西門子PLC在地面除塵站中的應(yīng)用

摘 要：安鋼集團(tuán)公司焦化廠新建配煤系統(tǒng)地面除塵站運(yùn)用計(jì)算機(jī)和PLC技術(shù)，安裝LCMD型長(zhǎng)袋式脈沖袋式除塵裝置，實(shí)現(xiàn)了除塵主風(fēng)機(jī)的聯(lián)鎖保護(hù)及對(duì)粉塵的收集與處理，除塵系統(tǒng)可全自動(dòng)控制，能確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和良好的工作性能。文中闡述了利用西門子PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)除塵系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)試過程中重要問題分析與處理。

關(guān)鍵詞：袋式除塵器 PLC WINCC脈沖在線清灰 清灰周期及時(shí)間 壓差

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）10（a）-0060-01

安鋼股份有限公司焦化廠新建成貯配一體化的配煤控制系統(tǒng)，是安鋼集團(tuán)公司技術(shù)改造和結(jié)構(gòu)調(diào)整中的重點(diǎn)工程，其中地面除塵站用來凈化粉碎機(jī)和轉(zhuǎn)運(yùn)站的工作環(huán)境。通過集氣罩或電動(dòng)閥對(duì)煤倉入口，皮帶機(jī)頭及粉碎機(jī)房等重要粉塵飛揚(yáng)點(diǎn)進(jìn)行了有效的治理。其安裝袋式除塵器作為煙氣凈化設(shè)備，基于粉塵顆粒大，濃度高，硬度大等特點(diǎn)，采用帶框架的外濾圓袋，含塵氣體由除塵器下部進(jìn)入，氣流自下而上，大顆粒粉塵直接落入灰斗減少濾袋的磨損，延長(zhǎng)了清灰間隔時(shí)間，再經(jīng)風(fēng)機(jī)由排氣管排入大氣。除塵過程都處于負(fù)壓狀態(tài)，降低了對(duì)風(fēng)機(jī)的磨損，提高除塵效率，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。卸下的灰塵經(jīng)刮板機(jī)，翻板重新返回到上煤皮帶。地面除塵站主要設(shè)備為除塵風(fēng)機(jī)1臺(tái)，五個(gè)除塵倉，一條刮板機(jī)及各相關(guān)電動(dòng)閥門等，各設(shè)備的聯(lián)鎖及時(shí)序循環(huán)控制都通過西門子PLC完成，并通過WINCC監(jiān)控畫面實(shí)現(xiàn)集中操作與管理。“二系統(tǒng)除塵”操作畫面。

1 自動(dòng)控制系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)配置

貯配一體化的配煤車間共有三套自動(dòng)控制系統(tǒng)：火車汽車來煤到煤倉的一系控制系統(tǒng)；煤倉出口到各用煤塔二系控制系統(tǒng)和圓盤自動(dòng)配煤控制系統(tǒng)，配煤二系采用S7-400H為核心的遠(yuǎn)程分布式I/O，I/O采集控制均包含在遠(yuǎn)程PROFIBUS從站部分，原7個(gè)遠(yuǎn)程站。AS站按S7-400H基本冗余配置構(gòu)成，包括：2個(gè)電源PS407（10A），2個(gè)CPU S7-414H，2個(gè)通訊模塊CP443-1及同步模塊等附件，系統(tǒng)遠(yuǎn)程分布式I/O使用西門子IM153-2和S7300模塊，采用熱插拔總線，便于在線檢修。本除塵系統(tǒng)是在配煤二系控制系統(tǒng)中增加的一個(gè)遠(yuǎn)程站，共用4個(gè)DI，6個(gè)DO，一個(gè)AI和一個(gè)AO模塊。

配煤車間主控室共設(shè)6臺(tái)研華工控機(jī)，每套系統(tǒng)都有一工程師站和一操作員站，裝有Microsoft windows XP Professional操作系統(tǒng)。

1.2 邏輯控制

（1）下位機(jī)PLC程序的編寫采用Simatic可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包step7 V5.4，可分為粉塵捕集系統(tǒng)。在線清灰系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和卸灰系統(tǒng)。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)化，模塊化的程序設(shè)計(jì)思路，不僅通過功能調(diào)用縮減程序代碼，減少程序在PLC中的存儲(chǔ)空間，而且還使編程思路清晰明了，易于實(shí)現(xiàn)。具體控制過程如下。

①粉塵捕集系統(tǒng)。各除塵管道上的電動(dòng)閥投入自動(dòng)時(shí)與二系粉碎機(jī)連鎖，當(dāng)二系控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，在粉碎機(jī)啟動(dòng)前10s自動(dòng)打開相應(yīng)電動(dòng)閥準(zhǔn)備對(duì)粉塵進(jìn)行收集，當(dāng)粉碎機(jī)停止后延時(shí)10s關(guān)閉電動(dòng)閥，也可實(shí)現(xiàn)中央手動(dòng)或現(xiàn)場(chǎng)控制電動(dòng)閥。

②在線清灰系統(tǒng)。袋式除塵器的脈沖在線清灰過程是決定除塵效果的重要因素之一，它綜合了分室反吹和脈沖清灰技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，采用自動(dòng)控制的離線清灰機(jī)制。程序中通過12個(gè)脈沖閥（一個(gè)除塵倉）按時(shí)間循環(huán)動(dòng)作作為一個(gè)模塊編制成一個(gè)FC1，清灰系統(tǒng)的控制作為一個(gè)模塊編制成一個(gè)FC2，功能模塊FC2按設(shè)定時(shí)間分別調(diào)用FC1并在OB1中調(diào)用。FC1及實(shí)現(xiàn)對(duì)5個(gè)除塵倉60個(gè)脈沖閥的自動(dòng)控制。

③風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。除塵風(fēng)機(jī)采用高壓變頻控制，并將風(fēng)機(jī)定子溫度、軸承溫度作報(bào)警引入聯(lián)鎖。電動(dòng)閥門打開同時(shí)風(fēng)機(jī)開始啟動(dòng)，隨后風(fēng)機(jī)人口閥打開，清灰系統(tǒng)開始運(yùn)行。粉碎機(jī)停止后延時(shí)5s停風(fēng)機(jī)，再5s停止清灰系統(tǒng)。

④卸灰系統(tǒng)。由當(dāng)班工作人員通過點(diǎn)擊監(jiān)控畫面“啟動(dòng)手動(dòng)排灰系統(tǒng)”，即啟動(dòng)自動(dòng)排灰程序，完成除塵倉按序以一定時(shí)間循環(huán)排灰。點(diǎn)擊“停止手動(dòng)排灰系統(tǒng)”停止排灰。

（2）配煤系統(tǒng)PC機(jī)安裝西門子公司的WINCC V6.2中文版監(jiān)控軟件，本除塵系統(tǒng)在除塵二系監(jiān)控系統(tǒng)中增加“二系統(tǒng)除塵”操作畫面。此畫面不僅對(duì)整套系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控，還可通過點(diǎn)擊各相關(guān)設(shè)備在彈出的子畫面中對(duì)單體設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程（聯(lián)動(dòng)單動(dòng)）、本地操作，并制作故障報(bào)警、歷史趨勢(shì)和報(bào)表。

2 調(diào)試過程問題與處理

2.1 問題1

除塵器的清灰周期和清灰時(shí)間是決定捕集性能和運(yùn)行狀態(tài)的重要因素。它與采取的清灰方式和處理對(duì)象的性質(zhì)有關(guān)，如果清灰時(shí)間過短，由于過度頻繁清灰造成粉塵鉆入濾布內(nèi)部導(dǎo)致濾袋堵塞和破損。反之，時(shí)間過長(zhǎng)，則濾袋上的粉塵堆積過多使設(shè)備處于高阻運(yùn)行。

解決辦法：將系統(tǒng)中所有循環(huán)參數(shù)通過自制功能塊FB1進(jìn)行REAL與S5TIME格式的轉(zhuǎn)換后用于相關(guān)程序中，實(shí)現(xiàn)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求隨時(shí)更改清灰，排灰循環(huán)時(shí)間、動(dòng)作時(shí)間、動(dòng)作間隔時(shí)間、動(dòng)作次數(shù)等參數(shù)，有效的保證安全生產(chǎn)和設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 問題2

除塵倉前后壓差變化必須保證在正常范圍內(nèi)，壓差過高，可能濾袋堵塞，粉塵板結(jié)，清灰系統(tǒng)沒有執(zhí)行，灰斗積灰過多；壓差過低，可能濾袋破損、脫落，入口管道堵塞或閥門關(guān)閉，箱體或分室之間有泄漏，將嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

解決辦法：將壓差做聲光報(bào)警并增加定阻清灰控制程序，在壓差過高時(shí)增加清灰次數(shù)，使壓力回到正常范圍。

2.3 問題3

主控室無法了解除塵倉灰斗內(nèi)實(shí)際排灰情況，盲目排灰造成灰斗排空或灰滿粘結(jié)。

解決辦法：在每個(gè)除塵倉安裝料位計(jì)并制作聲光報(bào)警，與排灰系統(tǒng)聯(lián)鎖，當(dāng)料位信號(hào)報(bào)警后，產(chǎn)生排灰請(qǐng)求經(jīng)確認(rèn)后自動(dòng)排灰。

3 結(jié)語

新配煤車間二系粉碎機(jī)除塵控制系統(tǒng)自通過驗(yàn)收正常運(yùn)行以來，性能穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)正常，除塵效果符合國家標(biāo)準(zhǔn)，收到了預(yù)期的控制效果。

參考文獻(xiàn)

[1]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.

[2]自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).深入淺出西門子WINCC V6[M].2版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社.