利用PLC實現(xiàn)煙塵凈化系統(tǒng)的自動控制

1、利用PLC實現(xiàn)煙塵凈化系統(tǒng)的自動控制 (控制科學(xué)與工程學(xué)院自動化研究所) 王 平 馬思樂 田 芮Wang,Ping Ma,Sile Tian,Rui摘要：本文主要介紹了西門子在鋁廠煙塵凈化系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用，著重介紹了控制系統(tǒng)的系統(tǒng)配置方案、軟件設(shè)計思想和程序結(jié)構(gòu)，并介紹了利用型觸摸屏實現(xiàn)上位監(jiān)控的設(shè)計方法。關(guān)鍵詞：煙塵凈化； 硬件配置； 監(jiān)控系統(tǒng)文章編號：1008-0570（2004）06-0019-02bstract： , , , ： ; -; 概述目前工業(yè)企業(yè)排放的煙塵是我國大氣的主要污染源。特別是在有色金屬的冶煉過程中產(chǎn)生大量氟化物以及一氧化硫，二氧化硫等污染物，對人類健康損害極大，

2、因此許多針對氟化物的凈化系統(tǒng)應(yīng)運而生，其中基于布袋除塵器的干法凈化系統(tǒng)最為成熟，但是由于控制點數(shù)多，工況惡劣，在傳統(tǒng)的控制技術(shù)下，系統(tǒng)效率較低，可靠性差，達(dá)不到應(yīng)有的凈化效果。采用自動控制技術(shù)，對凈化系統(tǒng)實行自動控制，利用觸摸屏監(jiān)控界面對系統(tǒng)運行進(jìn)行監(jiān)控，大大提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和凈化效果，很好的解決了問題。金屬鋁（）是在熔融的冰晶石熔體中通過電解氧化鋁生產(chǎn)的，在電解過程中產(chǎn)生大量煙氣緩和粉塵。這些電解煙氣在風(fēng)機(jī)作用下由地下煙道從進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)設(shè)備，煙氣經(jīng)氣流分布板后均勻進(jìn)入氧化鋁流化層。在此氣固相進(jìn)行接觸和反應(yīng)，煙氣中的氟化氫被氧化鋁吸附，達(dá)到凈化煙氣中氟化氫的目的。氧化鋁料倉提供給凈化煙

3、氣的氧化鋁，載氟氧化鋁排入布袋除塵器，由布袋除塵器來捕捉飛揚的微粒和煙氣中的粒狀氟化物。煙氣經(jīng)氧化鋁吸附和布袋除塵器的分離后，凈化的氣體便從排氣筒排放到大氣中。布袋除塵器下料斗內(nèi)的載氟氧化鋁由溜槽送至載氟氧化鋁倉。氧化鋁則經(jīng)循環(huán)氧化鋁溜槽送至反應(yīng)器循環(huán)使用。本凈化系統(tǒng)共臺除塵器組合，每臺除塵器有個氣缸。每臺氣缸上有個電磁閥和。當(dāng)閥動作時，氣缸向上運行，帶動氣缸閥片向上運動，除塵器處于排煙狀態(tài)。當(dāng)閥動作時，氣缸向下運行，帶動氣缸閥片向下運動，除塵器反吹風(fēng)。、交替工作，氣缸工作一個周期。臺除塵器按時間順序自動控制，重復(fù)工作。另外還要求：（）凈化系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)啟動順序為排煙風(fēng)機(jī)，氣力提升風(fēng)機(jī)羅茨鼓風(fēng)機(jī)反

4、吹風(fēng)機(jī)。（）在除塵器的反吹過程中，除塵器進(jìn)出口電動閥門不關(guān)。（）當(dāng)某一臺除塵器的微波流量探測器因斷流發(fā)出警報信號時，此除塵器的進(jìn)出口閥門不用關(guān)閉。當(dāng)運行人員經(jīng)過現(xiàn)場檢查之后，確讓需要此除塵器退出運行，可在觸摸屏上手動關(guān)閉進(jìn)出口閥門即可。（）氣力提升機(jī)、羅茨鼓風(fēng)機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)均為一用一備，而排煙風(fēng)機(jī)在負(fù)荷較大時有可能全投。 控制系統(tǒng)硬件配置本系統(tǒng)共有控制點數(shù)：模擬量輸入 點；數(shù)字量輸入 點；數(shù)字量輸出點。控制系統(tǒng)采用德國西門子公司 。是模塊化中小型系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應(yīng)用。模塊化、無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)構(gòu)成靈活，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握，這一突出特點,使成為各種從小規(guī)模到中等性能要求控制任務(wù)的

5、方便又經(jīng)濟(jì)的解決方案。在本系統(tǒng)中，根據(jù)控制點數(shù)及要求，中央處理單元選用，利用集成在其內(nèi)部的接口接連接觸摸屏操作面板，本系統(tǒng)共有個信號模塊，其中個模擬量輸入模塊，個開關(guān)量輸入模塊，個開關(guān)量輸出模塊，使用接口模塊 擴(kuò)展為兩個機(jī)架，共用了個信號模塊插槽，還保留了個模塊插槽，可以根據(jù)需要進(jìn)一步擴(kuò)展，還可利用通訊模塊選用不同的通訊方式進(jìn)行連網(wǎng)通訊。在監(jiān)控方面采用 系列型觸摸面板作為人機(jī)界面，通過多點接口（）與通訊，實現(xiàn)手動控制和監(jiān)控報警。其系統(tǒng)硬件配置框圖如下： 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計利用西門子 編程軟件進(jìn)行程序設(shè)計。是一個對和進(jìn)行編程的應(yīng)用軟件包，其除了可以編制程序塊以外，還可以設(shè)定各種參數(shù)，在線監(jiān)測，查詢

6、故障等。程序設(shè)計可有線性化編、模塊化編程、結(jié)構(gòu)化編程三種方式，其中最常用的是模塊化編程或結(jié)構(gòu)化編程。本系統(tǒng)中采用模塊化編程，根據(jù)工藝要求，在組織塊（）中，調(diào)用各個不同的功能（），由于篇幅所限，僅將控制程序流程圖繪制如下： 監(jiān)控系統(tǒng)說明本系統(tǒng)使用型觸摸屏作上位監(jiān)控，可以實時地，形象地顯示現(xiàn)場信號、實時報警并對控制點進(jìn)行控制。監(jiān)控系統(tǒng)由八個窗口組成：系統(tǒng)主畫面窗口、畫面設(shè)置窗口、信息窗口、一號、二號、三號、 四號、五號除塵器窗口。八個窗口之間建立了鏈接，通過窗口中的按鈕進(jìn)行切換，并與建立變量連接，通過觸摸屏實時顯示相應(yīng)的狀態(tài)信息，構(gòu)成系統(tǒng)的整體監(jiān)控?，F(xiàn)以系統(tǒng)主畫面為例，說明監(jiān)控畫面的功能。系統(tǒng)主畫

7、面分為兩個區(qū)域：固定窗口和主區(qū)域固定窗口：位于畫面最上方包括兩個全局按鈕和四個選擇按鈕。兩個全局按鈕分別為復(fù)位和運行按鈕，以紅色和綠色區(qū)別，與的復(fù)位、運行輸入點鏈接來控制系統(tǒng)的復(fù)位和運行。四個選擇按鈕為主畫面、設(shè)置、信息、除塵器按鈕均為綠色通過點擊可切換至相應(yīng)的畫面窗口。主區(qū)域：主區(qū)域內(nèi)包含了整個凈化系統(tǒng)的框圖，在框圖相應(yīng)位置設(shè)置了監(jiān)控點和操作點。其中包括實時顯示的過程狀態(tài)值和報警點，監(jiān)控點主要有：一、二號主排煙機(jī)進(jìn)口溫度、壓力及出口壓力一號、二號羅茨鼓風(fēng)機(jī)出口壓力一號、二號反吹風(fēng)機(jī)出口壓力 氣力提升機(jī)風(fēng)機(jī)出口壓力除塵器進(jìn)口壓力煙機(jī)風(fēng)門開度壓縮空氣壓力氧化鋁倉料位報警載氟氧化鋁倉料位報警氣力提

8、升機(jī)料管斷流報警操作點主要有：一、二號主排煙機(jī)起停一、二號羅茨鼓風(fēng)機(jī)起停 提升機(jī)一、二號風(fēng)機(jī)起停一、二號反吹風(fēng)機(jī)起停一、二號電動執(zhí)行器正反轉(zhuǎn)這些監(jiān)控點和操作點均與建立了變量和邏輯位的鏈接，實現(xiàn)了整個煙塵凈化系統(tǒng)的實時監(jiān)控與操作，構(gòu)成了對系統(tǒng)的整體監(jiān)控。 結(jié)束語本系統(tǒng)已投入實際運行，性能穩(wěn)定可靠，較好滿足了生產(chǎn)工藝的要求。作為系統(tǒng)的主控制器在系統(tǒng)安全可靠性以及網(wǎng)絡(luò)互連性方面有其獨特的優(yōu)越性，觸摸屏人機(jī)界面系統(tǒng)在防護(hù)性及友好性方面也有其出色的表現(xiàn)，整個控制系統(tǒng)無論從完成的功能以及自動化程度都達(dá)到了先進(jìn)水平，各項技術(shù)指標(biāo)也達(dá)到了設(shè)計要求。參考文獻(xiàn) 可編程序控制器 產(chǎn)品目錄,. 程序設(shè)計手冊.作者簡介：王平 女 歲 副教授