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PLC在石灰石制粉控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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關(guān)鍵詞:石灰石系統(tǒng) PLC控制過程 應(yīng)用

    0 引言

      隨著人們對(duì)生活環(huán)境認(rèn)識(shí)的提高,越來越多的火電廠中配置了煙氣脫硫系統(tǒng),石灰石粉作為燃煤鍋爐中主要的脫硫劑,其購買價(jià)格的高低直接影響發(fā)電成本。一般石灰石粉粒度越低價(jià)格越高,為了降低成本,大部分電廠購買石灰石原料,用自設(shè)的制粉系統(tǒng)制備石灰石粉,因此制粉系統(tǒng)也成為了環(huán)保中脫硫環(huán)節(jié)的一個(gè)重要組成部分,該系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及自動(dòng)化程度直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行和火電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

    可編程控制器(PLC)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、組態(tài)靈活、編程簡單、調(diào)試維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。該系統(tǒng)以西門子S7—300系列PLC編程軟件為編程基礎(chǔ),通過數(shù)字式和模擬式的輸入、輸出進(jìn)行自動(dòng)控制,結(jié)合winCC的組態(tài)界面,實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該石灰石制粉控制系統(tǒng)已順利投產(chǎn),目前運(yùn)行穩(wěn)定。

    1 系統(tǒng)組成和控制要求

      1.1 制粉系統(tǒng)的組成

      基于西門子PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng),主要是將從礦廠采購的石灰石經(jīng)過一定的加工過程,制備出滿足需要的石灰石成品粉,用于火電廠的煙氣脫硫劑。該石灰石粉制備系統(tǒng)包括破碎系統(tǒng)和粉碎系統(tǒng)。破碎系統(tǒng)主要包括振動(dòng)給料機(jī)、破碎機(jī)、斗式提升機(jī)等;粉碎系統(tǒng)主要由振動(dòng)給料機(jī)、粉碎機(jī)、斗式提升機(jī)、振動(dòng)篩、布袋除塵器等組成。兩系統(tǒng)中間通過塊料倉連接;該塊料倉起到一定的緩沖作用。

      1.2 工藝控制要求

      工藝要求該制粉系統(tǒng)的各設(shè)備按預(yù)先指定的順序依次啟動(dòng)和停止,完成對(duì)石灰石的破碎和粉碎過程。系統(tǒng)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)要按逆序進(jìn)行,先啟動(dòng)布袋除塵器,然后間隔一定的時(shí)間依次啟動(dòng)其他設(shè)備。停機(jī)順序正好與啟動(dòng)順序相反,要先停振動(dòng)給料機(jī)。

      在該系統(tǒng)中,振動(dòng)給料機(jī)和粉碎機(jī)之間不需要閉環(huán)控制,只要給振動(dòng)給料機(jī)預(yù)先設(shè)個(gè)定值來控制給料量即可。成品倉中設(shè)置2個(gè)小型傳感器作為料位儀,用來檢測石灰石粉的總量,當(dāng)粉量達(dá)到所設(shè)定的高料位時(shí),通過程序控制立即聯(lián)鎖停止破碎系統(tǒng);當(dāng)粉量達(dá)到所設(shè)定的低料位時(shí),系統(tǒng)指示報(bào)警。

    2 系統(tǒng)配置

        所設(shè)I/O點(diǎn)數(shù)應(yīng)多于系統(tǒng)所需點(diǎn)數(shù),以作備用。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)確定該控制系統(tǒng)的配置。控制系統(tǒng)采用傳統(tǒng)的上、下位機(jī)的主從式結(jié)構(gòu),一臺(tái)配有PROFIBUSCP5611通訊卡的DELL商務(wù)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī),通過PRoFlBus DP總線與PLc的cPu連接。根據(jù)控制方案的設(shè)計(jì),上位機(jī)監(jiān)控軟件采用西門子公司的wincc6.0組態(tài)軟件,運(yùn)行環(huán)境為windowsXP操作系統(tǒng)。下位機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用西門子S7—300系列PLc:電源模塊1個(gè),Ps 307 5 A;cPU模塊1個(gè),313—2DP 16DL/16DO;數(shù)字量輸入模塊1個(gè),D132×DC24 V;數(shù)字量輸Ⅳ輸出模塊1個(gè),8入\8出,DC24 V,0.5 A;模擬量輸入模塊2個(gè),A18×12Bit;模擬量輸出模塊1個(gè),A08×12Bit;直流24 V開關(guān)電源1個(gè)??刂葡到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置如圖3所示。

    3 控制方案

      3.1 制粉系統(tǒng)工作過程

      原料斗下設(shè)有出料口,為保證石灰石原料能夠均勻地卸出并確保其卸空率,出料口設(shè)有振動(dòng)給料機(jī)給破碎機(jī)送料,破碎機(jī)對(duì)石灰石進(jìn)行一級(jí)破碎,再經(jīng)斗式提升機(jī)將破碎后的石灰石運(yùn)輸?shù)綁K料倉中,至此,石灰石破碎過程完成。塊料倉的出料口處同樣設(shè)置振動(dòng)給料機(jī),按照粉碎機(jī)的臺(tái)時(shí)粉碎量給振動(dòng)給料機(jī)設(shè)定給料量,喂入粉碎機(jī)中進(jìn)行粉磨,磨出的石灰石粉經(jīng)由斗式提升機(jī)送入振動(dòng)篩中進(jìn)行粗、細(xì)粉分離,粗粉被送入粉碎機(jī)中繼續(xù)研磨,細(xì)粉即成品粉被收集送人成品倉儲(chǔ)存。

      3.2 系統(tǒng)的控制

      控制方式分為就地控制、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和自動(dòng)聯(lián)鎖控制。就地控制即在生產(chǎn)現(xiàn)場對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制,一般是某個(gè)設(shè)備現(xiàn)場檢修或故障時(shí)使用。遠(yuǎn)程手動(dòng)控制是在控制室中利用程序進(jìn)行手動(dòng)控制,可對(duì)設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試。自動(dòng)聯(lián)鎖控制是完全交由已經(jīng)編制好的程序進(jìn)行全部生產(chǎn)控制。

      工作原理:通過對(duì)各設(shè)備得電、失電的控制,來控制設(shè)備的啟動(dòng)、停止;通過改變PLC的輸入,來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)鎖動(dòng)作??刂屏鞒倘鐖D4所示。其中DlOl、D102、D103分別為破碎系統(tǒng)的振動(dòng)給料機(jī)、破碎機(jī)和斗式提升機(jī);D104、D105、D106、D107、D108依次為粉碎系統(tǒng)的振動(dòng)給料機(jī)、粉碎機(jī)、斗式提升機(jī)、振動(dòng)篩和布袋除塵器。

      為了提高控制系統(tǒng)的可靠性和效率,在方案中設(shè)計(jì)了2條生產(chǎn)線,即常規(guī)的冗余,采用成倍增加設(shè)備的方式來參與控制,以期能夠?qū)⒁蚩刂圃O(shè)備的意外而導(dǎo)致的整個(gè)制粉系統(tǒng)停機(jī)減少。

    4 軟件設(shè)計(jì)

      4.1 控制程序設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)采用的是西門子系列編程軟件STEP 7,此編程軟件中用戶可以編寫子程序放在程序模塊FC中,在主程序中可直接調(diào)用這些程序模塊,為編程帶來方便。程序中子程序?yàn)楦麟妱?dòng)機(jī)啟、停的程序,在循環(huán)主程序中,對(duì)每臺(tái)設(shè)備的啟、停的控制都可調(diào)用此電動(dòng)機(jī)的控制程序。

      當(dāng)啟動(dòng)位常開觸點(diǎn)閉合,運(yùn)行輸出位得電,同時(shí)其常開觸點(diǎn)閉合,這樣達(dá)到自鎖的目的。為了實(shí)現(xiàn)順序聯(lián)鎖控制,啟動(dòng)時(shí),先啟動(dòng)D108,然后把D108的運(yùn)行輸出狀態(tài)經(jīng)過延時(shí)后,作為D107的啟動(dòng)輸入,然后依次啟動(dòng)D106-D101。停止時(shí),先停D101,再把其停止輸出狀態(tài)延時(shí)后,作為D102停止的輸入,然后依次停止D103~D108。同時(shí)任一設(shè)備的故障都可作為其前面設(shè)備停止的輸入,使其前面的設(shè)備緊急停車,而其后面的設(shè)備可順序延時(shí)停車。

      4.2 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

      系統(tǒng)采用西門子公司的WinCC6.0組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控界面,外表美觀,設(shè)計(jì)簡單,操作方便。

      此界面明確顯示了該系統(tǒng)的工藝流程和設(shè)備組成。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),在此界面上可根據(jù)設(shè)備顏色的變換來監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),設(shè)備旁可顯示運(yùn)行頻率或電流來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測,各設(shè)備可通過各自的啟停按鈕實(shí)現(xiàn)單獨(dú)啟、停功能,右下角的狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)的無擾動(dòng)切換,另外,還設(shè)置了報(bào)警顯示和解除等功能。

      該監(jiān)控軟件可實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示和處理、生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)可視化控制、參數(shù)設(shè)定和相應(yīng)控制、監(jiān)控報(bào)警、生成報(bào)表等功能。

    5 結(jié)語

      該控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)石灰石粉制備系統(tǒng)的自動(dòng)控制,現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,實(shí)時(shí)監(jiān)控,過程顯示,故障報(bào)警等功能。PLC既可完成各種復(fù)雜的工藝流程,又可通過修改軟件來改變控制過程,無論是從設(shè)計(jì)思路還是設(shè)計(jì)過程來說,都非常的靈活,并且調(diào)試簡便。

    (審核編輯: 智匯張瑜)