基于PLC的气力输送控制系统设计及优化.pdf

第 4 2卷 第 5期 2 O l 4 q 1 0门 现代冶金 M od e r n M e t a l l u r g y VOl 42 NO 5 OC 1 2 0l 4 基于 P L C的气力输送控制系统设计及优化 郑 晗 l 中冶华天工 程技 术有限公 司 ，安徽 马鞍 山 2 4 3 0 0 5 摘要 描述 了 S I E ME NSP I C和 WI NC C监控软件在 气力输送控制 系统 中的应 用 讨论 了控制 系统 的 硬件 配置 、控制软件功能及 系统可靠性设计 关键词 气力输送 ；P L C；设 计优化 中途分类号 T P 2 7 3 故 障报 警 和电 流监控 ； 引 言 伴 随 现 代化丁 业 的飞 速 发 展 ，国 家可 持续 性 发 展 战略 的 推进 ，电 力生产 企业 口益 追求 经 济效 益 和 环境 保 护 的社 会效 益 的和谐 统 一 。对 高 压静 电除 尘后 的 十灰 实 现零 排放 ，对燃 煤 机组 气 力输 送 系统进 行 全 自动程 控 改造 ，实 现 干灰 的零 排 放 和综 合利 用 ，已成 为众 多燃 煤 电站 的迫 切需要 。 1 气 力输送 系统工艺和控制要求 某钢 厂 自备 电厂燃 煤 锅炉 静 电 除尘 器 后分 别 设 有一 、二 、三 、四电场 ，每个 电场灰 斗 分别 配 有 流化输 送 器 仓泵 。由电除 尘收 集到 灰斗 的干 灰 ，经仓 泵 利用 压缩 空 气经 过输 灰 管 道输 送 至灰 库 。每 台仓 泵有 气动 进 料 阀 、出料 阀 、进 气 阀 、 排 气 阀各 一 只 。其 中 一 电场各 自使 用独 立 的输 灰 管道 ，两 台炉二 、 电场 公用 一条 输 灰管道 。 从 _T 岂和设 备要 求 f 发 ，对气 力输灰 系 统 控 制 系统提 m如下 要求 1 整 个输灰 系统 必须具 备 全 自动 、远 片手 操 不 I I 就地 种 运行方 式 ； 2 仓 泵 的进料过 程 实现 料位 和时 间双重 控 制 ； 3 每 台仓 泵 的运行方 式 、进 料 时 间 、吹扫 时 间可 以独立 设定 ； 4对 空气压 缩机 和冷 干机 实现 远方 启停 、 5 在 同一 时问 内不 允许 同一输 灰管 道上 两 台仓泵 同 时输灰 。 防止 堵 管事 件发 生 ； 6 对整 个 系统 中所有 设备 的运 行T 况进 行 集 中监控 ，管理 。历 史数 据 的保存 和报 警显 示 ； 7监 控 组 态 软 件 具 有 友 好 的用 户 彤 界 而 ，便 于 用 户 操 作 。 历 史 数 据 库 应 具 有 S Q L 和 ODB C接 口 ，便于 与厂 级MI s 系统 实现 数据共 享 。 2 控制 系统硬 件设计 依 据 现场 的 实际 情 况 和对 控制 系 统 的功 能 要 求 ， 对各种 P LC和上位 机 组态 软件 的性 能和 价格进 行 了综 合 比较 ，同 时考 虑 上 位机 和 P L C的通 讯 衔 接 ，进 行如 下硬件 配 置方 案设 计 2 ． 1 网络 结构 在监 控 级 和控 制 器层 ，采用 基 于 T CP ／ I P 通 讯 协 议的工 业 以太网 络 ， 完成监 控 软件 对P L C 数 据 的 监 控和采 集 ， 同时在各 台机 组 的P L C 之 间通过 丁业 以太 网络 ，实 现数 据 的实时 交换 。 在 现 场 设 备 级 ， 采 用 目 前 广 泛 使 用 的 P R O F I B US ． D P 网络 。在各 个信 号 集 巾的 域 ，设 置 E T 2 0 0 M远程 站 ，采集 各种 实 时数据 。现场 总线 的使用 ，减少了现场电缆 的铺设量 ，缩短了施工 周期 ，信 号 远距 离 输送 的抗 干扰 性 得 到提 高 。对 于空 压机变 频器 等设 备 ，采 用P R O F I B U S DP 网络 进 行 速度 源和命 令源 给定 ，提高了变频 训速 系 统 的频 率控制 精 度和 系统抗 干扰 性 能 。 收稿 日期 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 2 作者简介 郑晗 1 9 7 8 一 ， 男， 高级工程师。电话1 3 8 6 5 5 5 8 7 5 0 ；E ma i l z h e n g h a n h t z y ．c r l 6 ，l 脱代冶金 第 4 2卷 2 远 方操 作功 能 现场 没备 处 于 n动运 行 时 的启 动 、停 止 和保 护 ．处 于 远方 手 动运 行 时 ． 实 现现 场所有 阀 门和 电机 的手动 启 停功能 ； 3 参 数修改 功 能 带仃 时 问性 的条件 控制 ． 如 仓 泉 的进料 时 问 、吹 扫 时问 等 ．门动运 行 跳 步条 件 没定 开 泵 压 力 、关 泵 力 、堵 管 压 力等 独赢 没旨 ，且具 备一 定 的操作 权 限 。没备 n动／ -y - 动运 行 的切换 和 没定 ； 4报 警 系统 所有 规定 卜下 限的量 均实 现 超 限报 警 C R T h没有实 时 报 警 区 ，报 警 信息 有 义 字 显示 同 时实 现声 音报 警 远方 操作 或 n动 运 行 时 动 的丌关 量实行 动 报警 ； 5主要 丌关量 和模 拟量 有记 录 ，模拟 量突 现 趋势 显示 和查 询 ； 6 气源 系统 的远方 启 停 、监 控功 能 4 系统可靠性设计 1 本 套程 控 系统具 有完善 可靠 的交 直 流 电 源 系统 。系统 每个 远程 1 ／ O柜 内配有 直流 2 4 V稳压 电源两 台 ，采用冗 余并 联运 行 。当一 台DC 2 4 V电 源 现故 障 时 ，与 并 联 的 电源 可 以带所 有 负荷 正 常运 行 ； 2交流 电源 采用 不问 断电源 UP S 给控 制 系 统 和HMI 汁算 机供 电 ，当交 流 市 电 m现故 障时 ， U P S 通 过 旁路 自动切 换到 电池 供 电 ， 电池容 量可 保 证控 制 系统 运行 2 小 时 以上 。为控 制 系统 提供 了 连续 口 』 靠 的 电源保证 ； 3 在现场 输人输 f 接点 和P L C的数 字 量输 入 及输 出模 块 之 间设 有 隔离 继 电器 ，保 证 控 制 系 统 和 现场设 备 可 靠 隔离 ，同时输 出继 电器 还 具有 功 率放 大功 能 ，_日 J 以直接驱 动控 制用 电磁 阀 ； 4 在 系统所 有模 拟量输 入输 H ； 通 道上 均 安 装 了模 拟量 信 号隔 离模 块 ，保 证 了模 拟量 输 入 模 块 和现场传 感 器间 的可靠 隔离 ； 5所有 现场 设备 ，如 限位 开关 、料位 汁 、 压力 流量 变送 器 等 的电 源端 子采 川熔 丝 端 子 ． ‘ 1 现 现 场短 路 时 ，对 控制 系 统DC 2 4 V电源 系 统 的 影 响 降到 最低 ； 6 将每 台气 力输送 没备的 阀 门 ． 位昔 开关 、 压 力变送 器等 伞部 进 入 同一 E T2 0 0 M站 内 ， ‘1 其 中 一 台E T 2 0 0 M系统 m现 电源等 故障 时 ， 不 影 响其他 气力 输送 没备 的正 常运 行 ； 7无 论 是 十 灰 的 输 送 还 是 气 动 阀 门 的 动 作 ，都离 不 开压 缩 空气 系 统 的止 常运 行 。为 』 ， 节 能 ．本 系统 空 压机 采 变 频 节 ， n动 控 制压 缩 空气 总管 的压 力稳 定 。为 r防止 P ROF 1 BUS - DP 网 络 现 故 障时 ，空 压 机跳 闸 ，在 变 频器 的参 数 没 置上 采 用 了最 低转 速 限制 的功 能 ，当控 制 网络 中 断 时 ，变 频器 柃测 不 到速 度 给 定和命 令 源 ，会 A 动 以设 定 的最 低转 速 运行 ，实 现 了系统 的连续 可 靠运 行 。 5 结论 1针对 气力 输送 丁艺 的特 点 ，利用 可编程 控制 器 和计 算 机构 成 分级 计算 机 控 制 系统 ，在 系 统设 计 上采 取 了 多项 安 全措 施 ，大 大提 高 了系统 的可 靠性 。 2本 套系 统应用 于 现场后 ，完 全达 到 了设 汁的摔 制 要求 和 性能 指 标 ， 自动运 行 稳定 可 靠 ， 明显 改 善 了现 场 运 行 人 员 的 劳 动 强 度 和 工 作 环 境 ，降低 了 运行 费用 ，为 实现 干灰 零 排放 提 供 了 保 证 。 参 考文献 ⋯S I E ME NS公司 ， WI NC C6 ． 2系统手册【 Z 】 ． S I E ME NS公 司， 2 0 l 0 ． f 2 】 S I E ME NS公 司 ， S T E P 7 V5 ．5编程手册 f Z 】 ． S I E ME NS公司 2 01 2 【 3 】 样光亮， 冯正进， 苏纯， 等， S C A D A系统在污水处理中的应州⋯ 自动化 仪表 ，2 0 0 3 ，2 4 1 0