袋式除塵系統(tǒng)的自動控制

趙　宏，石建龍（天水電氣傳動研究所有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

袋式除塵系統(tǒng)的自動控制

趙宏，石建龍
（天水電氣傳動研究所有限責(zé)任公司，甘肅天水741020）

介紹了以S7300 PLC為控制核心，Profibus DP和工業(yè)以太網(wǎng)組成通訊網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)袋式除塵系統(tǒng)的遠程控制和無人值守，系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)置好的時序自動運行，上位機具有報警記錄、數(shù)據(jù)記錄存儲和打印功能。

Profibus DP；工業(yè)以太網(wǎng)；無人值守；PLC

1　引言

對于大型的能耗企業(yè)，如冶金廠，煤炭在鍋爐內(nèi)燃燒后會產(chǎn)生大量的微小粉塵，如果不進行處理，直接通過煙囪排放到空氣里，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并對人體造成很大危害。袋式除塵器作為一款高效、簡單、方便的微小粉塵除塵器，非常適用于冶金廠廢氣除塵，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

2　袋式除塵控制系統(tǒng)的組成

袋式除塵控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。

2.1信號采集部分

信號采集部分由安裝于袋式除塵設(shè)備不同位置不同類型的傳感器組成。包括氣體壓力傳感器，用于檢測袋式的壓差和清洗壓力；溫度傳感器，用于檢測進氣溫度，防止溫度過高對除塵設(shè)備造成破壞；電磁閥行程傳感器，用于檢測電磁閥狀態(tài)；接近開關(guān)，用于檢測卸灰閥和刮板機的運行狀態(tài)傳。

2.2信號輸入輸出和控制器

信號輸入輸出包括數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入模塊，用于實現(xiàn)對整個除塵系統(tǒng)各個傳感器以及反饋信號的接收和控制信號的輸出；控制器為S7300系列PLC。

2.3上位機部分

上位機部分主要包括工業(yè)電腦，并配有一臺打印機。工控機的監(jiān)控畫面采用WinCC軟件，通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)與PLC進行通訊。工作人員可以在電腦上監(jiān)控和遠程控制整個袋式除塵系統(tǒng)。WinCC具有強大的數(shù)據(jù)記錄和報表打印功能，可以根據(jù)實際需要對一些重要的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集和歸檔記錄，并將其保存在指定的位置，還可以根據(jù)需要將數(shù)據(jù)保留一定的時間后，由新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)來覆蓋原來的數(shù)據(jù)，這樣可以避免因硬盤存儲空間不足而導(dǎo)致WinCC無法正常運行。WinCC的數(shù)據(jù)記錄支持打印，可以根據(jù)需要打印選定的數(shù)據(jù)。

圖1　袋式除塵控制系統(tǒng)組成

3　系統(tǒng)設(shè)計

某鐵合金廠擴大產(chǎn)能，新建成一套袋式除塵設(shè)備，要實現(xiàn)除塵設(shè)備和輸灰系統(tǒng)的自動運行。除塵設(shè)備可以根據(jù)操作人員預(yù)先設(shè)置的時序，自動循環(huán)進行除灰工作；輸灰系統(tǒng)是由一組刮板機組成，為了防止灰的堆積，刮板機的啟動和停止有相互聯(lián)鎖關(guān)系，只有當(dāng)下一級的刮板機運行時，該刮板機才能啟動，當(dāng)一個刮板機停止時，其上級刮板機也要自動停止。

3.1系統(tǒng)方案

本控制系統(tǒng)采用S7300系列PLC 315－2DP CPU作為核心控制器，分為除塵A和除塵B，兩部分除塵設(shè)備可以獨立運行，除塵B控制系統(tǒng)裝有一個IM365從站模塊，通過Profibus DP與主PLC通訊。采用S7300系列數(shù)字量和模擬量接口模塊實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和控制信號輸出，如圖2所示。

圖2　PLC硬件配置

3.2控制方式

根據(jù)現(xiàn)場需要袋式除塵設(shè)備的控制有多種控制方式，在正常情況下用戶可以在監(jiān)控電腦上選擇遠程自動或者遠程手動的控制方式，如圖3所示。當(dāng)用戶點擊電腦控制畫面上的袋室環(huán)啟動后，系統(tǒng)會根據(jù)用戶設(shè)置的時序從一號袋室開始，循環(huán)進行除塵工作，如果哪個袋室不具備工作條件，用戶可以點擊相應(yīng)袋室上邊的袋室閉鎖按鈕，這樣袋室自動循環(huán)除塵就會跳過相應(yīng)的袋室，啟動下一個袋室；當(dāng)選擇遠程手動后，用戶需要手動從電腦上啟動或者停止目標(biāo)袋式。如果自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者處于正在維護狀態(tài)，用戶可以用本地手動控制的方式，用袋式除塵器旁邊的按鈕啟動目標(biāo)袋室。

圖3　電腦上的控制畫面

袋式除塵器的袋室清灰控制如圖4所示，可以分為五步，分別為等待、關(guān)閉、清灰、沉降、啟動，清灰又分為三個小步，分別為檢測進氣、檢測排氣、反吸。袋室清灰控制可以細分為9個時間，除了上述的8步外還有一個袋室循環(huán)周期，每個時間都可以通過操作電腦進行設(shè)置，如圖5所示。需要注意的是，在設(shè)施循環(huán)時間時T1＋T2＋T3＋T4＋T5﹤T9，T6＋T7＋T8﹤T3。

刮板機的控制分為自動啟動和手動啟動2種，當(dāng)用戶點擊畫面上的刮板機聯(lián)鎖啟動時，刮板機會按4＃斜掛板→3＃刮板機→2＃刮板機→1＃刮板機的順序啟動；當(dāng)用戶點擊停止，刮板機會按照1＃斜掛板→2＃刮板機→3＃刮板機→4＃刮板機的順序依次停止。無論是手動還是自動啟動，刮板機都做有聯(lián)鎖，只有在檢測到下一級刮板機的運行信號后，才能啟動；如果其下一級刮板機運行信號消失，該刮板機自動停止運行。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，因為刮板機的運行狀態(tài)是一個接近開關(guān)檢測刮板機軸上3個葉片轉(zhuǎn)動情況的脈沖信號，由于刮板機電機轉(zhuǎn)速不是特別快，所以用檢測該脈沖信號來判斷刮板機運行狀態(tài)就必須增加一個適當(dāng)時長的延時，延時太短了系統(tǒng)會誤判刮板機停止運行而自動停止其上級的所有刮板機，影響正常生產(chǎn)，延時如果太長了出現(xiàn)刮板機因故停車，就不能及時停止其上級的刮板機，這樣會造成灰在刮板機上的堆積。

圖4　袋室循環(huán)時間

圖5　袋室時序設(shè)置

當(dāng)袋式除塵器運行了幾個周期以后，在除塵器的儲灰倉里會收集到一定量的灰，需要把收集的灰通過卸灰閥排放到1＃刮板機和2＃刮板機上，再通過其他刮板機將灰輸送到儲存室進行加密包裝。

3.3數(shù)據(jù)記錄和打印

袋式除塵控制系統(tǒng)配備有一個工業(yè)臺式電腦作為上位機，在上位機內(nèi)裝有Wincc軟件作為上位機監(jiān)控軟件，通過一根網(wǎng)線與PLC的CP343模塊連接，采用TCP／IP協(xié)議與CPU建立通訊。

Wincc 6.2的后臺數(shù)據(jù)庫采用了MS SQL Server 2005，具有強大的數(shù)據(jù)記錄功能，通過Wincc的數(shù)據(jù)記錄功能可以將用戶需要的數(shù)據(jù)進行采集和歸檔，如圖6所示。對于不同的數(shù)據(jù)需要設(shè)置不同的采集周期和歸檔周期，一般情況下采集周期為1s，歸檔周期需要根據(jù)用戶的需要進行設(shè)置，一般設(shè)置為1hour，這樣就會每隔一小時對數(shù)據(jù)進行一次保存，如果設(shè)置的時間太短，需要記錄的數(shù)據(jù)量比較多的話就會造成Wincc的數(shù)據(jù)庫太大而使整個上位機系統(tǒng)反應(yīng)速度變慢并占用硬盤空間。Wincc的歸檔模式分為TagLogging Fast快速歸檔和TagLogging Slow慢速歸檔，當(dāng)數(shù)據(jù)的歸檔周期小于等于在歸檔內(nèi)容設(shè)定的周期就為快速歸檔的范圍，數(shù)據(jù)歸檔周期大于所設(shè)定的周期則為慢速歸檔的范圍。需要根據(jù)所記錄數(shù)據(jù)的多少設(shè)定歸檔組態(tài)，如圖7所示。每個分段的大小等于變量數(shù)×數(shù)據(jù)尺寸×該片段采集次數(shù)，需要注意的是快速歸檔和慢速歸檔的數(shù)據(jù)尺寸不一樣，慢速歸檔一條變量記錄占用32個字節(jié)，快速歸檔一條變量記錄占用10個字節(jié)，所設(shè)置的分段應(yīng)該留下20%的余量。如果在設(shè)定的總分段時間內(nèi)所記錄的數(shù)據(jù)分段超過設(shè)定的總分段所設(shè)定的大小，將會自動覆蓋最早的數(shù)據(jù)分段，如果需要保存被覆蓋部分數(shù)據(jù)，可以將軟件的數(shù)據(jù)備份功能激活，這樣就可以將被覆蓋的數(shù)據(jù)保存下來。Wincc 6.2自帶報表打印功能，在變量記錄窗口上的快捷鍵上有個打印按鈕，在選擇好需要打印的時間段后點擊該按鈕，就可以將所選擇時間段的數(shù)據(jù)記錄打印出來，打印格局可以在報表編輯器的布局內(nèi)修改。

圖6　變量記錄

圖7　歸檔組態(tài)

4　結(jié)束語

袋式除塵設(shè)備自動控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)設(shè)備的自動運行和遠程監(jiān)控，上位機具有強大的數(shù)據(jù)記錄和報表打印功能，用戶可以查詢并打印以前所記錄的數(shù)據(jù)。在某鐵合金廠做過一套控制系統(tǒng)，在使用中設(shè)備運行穩(wěn)定、操作簡單方便，得到了用戶的認可。

［1］張殿印，王純，俞非漉.袋式除塵技術(shù)［C］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］SIMATIC STEP7編程手冊.西門子自動化與驅(qū)動集團.

［3］西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動集團.深入淺出西門子S7－300PLC.北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

Automatic control of bag dust removal system

ZHAO Hong，SHI Jian－long （Tianshui Electric Drive Research Institute Co.，Ltd.，Tianshui 741020，China）

The communication network is presented，which takes Siemens S7300PLC as its control core，is composed of the Profibus DP network and the Industrial Ethernet，and can realize the remote control of the unattended bag type dust removal system.The system can run automatically according to the set time sequence，and its upper machine has alarm，record，data storage and printing functions.

Profibus DP；Industrial Ethernet；unattended PLC

TP273

A

1005—7277（2016）01—0047—04

趙宏（1985－），男，甘肅人，本科，研究方向為電氣傳動及自動控制。

2015－10－09