施耐德M580 PLC和InTouch組態(tài)軟件在環(huán)境除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉照輝

（浙江佳環(huán)工程技術(shù)有限公司，浙江金華321000）

1 概述

為了深化實施《關(guān)于推進(jìn)實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》，按照環(huán)保要求鋼鐵企業(yè)一次煙氣顆粒物排放限值≤10 mg／m3要求。沙鋼原燒三車間成品倉、篩分間顆粒物排放已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有超低要求，故新上一臺75萬風(fēng)量除塵系統(tǒng)以替換老除塵從而達(dá)到最新煙塵環(huán)保要求排放指標(biāo)。

新建環(huán)境除塵站通過新增一臺10KV／1800KW除塵風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的吸力，通過各點吸塵罩帶動整個系統(tǒng)的氣體流動。吸塵罩吸附揚(yáng)塵點顆粒物進(jìn)入除塵管道，通過除塵管路進(jìn)入新上布袋除塵系統(tǒng)。為進(jìn)一步避免刮板機(jī)輸灰?guī)淼亩螕P(yáng)塵，除塵灰斗底部采用AV泵密封輸送系統(tǒng)，通過AV泵將燒結(jié)灰塵輸送至集中灰倉，如圖1所示。

圖1 除塵器倉室示意圖

根據(jù)整個除塵工藝系統(tǒng)控制要求，結(jié)合現(xiàn)場及技術(shù)文件等要求，設(shè)計開發(fā)了以施耐德M580PLC為核心的控制系統(tǒng)，通過InTouch組態(tài)軟件實現(xiàn)對除塵系統(tǒng)實時畫面數(shù)據(jù)監(jiān)控，滿足了業(yè)主要求的運(yùn)行穩(wěn)定及可靠要求。

2 工藝系統(tǒng)概況

新建75萬篩分除塵工藝系統(tǒng)包含引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、布袋提升閥脈沖控制系統(tǒng)、輸灰系統(tǒng)等，其中引風(fēng)機(jī)附屬設(shè)備包含風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，電氣系統(tǒng)包括10KV中壓進(jìn)線系統(tǒng)、中壓變頻系統(tǒng)、400V低壓電機(jī)控制系統(tǒng)、檢修照明系統(tǒng)等，儀表系統(tǒng)包含風(fēng)機(jī)溫度振動監(jiān)測儀表、風(fēng)機(jī)壓力、氮氣壓力、輸灰壓力監(jiān)測變送器及各灰斗料位計、風(fēng)量流量計等。

2．1 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)

根據(jù)新建篩分除塵煙氣處理參數(shù)要求，配置風(fēng)機(jī)為雙吸雙支撐式結(jié)構(gòu)離心引風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)軸承箱冷卻方式采用水冷，風(fēng)機(jī)型號為 Y4－2X73N023．5F，電機(jī)電壓等級為10KV，電機(jī)功率1800KW，電機(jī)采用變頻電機(jī)，變頻范圍25－50HZ，配套變頻器采用西門子完美無諧波中壓GH180變頻器，型號6SR5502，冷卻方式強(qiáng)迫風(fēng)冷。風(fēng)機(jī)冷卻系統(tǒng)配置一臺冷卻水箱，兩臺冷卻水泵采用一用一備形式。風(fēng)機(jī)監(jiān)測儀表采用八個振動儀表七個溫度儀表，場設(shè)置就地顯示儀表，并將數(shù)據(jù)以4－20Ma形式送入PLC。

2．2 提升閥脈沖系統(tǒng)

根據(jù)處理風(fēng)量及排放要求，系統(tǒng)配置灰斗數(shù)量為26個，雙排布置。該系統(tǒng)包括離線閥、電磁閥、氣包、放水閥、壓力表、噴吹彎管和噴吹管。噴吹管安裝在上箱體內(nèi)部，氣包安裝在上箱體上方，噴吹彎管穿過上箱體頂蓋連接噴吹管和氣包。其主要作用是清除濾袋上的粉塵。離線裝置主要由氣缸、連桿和閥蓋等組成。其主要作用是使單個倉室離線噴吹和離線檢修，濾袋組件由濾袋和袋籠組成，它們由上箱體內(nèi)部的花板固定，懸掛在下箱體內(nèi)部。濾袋的作用是捕集氣流中的粉塵，袋籠是支撐濾袋的，防止負(fù)壓將濾袋吸扁。

2．3 輸灰系統(tǒng)

輸灰系統(tǒng)為灰槽泵輸送方式，適合輸送量較小，但輸送點比較多的工況，AV泵輸送系統(tǒng)包括進(jìn)料閥、進(jìn)氣閥、密封閥和補(bǔ)氣閥，輸送氣源為氮氣。每個灰斗下設(shè)1個手動插板閥、1臺AV泵及進(jìn)料閥、金屬軟連接、密封閥等氣力輸送設(shè)備，每排輸送系統(tǒng)包含一個壓力變送器用于監(jiān)測輸送壓力。除塵器共設(shè)26套AV泵，分2路輸送管道，將除塵灰經(jīng)AV泵氣力輸送到中繼灰倉。

2．4 電氣儀表系統(tǒng)

為監(jiān)控除塵系統(tǒng)正常穩(wěn)定工作，電氣系統(tǒng)配置了兩面GGD開關(guān)柜，用于包括變頻器及其他輔助設(shè)備低壓配電，水泵及振動器等低壓電機(jī)設(shè)備馬達(dá)控制。儀表系統(tǒng)配置包括氮氣、壓力流量、風(fēng)機(jī)振動溫度、限位開關(guān)、粉塵濃度監(jiān)控等儀表。

3 控制系統(tǒng)概況

根據(jù)整個除塵工藝系統(tǒng)及電氣儀表配置，共計得出IO點數(shù)為307個，其中DI點256，DO點209，AI點31，AO點2個，PLC配置CPU處理器選用M580，型號BMEP582020，配置電源模塊BMXCPS3500兩塊，數(shù)字量輸入64通道BMXDDI6402K信號模塊5塊，數(shù)字量輸出64通道BMXDDO6402K信號模塊5塊，模擬量輸入8通道BMXAMI0810信號模塊5塊，模擬量輸出4通道BMXAMO0410信號模塊1塊，由于模塊數(shù)量較多，采用RIO通訊設(shè)置遠(yuǎn)程IO柜用于輸灰控制。BMEP582020最大可擴(kuò)展本地機(jī)架4個，最大處理2048個離散量，512個模擬量IO通道，同時模塊本體配備3個帶交換機(jī)功能的以太網(wǎng)口。因主控室距離PLC柜距離較遠(yuǎn)，通訊方式采用光纖通訊，配備兩臺光電交換機(jī)，PLC通過網(wǎng)線與光電交換機(jī)相連，上位機(jī)通過光纖與光電交換機(jī)相連。

3．1 PLC控制系統(tǒng)配置

整個控制系統(tǒng)PLC編程軟件為施耐德UNITY PRO XL13．1，根據(jù)全廠網(wǎng)絡(luò)配置設(shè)置PLC通訊IP地址為 84．17．19．201，子網(wǎng)掩碼 255．255．255．0。InTouch采用2104R2SP1版本，通訊驅(qū)動軟件為DAserver，驅(qū)動應(yīng)用程序名DSSMBTCP，InTouch采用MOUBUS TCP／IP與施耐德M580PLC通訊。

本次UNITY PRO編程語言采用ST和FBD相互結(jié)合方式，通過控制結(jié)構(gòu)功能塊實現(xiàn)對除塵各系統(tǒng)監(jiān)督控制功能及數(shù)據(jù)采集分析功能，PLC程序分為噴吹程序塊、保護(hù)程序塊、輸灰程序塊、模擬量處理程序塊。

3．2 InTouch 組態(tài)畫面

InTouch組態(tài)軟件構(gòu)成要素包括SMC（驅(qū)動設(shè)置）、WindowMaker（組態(tài)標(biāo)記名字典、組態(tài)畫面制作）、WindowViewer（畫面監(jiān)控）。

WindowMaker作為intouch的開發(fā)環(huán)境，使用了面向?qū)ο蟮膱D形來創(chuàng)建各種動畫及彈出式顯示窗口，并通過IO驅(qū)動鏈接PLC系統(tǒng)。WindowViewer用于顯示在WindowMaker創(chuàng)建的圖形窗口的運(yùn)行環(huán)境，并通過執(zhí)行InTouch QuickScript、歷史數(shù)據(jù)的記錄和報警數(shù)據(jù)的記錄來實時監(jiān)控。

3．3 監(jiān)控功能實現(xiàn)

除塵系統(tǒng)程序的執(zhí)行由PLC直接進(jìn)行控制。脈沖布袋除塵器的脈沖清灰控制采用手動和自動兩種方式，可手動自動相互轉(zhuǎn)換。自動控制采用壓差（定阻）和定時兩種控制方式，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差值（如畫面設(shè)置1200Pa）或定時時間到（如畫面設(shè)置45Min）時，除塵器各室依次進(jìn)行脈沖噴吹清灰，清灰狀態(tài)采用離線分室依次清灰。

輸灰系統(tǒng)畫面啟動后，先打開補(bǔ)氣閥門，然后延遲5秒打開主進(jìn)氣閥門，使物料通過輸送管道在氣流作用下進(jìn)入集中灰倉。當(dāng)輸送管道和泵內(nèi)壓力下降到50KPa（畫面可設(shè)定）以下時，控制系統(tǒng)將發(fā)出倉內(nèi)物料輸送完成的信號，各進(jìn)氣閥將分別通過相應(yīng)的電磁閥線圈失電關(guān)閉，同時密封閥打開。此時開始循環(huán)計時，當(dāng)循環(huán)時間到時，輸灰系統(tǒng)將開始下一輪輸送程序。

風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)作為除塵系統(tǒng)的重要一環(huán)，程序設(shè)置多種保護(hù)，如變頻器和進(jìn)線柜聯(lián)鎖，當(dāng)變頻器未處于備妥狀態(tài)，進(jìn)線柜合閘將不被允許，變頻器啟動條件設(shè)置無故障報警，冷卻風(fēng)扇及冷卻水泵有運(yùn)行信號等，而保護(hù)停止中當(dāng)風(fēng)機(jī)溫度、振動、電流高時將停止變頻器。

畫面設(shè)置:根據(jù)整個除塵系統(tǒng)功能設(shè)置除塵系統(tǒng)畫面，輸灰系統(tǒng)畫面，電氣系統(tǒng)畫面、報警畫面、趨勢選擇畫面，從而實現(xiàn)上位機(jī)對不同功能要求的監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析。除塵畫面主要除有監(jiān)控整個除塵輸灰各個閥門電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)外，還有各氣源壓力、流量、粉塵濃度監(jiān)控，另外畫面設(shè)置離線在線選擇按鈕，除塵提升閥脈沖手自動，脈沖定時定壓選擇按鈕、輸灰手動選擇，循環(huán)時間設(shè)定，畫面設(shè)置各提升閥操作彈出式畫面，從而保證在手動及檢修狀態(tài)可以對各離線閥及各振動器等單個操作。

通過以上M580和InTouch組態(tài)軟件的配置，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了業(yè)主要求的各系統(tǒng)控制功能、數(shù)據(jù)顯示功能、各單元操作功能、除塵數(shù)據(jù)通信功能等。通過施耐德M580PLC控制站對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集，實現(xiàn)對除塵輸灰風(fēng)機(jī)等各工藝參數(shù)、GGD配電柜控制各振動器電機(jī)運(yùn)行實時顯示、記錄、存儲、打印、事故報警等工作。整個系統(tǒng)同時具備擴(kuò)展功能，通過增加INTOUCH操作員站，可方便實現(xiàn)多個操作員站對同一PLC的控制。

4 結(jié)束語

新建篩分75W除塵輸灰系統(tǒng)自2019年10月調(diào)試完畢并投入運(yùn)行以來，噴吹、風(fēng)機(jī)及輸灰系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，實現(xiàn)了除塵顆粒物超低排放要求，滿足了業(yè)主要求的各項指標(biāo)。通過施耐德M580PLC和InTouch組態(tài)軟件配合控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，極大地提高了社會和經(jīng)濟(jì)效益。