基于PLC的布袋除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】介紹了布袋除塵控制系統(tǒng)的構(gòu)成并創(chuàng)建了布袋除塵控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上講述了布袋除塵控制系統(tǒng)的硬件組成，利用STEP7軟件開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)的程序語(yǔ)言，同時(shí)通過(guò)WinCC組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了布袋除塵控制系統(tǒng)的仿真。

【關(guān)鍵詞】布袋除塵；PLC；SIMATIC WinCC

1.引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健發(fā)展，環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，高爐煤氣凈化、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐、修筑高速公路時(shí)瀝青、石子攪拌的高溫除塵、除有害氣體，以及各種工業(yè)爐窯的高溫除塵，都是袋式除塵技術(shù)今后發(fā)展的重點(diǎn)和方向。同時(shí)，布袋除塵技術(shù)具有設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，效率高，一次性投資省，設(shè)備占地小，運(yùn)行成本及排污收費(fèi)低等特點(diǎn)，這都將決定袋式除塵器產(chǎn)品必將迎來(lái)巨大的發(fā)展機(jī)遇。而且，由于除塵器的運(yùn)行、故障及異常診斷均采用自動(dòng)化監(jiān)控管理，使其操作管理較簡(jiǎn)便。所以，在高爐煉鐵設(shè)備上應(yīng)用袋式除塵器來(lái)凈化煤氣，在技術(shù)上是成熟的，在經(jīng)濟(jì)上是可行的。我們相信，只要針對(duì)具體條件采用適應(yīng)的設(shè)備部件、運(yùn)行方法和設(shè)計(jì)，對(duì)除塵器的制造質(zhì)量嚴(yán)格要求，加強(qiáng)日常的維護(hù)管理，高爐應(yīng)用袋式除塵器肯定能取得良好效果。

2.布袋除塵控制系統(tǒng)

圖1 布袋除塵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

布袋除塵控制系統(tǒng)有一個(gè)進(jìn)口、一個(gè)出口，相應(yīng)有一臺(tái)引風(fēng)機(jī)（引風(fēng)機(jī)已有控制設(shè)備，不包括在本設(shè)計(jì)內(nèi)）除塵器共有四個(gè)室，每個(gè)室有一只進(jìn)口提升閥、一只出口提升閥、一只冷風(fēng)閥，除塵器兩側(cè)各有兩只旁路提升閥，在兩個(gè)煙氣進(jìn)口處各裝有兩個(gè)溫度傳感器，當(dāng)任何一個(gè)測(cè)點(diǎn)的煙氣溫度達(dá)到設(shè)定值（可調(diào)整）時(shí)，應(yīng)采用必要的安全措施，防止濾袋損壞。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3.下位機(jī)PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

創(chuàng)建過(guò)程如下：

（1）新建項(xiàng)目：打開(kāi)SIMATIC MANAGER（管理器），新建一個(gè)項(xiàng)目，選擇保存路徑為，然后點(diǎn)擊OK；

（2）生成新站：在SIMATIC Manager窗口：選中菜單“Insert”（插入）→“Station”（站點(diǎn)）→“SIMATIC 300 Station”系統(tǒng)自動(dòng)為該站分配一個(gè)名稱(chēng)；

（3）單機(jī)架硬件組態(tài)：將項(xiàng)目左面的+點(diǎn)開(kāi)，選中站點(diǎn)，然后選中硬件并雙擊/或右鍵點(diǎn)OPEN OBJECT（打開(kāi)對(duì)象），硬件組態(tài)畫(huà)面即可打開(kāi)；

在硬件組態(tài)畫(huà)面右邊是硬件目錄窗口，可用菜單命令“View”（查看）中“Catalog”（目錄）打開(kāi)或關(guān)閉它。將硬件目錄窗口中SIMATIC 300左面的+點(diǎn)開(kāi)，點(diǎn)擊SIMATIC 300，選中RACK-300，然后將Rail拖入到左邊空白處/或雙擊Rail，生成空機(jī)架（為中央機(jī)架），如有擴(kuò)展機(jī)架可再雙擊生成擴(kuò)展機(jī)架。

依次按照列表中的硬件配置將電源模塊、CPU模塊、信號(hào)模塊（輸入、輸出模塊）放置在相應(yīng)槽的位置，注意配置時(shí)要清楚各種模塊的型號(hào)和訂貨號(hào)，在硬件組態(tài)過(guò)程中注意每個(gè)模塊地址分配的情況，將配置好的硬件組態(tài)保存編譯并退出硬件組態(tài)畫(huà)面。如圖2所示為軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

WinCC項(xiàng)目管理器是組態(tài)軟件的核心，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的數(shù)據(jù)組態(tài)和設(shè)置進(jìn)行全面的管理。建立一個(gè)新的項(xiàng)目命名為“09540101”，添加一個(gè)通訊驅(qū)動(dòng)程序，添加變量，然后創(chuàng)建圖形畫(huà)面。

4.1 設(shè)計(jì)圖形界面

圖形畫(huà)面用來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)的工況，而本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的界面是用來(lái)仿真布袋除塵控制系統(tǒng)運(yùn)行的畫(huà)面，WinCC提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫(kù)供選擇，在本設(shè)計(jì)中，針對(duì)布袋除塵控制系統(tǒng)制作了主控畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、趨勢(shì)畫(huà)面等，使整個(gè)系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富化。系統(tǒng)主控畫(huà)面如圖3所示。

圖3 主控畫(huà)面

4.2 建立動(dòng)畫(huà)連接

圖形界面只是一副靜態(tài)畫(huà)面，要想用它來(lái)動(dòng)態(tài)仿真布袋除塵控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，還要定義動(dòng)畫(huà)連接。將所要定義的塊進(jìn)行C動(dòng)作編程，再將圖2所示的左下角輸入/輸出域與下位機(jī)所建立的變量進(jìn)行連接，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，就可以根據(jù)所需改變參數(shù)值。

4.3 運(yùn)行和調(diào)試

（1）打開(kāi)作上位控制的PC機(jī)，點(diǎn)擊“開(kāi)始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項(xiàng)，再點(diǎn)擊彈出菜單中的“WINCC”，再選擇彈出菜單中的“WINCC V7.0 ASAI”，進(jìn)入WINCC資源管理器，打開(kāi)組態(tài)好的上位監(jiān)控程序，點(diǎn)擊管理器工具欄上的“激活（運(yùn)行）”按鈕，進(jìn)入到啟動(dòng)畫(huà)面。

（2）系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，閥門(mén)變綠為“開(kāi)”，變紅為關(guān)。點(diǎn)擊“登錄”按鈕，在彈出的窗口中輸入用戶(hù)名及密碼，點(diǎn)擊“確定”按鈕則進(jìn)入到主畫(huà)面，即可進(jìn)行仿真調(diào)試。

（3）點(diǎn)擊“定時(shí)控制”按鈕，則噴吹閥噴吹，噴吹時(shí)間為10s，間隔時(shí)間為10s。如圖4-（a）所示。

（4）在自動(dòng)模式的壓力控制下，當(dāng)進(jìn)口壓力高于900pa時(shí)，噴吹閥開(kāi)啟，直道低于500pa，噴吹閥關(guān)閉。如圖4-（b）所示。

（5）總體趨勢(shì)畫(huà)面。如圖4-（c）所示。

（6）在“手動(dòng)”模式下，如，冷風(fēng)閥，左鍵點(diǎn)擊閥門(mén)，則彈出冷風(fēng)閥控制窗口，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”按鈕，則冷風(fēng)閥開(kāi)啟，如圖4-（d）所示。

圖4 測(cè)試畫(huà)面

5.結(jié)論

在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中主要利用STEP7編寫(xiě)了布袋除塵控制工段各模塊子程序，并利用組態(tài)軟件WinCC進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。利用仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，在調(diào)試中，完成在線連接，下載、硬件調(diào)試與診斷，控制和監(jiān)視變量，測(cè)試程序，訪問(wèn)數(shù)據(jù)塊等自動(dòng)控制控制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)軟件硬件相結(jié)合的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

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作者簡(jiǎn)介：王娟（1983—），女，吉林人，碩士，吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院助教，研究方向：過(guò)程控制。