組成集中分散控制系統，采用冗余技術以提高系統可靠性，實現設備控制、遠程監控等功能。

關鍵詞：PLC；SCR；溫度；壓力

0　引言

氮氧化合物是空氣污染的主要原因，對人體、植物、其他有機體極其有害。氮氧化合物主要來源于燃煤燃燒，因此控制氮氧化合物在空氣中的排放是必需解決的課題。SCR技術就是在溫度為320～400℃時，在催化劑作用下，利用NH3對氮氧化合物的還原功能，將燃煤燃燒產生氮氧化合物還原成氮氣和水，催化劑是整個SCR技術的關鍵。SCR催化劑在制作成型后，需經過一級干燥、二級干燥、煅燒等工藝過程，本文介紹了某公司SCR催化劑生產線采用PLC和工控機技術自動控制一級干燥，二級干燥，煅燒等關鍵工藝過程的控制方法。

1　設備配置與控制要求

1.1一級干燥。一級干燥設有32間干燥室，32間干燥室共用一臺15KW排潮風機，采用15KW變頻器控制，在進入每個干燥室的排潮管道設置1臺排潮氣動調節閥，在加濕管道設置1臺加濕氣動調節閥。干燥室加熱采用蒸汽空氣換熱方式，設置1臺加熱氣動調節閥；每間干燥室設有4KW循環風機一臺，采用4KW變頻器控制。

1.2二級干燥。二級干燥采用隧道窯進行干燥。隧道窯加熱采用蒸汽空氣換熱器，分三組加熱，配置3臺換熱器和3臺4KW送風風機，送風風管設置3只PT100溫度傳感器和3臺加熱氣動調節閥，送風風機采用4KW變頻器控制；送風風管上設置3臺壓力變送器，通過對應送風機的變頻器來控制該送風風管壓力。設置5.5KW排廢風機1臺，采用5.5KW變頻器控制，排廢管道設置壓力變送器1臺，控制排廢管道壓力。設置2.2KW循環風機18臺，采用接觸器控制。設置1臺溫濕度傳感器，顯示窯內溫濕度。

1.3煅燒。煅燒采用6條網帶窯來進行。每條窯長53米，設置3KW網帶傳動電機1臺，采用4KW變頻器控制，設置網帶測速裝置1套。該網帶窯熱源為電加熱，設置216支紅外加熱管，分成12組，采用可控硅控制。設置15KW排廢風機1臺，采用15KW變頻器控制，在排廢風管設置1臺壓力變送器，通過排廢風機變頻器控制排廢管道壓力。在網帶窯冷卻段還設有1.1KW冷卻循環風機1臺，采用1.1KW變頻器控制。

2　控制系統設計

本控制系統采用西門子S7-300/400系列PLC和研華工控機

組成集中分散控制系統，PLC系統采用冗余技術以提高系統可靠性，實現設備控制、故障報警、數據管理、網絡通訊等多功能組合。控制系統包括工程師站、操作站、冗余PLC系統和ET200遠程子站等。一級干燥、二級干燥及六條網帶窯將分別以ET200子站的形式通過PROFIBUS-DP總線連接至冗余PLC系統，PLC系統通過以太網的方式與上位機（工程師站和操作站）連接。系統框圖如下圖示：

2.1ET200子站。每個ET200子站由2個6ES7153-2BA02-0XB0接口模塊和若干信號模塊組成。

一級干燥采用6個ET200子站來完成所有信號采集及輸出控制，二級干燥采用1個ET200M子站，煅燒部分共計6個子站。本系統總共采用13個ET200M子站，共計使用了26個6ES7153-2BA02-0XB0模塊，20個32路開關量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0 ，10個32路開關量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0，48 個8路模擬量輸入模塊6ES7331-1KF02-0AB0，29個8路模擬量輸出模塊6ES7332-5HF00-0AB0，8個6路模擬量輸入輸出模塊6ES7334-0CE01-0AA0。

2.2冗余PLC系統。PLC系統由電源模塊6ES7404-0KA02-0AA0，CPU模塊6ES7412-3HJ14-0AB0，以太網模塊6ES7443-1EX30-0XE0組成。兩套獨立的PLC系統組成冗余系統。

在一級干燥部分，每個干燥室設有一個溫度控制點和一個濕度控制點，PLC根據實測溫度信號和給定溫度值，經過PID運算后輸出信號給加熱氣動調節閥，通過調節換熱器的蒸汽流量來控制干燥室的溫度。濕度控制采用與排潮氣動調節閥聯鎖控制方式，當干燥室內濕度小于設定濕度時，排潮氣動調節閥關閉，加濕氣動調節閥開啟。

二級干燥設置了3個溫度控制點和4個壓力控制點，3個溫度控制點分別設在對應三組送風管道上，通過調節相應氣動調節閥開度大小調節蒸汽流量，從而控制送風管道熱風溫度。4個壓力控制點分別設在排廢管道和三組送風管道上，均采用變頻器控制，根據給定壓力和實測壓力值經過PID運算后輸出頻率信號給變頻器，控制風機轉速，從而達到控制壓力的目的。

煅燒部分有6條網帶窯，每條網帶窯設置了12個溫度控制點，采用可控硅調壓模塊控制，通過調節紅外加熱管上的電壓大小，控制窯內溫控點溫度。在排廢管道設有一個壓力控制點，通過變頻器來控制排廢風機轉速，實現壓力控制。網帶傳輸速度是根據網帶測速裝置測出的速度，調節傳動電機變頻器的輸出信號，從而控制網帶傳輸速度。

2.3上位機。上位機采用研華工控機，分為工程師站和操作站，采用西門子WINCC組態軟件。操作站可按不同級別加密，不同級別操作員操作權限不同。在運行狀態下，實時圖形顯示生產線各設備運行情況，顯示各個工藝參數的變化曲線和數值大小，動態顯示生產工藝流程。

3　結語

由西門子PLC組成的現場子站和冗余PLC系統，和研華工控機監控系統構成了現場與遠程控制，直接控制與網絡控制，實時控制與數據在線管理的立體控制系統，實現了工藝、設備、電氣控制的有機結合，降低了設備運行成本，所生產的催化劑脫硝效率高，適用范圍廣，使用壽命長。

參考文獻

甄立東.西門子WINCC V7基礎與應用.北京.機械工業出版社.2011.1

Automatic control system for drying and calcination of SCR catalyst based on PLC

Huang Taixiang
（Hubei East Bay New Energy Co.， Ltd.， 435006）

Abstract：This paper describes the SCR catalyst in a dry，secondary drying，calcining process for the production of electrical automatic control system，the system by Advantech industrial computer and Siemens PLC composed of distributed control system，redundant technology is adopted to improve the reliability of the system and implementation of equipment control，remote control，and other functions.

Keywords：PLC；SCR；temperature；pressure