流化床生物质气化炉系统控制的实现

流化床生物质气化炉系统控制的实现
发表时间：2014-12-19T09:40:33.233Z 来源：《价值工程》2014年第9月下旬供稿作者：杨彩玲刘清茂万春红[导读] 实现了对生物质流化床系统的实时监控，系统自投运以来，自动化程度高、运行稳定，极大减少了工人的劳动强度，提高劳动生产率
杨彩玲YANG Cai-ling曰刘清茂LIU Qing-mao曰万春红WAN Chun-hong曰杨津听YANG Jin-ting（昆明电器科学研究所，昆明650221）（Kunming Electrical Appliance Research Institute，Kunming 650221，China）摘要院基于力控Forcecontrol 6.1 组态软件，SIEMENS 的S7-200 PLC 集成流化床生物质气化炉控制系统，该系统已成功运用于流化床生物质气化炉集控运行，具有灵活、可靠、稳定、方便的特点，满足工艺要求，提高流化床生物质气化炉系统的监控和运行水平，具有良好的示范作用和参考价值。

Abstract: Based on the force control Forcecontrol 6.1 configuration software, S7-200 PLC of SIEMENS is integrated into the controlsystem of fluidized bed biomass gasifier. This control system has been successfully applied to the centralized control operation of fluidizedbed biomass gasifier, and it has the flexible, reliable, stable, convenient features, and can meet the technical requirements and improve thelevel of monitoring and operating of fluidized bed biomass gasifier system, so it has a good modeling role and reference value.
关键词院流化床生物质气化炉控制系统；力控Forcecontrol 6.1；S7-PLC Key words: fluidized bed biomass gasifier control system；force control Forcecontrol 6.1；S7-PLC中图分类号院TK6 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）27-0065-02
0 引言随着全球能源与环境问题的日益凸显，迫切地需要研究开发和利用新能源技术，生物质气化将成为未来10 至20 年内最为可行的技术之一，同时也是国内外的研究热点。

对于生物质气化设备来说，目前世界上应用最广泛的是固定床气化炉，随着科技的进步和技术的日趋成熟，欧美国家开始大力发展更为先进的循环流化床生物质气化技术，各种新形式的循环流化床气化装置不断涌现，其原料适应性更强，产气热值更高，生产能力和强度更大，调节范围更广。

国内流化床生物质气化炉处于初级阶段，流化床生物质气化炉系统多采用人工手动操作控制，精准性及稳定性得不到持续保证，对整个流化床生物质气化炉系统的自动控制就显得尤为重要。

1 工艺流程流化床生物质气化炉系统采用较先进的内循环流化技术，使用来源广泛的核桃壳，咖啡壳等农田废弃物作为原料，产生大量可燃气体(CO)，将农田废弃物变成了清洁环保的绿色能源。

整个汽化炉系统由给料电机、鼓风机、引风机、排碳电机四台变频调速的电机构成，系统配以两个关风器、一个二级排碳电机组成整个汽化炉系统的电气执行机构，控制系统的控制目标就是控制各电机的起停和转速调节，控制汽化炉系统的运行和产气量。

2 系统设计与工程实现2.1 系统设计本系统上位机选用DELL 计算机，组态软件选用力控Forcecontrol 6.1，下位机选用西门子S7-200系列，上位机与PLC 采用TCP/IP 以太网通信，系统配置以太网交换机，通过TCP/IP 以太网通信联接锅炉控制系统，实现整个系统的联锁协调监控。

通过上位机可显示整个流化床生物质气化炉工艺流程和工艺参数，实现历史数据储存、显示、查询、统计、报表、打印等管理功能。

系统控制鼓风机、引风机、给料电机、出碳电机各1台，均用变频器驱动，通过改变各电机的转速来达到控制气化炉产气量的目的。

另外，还配有关风器电机两台，以满足工艺需求；系统共设有6 个温度采集点，实时监控炉内情况，每个温度传感器采用PT100，使用4~20mA 的电流信号采集到PLC。

2.2 应用软件实现力控Forcecontrol 6.1 实现人机交互功能，PLC 接收力控的操作信号，PLC 采集各设备的启停信号，需要由各种限制辅助条件一起判断设备是否可以启动，这些条件有系统是否启动，是自动还是手动、设备是否备妥、是否有故障、急停是否按下等，这些条件都满足设备启动前提时，手动按下启动按钮或者自动状态下按下自动启动，系统才能正常运行。

在组态软件的运行界面上，各相应位置有相关设备的图标，在图标中心是状态显示器，点击图标可以进入设备操作界面，在操作界面上实现设备启停、转速设定、转速反馈显示、故障复位等功能；在对应工艺位置，设置温度监视，实时跟踪显示气化炉内各监测点的温度变化。

另外，在程序编制过程中防止多个模拟量数据的混乱，在采集或者输出模拟量的时，都做了定标处理，使各数据都是以实际物理量的形式在程序中出现，减少了程序编制过程中一些不必要的麻烦。

淤用S7-200 PLC 的编程电缆将PLC 和电脑串口链接起来；依次合上控制箱上的总电源开关、空气开关；于打开STEP 7 设置相关参数，然后将系统程序下载到PLC，待下载完成后，关闭STEP7；盂打开工程，，进入力控开发界面，在界面左边项目管理器中找到“变量/IO 设备组态”并双击，进入IO 组态界面，如图1 所示。

点击“PLC1”进入“设备配置第一步”，各参数项均用默认值，点击“下一步”，串口通道选择“COM1”（从“设备管理器”的“端口”中查看通信端口是多少，若不是COM1 则在此处改为相应的端口即可），再点击“下一步”，然后点击“完成”，从而完成设备的IO 组态；榆关闭IO 组态界面，回到力控开发界面，点击“保存所有打开窗口”，然后点击“运行”，进入系统工作画面；虞此时若各设备的控制状态选在“DCS”则在系统运行界面上就能控制相应的设备了；愚确保“系统启动”按钮是绿色，方能进行后续操作。

“系统自动—开”按钮若是黄色，则系统处于手动状态，各设备由手动控制，点击相应设备图标将弹出设备控制界面；舆按下“系统自动—开”按钮，该按钮将变成绿色，系统进入自动状态，此时按下“自动启动”按钮，系统将按照工业需求的顺序和时间间隔依次启动，此时，设备控制界面上的操作按钮除了“复位”和“转速给定”可用外，“启动”“停止”将不可用；余设备停机时，按下“系统停止”按钮即可，此时“系统启动”按钮变成红色，“系统停止”按钮变成黄色，各设备将按照工业需求先后停机，待设备全部停机完成后，“系统停止”按钮也变成红色；俞系统在运行中如果出现紧急状况，按下“急停”，所有设备将立即停机，待情况处理完成后，按下“急停复位”，设备将重新启动；逾点击“趋势”按钮，将弹出历史趋势团，用坐标曲线的方式详细记录了蒸汽压力、密相区温度与时间的关系；輥輯訛在“报警”界面中记录了所有报警信息，可在该界面中查看历史报警信息。