PLC和MCGS在流化焚烧炉控制系统中的应用.pdf

第 3期 总第 1 7 2期 2 0 1 2年 6月 机 械 工 程 与自 动 化 ME CHANI CAL ENGI NEE RI NG ＆ AUT0MAT1 N No． 3 J u n ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 3 0 1 4 4 0 2 P L C和 MC GS在流化焚烧炉控制系统 中的应用 王春 芳 集美 大学 轮机3 _ - 程学 院，福建厦 门 3 6 1 0 2 1 摘要 流化焚烧炉 自动控制系统采用 S 7 3 0 0 P L C，系统 中 6台变频器 与 P L C之间采用 P R OF I B US总线协 议方式通讯，上位 机采用 MC G S工控组态软件 完成工 艺流程及 控制参数 的显示，实现 生产 监控和 管理 等功 能。实践证 明该 系统运行准确，取得 了较好 的应用效果。 关键词 焚烧炉；S 7 3 0 0 P L C ；MC GS ；P RO F I B US总线 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A 0 引言 随着环 保 意识 的 日益增 强 ， 环 保 设 备 的发 展 已成 为 一个重 要 的课 题 。本文设 计 了流化焚 烧炉 自动控 制 系统 ， 上位机采用 MC GS工控组态软件， 用于现场参 数实时监控、 历史数据调用、 打印和报警等 ， P L C作为 P c 适配器 下位机主要用于数据采集 、 控制和报警逻辑判断等。 1 控 制 系统 的组成 流化焚烧炉 自动控制系统结构如图 1所示 。图 1 中上位 机和下位机 之间采用 通讯 电缆来 实现 S 7 3 0 0 P L C和 MC G S工控组态软件之间的通讯 。 P c 适配器 } 机 机架0 背板总线 I M 3 65 SE N D S M 3 31 S M 3 3 1 S M 3 3 1 SM 33 1 SM 3 3 4 S M 3 22 S M 3 2 2 S M 3 22 S l l 3 2 2 F M 35 0 变频器 l l变频器 l l变频器 l l变频器 l l变频器 I I变频 器 P R O F I B U S 总线 输 入 及 输 出 点 图 1 流 化焚烧炉 自动控制 系统结构图 2 S 7 --3 0 0 P L C的文件块 计算块 、 F C 4水位控制块、 F C 6炉膛 负压控制快、 F C 7 本系统 的文件块 主要 有组织 块 OB 1主程 序循 压力变量计算块、 F C 8高速计数器启动块、 F B 3变频器 环 、 OB 3 5 循环中断块 、 OB 8 2诊断 中断块 、 OB 8 6机架 控制块 、 F B 4 1连续控制块等 、 数据块 D B 1 ～DB 5为 故障块、 O B 8 7通讯错 误块等 、 功能块 F C 2温度变量 共享数据块、 D B 1 0为触摸屏 系统 数据区、 D B 1 6为背 收稿 日期2 0 1 2 0 2 一 O l ；修 回日期 2 0 1 2 - 0 2 1 5 作者 简介 王春芳 1 9 6 1 一 ，女，山东威海人 ，副教授 ，本科 。研究方向 自动控制技术。 一 块一 盯 ～ 叩 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年 第 3期 王春芳 P L C和 MC GS在流化 焚烧炉控制 系统 中的应 用 1 4 5 景数据块等 。其中 F B 4 1 连续控制块的语句表如下 A T 1 8 J NB一0 06 L 2 6 ． 0 CALL F B 4 1 ，DB1 2 BUD 1 0 3 COM RST 一 L2 6 ． 0 A s t a r t _ l MAN～ ON 一 L2 6 ． 1 L 26 ．1 PVPER oN 一 L2 6 ． 2 BLD 1 0 3 P _ S EL l L2 6 ． 3 A M 1 1 0 ． 0 I _ S EL L 2 6 ． 4 L 26 ． 2 I _I TLON L2 6 ． 6 BLD 1 0 3 Dl-S EL 一 L2 6 ．7 A s t a r t CYCLE 一 T5 0 0 M S L 2 6 ． 3 S P I NT； 一 M D7 0 BUD 1 0 3 P VPER PI W 3 9 2 A s t a r t GAI N 一 D1 3 3． DBD5 8 一 L 2 6 ． 4 TI D1 3 3 ． DBD6 2 BLD 1 0 3 TD 一 DB3 ． DB D6 6 A s t a r t_l DEADB W 一 DB3 ． DB DT 0 L 2 6 ． 6 LM N ～HLM 一5 ． 9 2 5 7 0 0 e 0 0 1 BLD 1 0 3 P V FAC ； 一 DB3 ． DBD7 8 A s t a r t P V OFF 一DB3 ． DBD7 4 L 2 6 ． 7 LMN P ER 一 t e mp 5 BL D 1 0 3 PV ； t e mp3 A M 1 1 0 ． 0 0 0 6；NOP 0 3 PR oF l B US DP现场 总线通讯 流化焚烧炉 自动控制 系统 中的 6台变频器与 P L C之 间使用 P R OF I B u s总线协议方式通讯， 其中鼓风机变频 器的 P R O F I 一D P现场通讯的相关程序如下 CALL SF C 1 5 00 1A BR LADDR 一W 1 61 00 一 t e mp l RECORD 一PDB5 ． DB X0 ． 0 BYTE 8 A t e mp l RE r _ VAL 一 MW8 2 A A BR L M W 8 4 t e mp O L 0 A t e mp o 一 一I J NB一 0 0 1 CALL SF C 1 4 J NB一 0 0 2 LADDR 一 W 1 6 1 0 0 LDB5 ． DBD 2 8 RETl-VAL 一 MW8 4 T O u t C RECORD 一PDB 5 ． DB X2 4 ． 0 BYTE8 0 0 2NOP 0 4 MC G S工 控组 态软件 MC G S是一套用于快速构造 和生成计算机监控 系统 的组态 软件 。 4 ． 1 MCGS工程 的 5大部 分 由 MC G S生成的用户应用系统 ， 其结构由主控窗 口、 设备窗 口、 用户窗 口、 实时数据库和运行策略 5部 分 构成 。实 时数据 库是 MC GS系统 的核 心 ， 起 到公 用 数据交换 区的作用 ； 主控窗 口构造 了应用系统 的主框 架 ； 设备窗 口是 MC GS系统 与外部设备联系的媒介 ； 用户窗 口实现了数据和流程 的可视化 ； 运行 策略是对 系统运行流程实现有效控制的手段 。图 2为焚烧炉 自 动控 制 系统 的监控 流程 图 。 4 ． 2 MC G S脚本 程序 脚本程序是组态软件 中的一种 内置编程语 言引 擎。流化焚烧炉 自动控制系统循环脚本程序如下 I F DD 一1 THEN GB． Va l u e Va l Mi d I 2 Bi n AQ， 2 4， 1 I F G B． Va l u e一1 THEN S Y． Va l u e一 “一 设备状 态t 正在运行” ELS E s Y． Va l u e一 “一 设备状态 停止” ENDI F DIN ． Va l u e “ 设备运行频率 ” S t r D 0 3 z “ Hz ” ENDI F I F DD 2 THEN GB． Va l u e一 Va l Mi d I 2 Bi n AQ ， 2 3， 1 I F GB． Va l u e 1 THEN S Y． Va l u e一 “一 设备状态 正在运行” ELS E S Y ． Va l u e一 “一 设备状态 停止” ENDI F DD 0 ． Va l u e “ 设备 运行频率 ” S t r D 0 3 4 “ Hz ” ENDI F I F DD 一3 TH EN GB． Va l u e一 Va l Mi d I 2 B i n AQ ， 2 2， 1 I F G B ． Va l u e 一 1 THEN S Y． V a l u e一 “一 设备状态 正在运行” ELS E S Y ． V a l u e一 “一 设备状态 停止” ENDI F DD 0 ． Va l u e一 “ 设备 运行频率 ” S t r D0 3 6 “ Hz ” DD1 ． Va l u e一 “ 流 量 ； ” S t r D 1 7 0 ENDI F 用户窗 口． 详细信息． C a p t i o n用户窗口． 详细信息． x x x T e 】 c t s Y 用户窗口． 详细信息． x x 1 ． Te x t D D1 用户窗口． 详细信息． x x 3 ． Te x t D D3 用户窗 口． 详细信息． x x 5 ． T e x t D D5 I F I n s t r 1 ， S Y． Va l u e ， “ 停 止” 0 THEN 详 细信 息． X X O n ． Vi s i b l e 一 1 I F I n s t r 1 。 S Y． V a l u e ， “ 启 动” 0 THE N 详 细 信息． x x o ff ． Vi s i b l e 一1 图 2焚 烧 炉 自 动控 制 系统 的 监 控 流 程 图 5 结束 语 本文介绍了 P L C和 MC GS在流化焚烧炉 自动控 制 系统 中的应 用 。本 系 统具 有 良好 的人 机 交 互 界 面 ， 实现了流化焚烧炉各参数的在线实时监测和控制。 目 前该系统运行正常， 我们将在此基础上进行优化设计 ， 在提高流化焚烧炉的燃烧效率的同时， 保证炉温、 床温 的稳定控 制 。 英 文摘 要转第 1 4 8页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 4 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 2年第 3期 不会因为侧向倾角设计过大， 而使刀具受力不均， 造成 刀头断裂等现象 ， 应综合考虑刀具的受力情况 ， 选取适 当的侧 向倾角及切人角 ， 以减少刀体的磨损 以及刀座 发生干涉磨损。 2 根据铣刨鼓的运动学特征并结合大量实际使 用情况， 从而可以计算出铣刨机作业时 的铣刨深度和 前进速度的最佳匹配值 ， 使铣刨机在作业时既可 以预 防缓解干涉磨损和抑制刀具偏磨 ， 同时还可以使发动 机的功率达到最佳分配效果， 使铣刨机 的作业效率达 到最 高 。推荐 的铣刨 机 的前 进速 度与铣 刨深 度关 系如 表 1所示 。 表 1 铣刨速度与铣刨 深度对应关 系 铣刨深度 mm 0 ～l O 1 O ～2 O 2 0 ～3 0 3 O ～4 0 铣刨速度 mrai n - 1 ≤3 0 1 4 ． 0 1 1 ． 5 l O ． O 铣刨深度 mm 4 0 ～5 O 5 O ～7 O 7 0 ～9 0 9 0 ～ 1 O 0 铣刨速度 mrai n - 1 ≤9 ． 0 ≤8 ． 0 ≤7 ． 0 ≤6 ． 5 铣刨 深度 mm 1 0 0 ～1 5 0 1 5 O ～2 0 0 2 0 0 ～2 5 0 2 5 0 ～3 0 0 铣刨速度 m rai n ≤5 ． 5 ≤5 ． 0 ≤4 ． 5 ≤4 ． 0 3 铣刨 废料 中的沥青骨料是刀具磨损的主因， 因此 提 高铣刨废 料 向中 间抛 料 板上 运 动 的 流动 性 、 减 少罩壳内的积存废料、 使废料更加松散是减小废料颗 粒对刀头和刀体磨损的根本 目的。合理选用螺旋升角 是解决该 问题的最有效的办法。为了使废料快速地沿 着螺旋线 向中聚集 ， 必须使螺旋升角小 于废料与螺旋 叶片的摩擦角， 目前市面上铣刨机的螺旋升角一般在 1 4 。 ～2 O 。 之 间 。 4 铣刨机在工 作时， 刀 头与沥青路面摩擦 、 挤 压 、 变形 ， 路面被破坏时 ， 就会产生大量的摩擦热 ， 致使 刀具 的温度快速升高 。若刀具不能及时降低温度 ， 则 会发生刀头或刀体的材料组织变化 ， 刀具刚性、 韧性降 低 ， 形成刀头的热蚀现象。适时地增大冷却水量 ， 既可 以降低刀具温度 ， 又可以及时对刀具进行清洁 ， 防止刀 头物料覆盖及刀具偏磨现象的发生。 5 偏磨是 铣 刨 刀具 最 主 要 的 非 正 常磨 损 形 式 ， 在实际应用 中由于刀尖的旋转力臂过小， 导致刀具受 到的横向分力过小 ， 刀具在刀座中旋转困难 ， 从而产生 偏磨的现象。因此可以将L L为刀体长度 来代替 L进行设计 。这样可以有效地缓解干涉磨损即刀座磨 损以及抑制刀具偏磨， 还能将最佳功率输 出的边界条 件放宽， 提高机器的施工效率。 6 抛料板的尺寸、 安装位置和角度的合理设计是 提高铣刨机作业时铣刨鼓抛料效率， 减少内部废料积存 的解决 办法之一。抛料板安装 半径要小于铣刨鼓刀尖 圆 半径， 尺寸小于抛料口的宽度， 居中安装， 并留有间隙。 5结论 通过上述的分析， 得出以下结论 1 路面铣 刨机刀 具 的磨 损形 式可 以分 为正 常磨 损和非正常磨损 ， 而使刀具正常磨损并且尽可能延长 其使用时间， 获得正常的使用寿命是主要任务 。 2 路面铣 刨 机 的刀 具 以正 常失 效 形 式 工作 ， 保 证或提高刀具使用寿命牵涉诸多因素， 但是由于其设 计 、 制造、 材料等因素更改困难 ， 因此安装角度的确定 、 使 用时 的精心维护 是 现 阶段 的 主要 工作 内容 ， 以保 证 路面铣刨刀具使用效能的正常发挥。 参考文献 [ 1 ] 刘伟． 路面铣刨机械 的发展前 景与市 场展望 [ j ] ． 科技 情 报开发与经济 ； 2 0 0 4 4 1 1 4 1 1 7 ． [ 2 ] 付风岚 ， 陈中敏． 沥青路面就 地冷再生主机结构 分析[ J ] ． 华东公路 ， 2 0 0 8 9 4 3 4 6 ． [ 3 ] 周里群 ， 黄霞春， 陈 志刚． 铣刨机 的刀具磨 损与 刀具 耐用 度 [ J ] ． 建设机械技术 与管理 ， 2 0 0 6 9 8 8 9 0 ． [- 4 1 刘养峰． 沥青路面冷铣刨机铣削装置研究[ D ] ． 西安 长安 大学 ， 2 0 0 8 3 8 - 4 0 ． [ 5 ] 李芳 玉． 铣刨 转 子边 刀及 边刀 座 磨 损原 因 分析 及 改进 口] ． 工程机械 ， 2 0 0 9 1 0 6 - 8 ． Cu t t e r W e a r a nd Pr e v e n t i o n 0 f M i l l i ng Pl a ne r T I AN Gu o - f u ．ZHANG T i n g，QI AO Ya n g - y a n g S c h o o l o f M e c h a n i c a l En g i n e e r i n g，S h e n y a n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y，S he n y a n g 1 1 0 8 7 0，Chi n a Ab s t r a c t Mi l l i n g r o t o r i s t h e ma i n wo r k d e v i c e o f a mi l l i ng p l a n e r ， i t s c u t t e r i s a v u l n e r a b l e p a r t ，wi t h a v a r i e t y o f d a ma g e f o r ms a n d c o mp l e x r e a s o n s ．Th i s p a p e r a n a l y z e s t h e c u t t e r ’ S a b n o r ma l we a r a n d l e a r f o r ms ， a n d p r o p o s e s S O me e f f e c t i v e wa y s t o p r e v e n t t h e c u t t e r f r o m we a r a n d t ea r ． Ke y wo r d smi l l i ng p l a n e r；c ut t e r ；we a r ；p r e ve n t i o n 上接 第 1 4 5页 App l i c a t i o n o f PLC a nd M CGS i n Co nt r o l S y s t e m o f Fl u i d i z e d I n c i n e r a t o r W ANG Chu n - f a n g I n s t i t u t e o f Ma r i n e E n g i n e e r i n g ， J ime i Un i v e r s i t y ，X i a me n 3 6 1 0 2 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m o f a f l u i d i z e d i n c in e r a t o r u s e s S 7 3 0 0 P L C， i n wh i c h 6 i n v e r t e r s c o mmu n i c a t e w i t h P L C wi t h P ROF I BUS p r o t o c o 1 ． Th e p r o c e s s f l o w a n d c o n t r o l p a r a me t e r s a r e d i s p l a y e d b y P C a n d co n t r o l s o f t wa r e MC GS，a n d t h e p r o d u c t i o n mo n i t o r i ng a n d ma n a g e me n t i s r e a l i z e d ． Th e a c t u a l o p e r a t i o n r e s u l t p r o v e s t h e s y s t e m i s a c c u r a t e ，t o o b t a i n b e t t e r a p p l i c a t i o n e f f e c t s ． Ke y wo r ds i nc i n er a t o r；S7 - 30 0PLC；M CGS；PROFI BUS 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m