利用PLC实现烟尘净化系统的自动控制概要

利用PLC实现烟尘净化系统的自动控制
ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＣｉｎｔｈｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌｅａｎｓｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒＳｏｏｔ
(控制科学与工程学院自动化研究所) 王平马思乐田芮
Wang,Ping Ma,Sile Tian,Rui
摘要：本文主要介绍了西门子ＰＬＣ在铝厂烟尘净化系统自动控制中的应用，着重介绍了ＰＬＣ控制系统的系统配置方案、软件设计思想和程序结构，并介绍了利用ＴＰ２７型触摸屏实现上位监控的设计方法。

关键词：烟尘净化；硬件配置；监控系统
文章编号：1008-0570（2004）06-0019-02
Ａbstract：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＬＣｉｎｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＣｌｅａｎｓｅＳｙｓｔｅｍｆｏｒｓｏｏｔ, ａｎｄｍａｉｎｌｙｓａｙｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｌａｎ, ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｏｇｒａｍｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｗｈａｔ＇ｓｍｏｒｅ, ｉｔｇｉｖｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅＴＰ２７ｓｃｒｅｅｎｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅｕｐｄｅｔｅｃｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎｓｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｓｏｏｔ; ｈａｒｄｗａｒｅｃｏｎｓ-ｔｒｕｃｔｉｏｎ; ｄｅｔｅｃｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
１概述
目前工业企业排放的烟尘是我国大气的主要污染源。

特别是在有色金属的冶炼过程中产生大量氟化物以及一氧化硫，二氧化硫等污染物，对人类健康损害极大，因此许多针对氟化物的净化系统应运而生，其中基于布袋除尘器的干法净化系统最为成熟，但是由于控制点数多，工况恶劣，在传统的控制技术下，系统效率较低，可靠性差，达不到应有的净化效果。

采用ＰＬＣ自动控制技术，对净化系统实行自动控制，利用触摸屏监控界面对系统运行进行监控，大大提高了系统运行的稳定性和净化效果，很好的解决了问题。

金属铝（ＡＬ）是在熔融的冰晶石熔体中通过电解氧化铝生产的，在电解过程中产生大量烟气缓和粉尘。

这些电解烟气在风机作用下由地下烟道从进气口进入反应设备，烟气经气流分布板后均匀进入氧化铝流化层。

在此气固相进行接触和反应，烟气中的氟化氢被氧化铝吸附，达到净化烟气中氟化氢的目的。

氧化铝料仓提供给净化烟气的氧化铝，载氟氧化铝排入布袋除尘器，由布袋除尘器来捕捉飞扬的微粒和烟气中的粒状氟化物。

烟气经氧化铝吸附和布袋除尘器的分离后，净化的气体便从排气筒排放到大气中。

布袋除尘器下料斗内的载氟氧化铝由溜槽送至载氟氧化铝仓。

氧化铝则经循环氧化铝溜槽送至反应器循环使用。

本净化系统共５台除尘器组合，每台除尘器有１１个气缸。

每台气缸上有２个电磁阀Ａ和Ｂ。

当Ａ阀动作时，气缸向上运行，带动气缸阀片向上运动，除尘器处于排烟状态。

当Ｂ阀动作时，气缸向下运行，带动气缸阀片向下运动，除尘器反吹风。

Ａ、Ｂ交替工作，气缸工作一个周期。

５台除尘器按时间顺序自动控制，重复工作。

另外还要求：
（１）净化系统的风机启动顺序为排烟风机，气力提升风机．罗茨鼓风机．反吹风机。

（２）在除尘器的反吹过程中，除尘器进出口电动阀门不关。

（３）当某一台除尘器的微波流量探测器因断流发出警报信号时，此除尘器的进出口阀门不用关闭。

当运行人员经过现场检查之后，确让需要此除尘器退出运行，可在触摸屏上手动关闭进出口阀门即可。

（４）气力提升机、罗茨鼓风机、反吹风机均为一用一备，而排烟风机在负荷较大时有可能全投。

２控制系统硬件配置
本系统共有控制点数：模拟量输入２６点；数字量输入８０点；数字量输出１６０点。

控制系统采用德国西门子公司Ｓ７－３００ＰＬＣ。

Ｓ７—３００是模块化中小型ＰＬＣ系统，它能满足中等性能要求的应用。

模块化、无风扇结构使系统构成灵活，易于实现分布，易于用户掌握，这一突出特点,使Ｓ７—３００成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。

在本系统中，根据控制点数及要求，中央处理单元选用ＣＰＵ３１５—２ＤＰ，利用集成在其内部的ＤＰ接口接连接触摸屏操作面板，本系统共有１０个信号模块，其中３个模拟量输入模块，２个开关量输入模块，５个开关量输出模块，使用接口模块ＩＭ３６５扩展为两个机架，共用了１０个信号模块插槽，还保留了６个模块插槽，可以根据需要进一步扩展，还可利用通讯模块选用不同的通讯方式进行连网通讯。

在监控方面采用ＳＩＭＡＴＩＣＨＩＭＩ系列ＴＰ２７－１０型触摸面板作为人机界面，通过多点接口（ＭＰＩ）与ＰＬＣ通讯，实现手动控制和监控报警。

其系统硬件配置框图如下：
３控制系统软件设计
利用西门子ＳＴＥＰ７Ｖ５．０编程软件进行程序设计。

ＳＴＥＰ７是一个对Ｓ７—３００和Ｓ７—４００ＰＬＣ进行编程的应用软件包，其除了可以编制Ｓ７程序块以外，还可以设定各种参数，在线监测，查询故障等。

Ｓ７程序设计可有线性化编、模块化编程、结构化编程三种方式，其中最常用的是模块化编程或结构化编程。

本系统中采用模块化编程，根据工艺要求，在组织块（ＯＢ１）中，调用各个不同的功能（ＦＣ），由于篇幅所限，仅将控制程序流程图绘制如下：
４监控系统说明
本系统使用ＴＰ２７—１０型触摸屏作上位监控，可以实时地，形象地显示现场信号、实时报警并对控制点进行控制。

监控系统由八个窗口组成：系统主画面窗口、画面设置窗口、信息窗口、一号、二号、三号、四号、五号除尘器窗口。

八个窗口之间建立了链接，通过窗口中的按钮进行切换，并与ＰＬＣ建立变量连接，通过触摸屏实时显示相应的状态信息，构成系统的整体监控。

现以系统主画面为例，说明监控画面的功能。

系统主画面分为两个区域：固定窗口和主区域
固定窗口：位于画面最上方包括两个全局按钮和四个选择按钮。

两个全局按钮分别为复位和运行按钮，以红色和绿色区别，与ＰＬＣ的复位、运行输入点链接来控制系统的复位和运行。

四个选择按钮为主画面、设置、信息、除尘器按钮均为绿色通过点击可切换至相应的画面窗口。

主区域：主区域内包含了整个净化系统的框图，在框图相应位置设置了监控点和操作点。

其中包括实时显示的过程状态值和报警点，监控点主要有：
一、二号主排烟机进口温度、压力及出口压力
一号、二号罗茨鼓风机出口压力
一号、二号反吹风机出口压力
气力提升机风机出口压力
除尘器进口压力
烟机风门开度
压缩空气压力
氧化铝仓料位报警
载氟氧化铝仓料位报警
气力提升机料管断流报警
操作点主要有：
一、二号主排烟机起停
一、二号罗茨鼓风机起停
提升机一、二号风机起停
一、二号反吹风机起停
一、二号电动执行器正反转
这些监控点和操作点均与ＰＬＣ建立了变量和逻辑位的链接，实现了整个烟尘净化系统的实时监控与操作，构成了对系统的整体监控。

５结束语
本系统已投入实际运行，性能稳定可靠，较好满足了生产工艺的要求。

ＰＬＣ作为系统的主控制器在系统安全可靠性以及网络互连性方面有其独特的优越性，触摸屏人机界面系统在防护性及友好性方面也有其出色的表现，整个控制系统无论从完成的功能以及自动化程度都达到了先进水平，各项技术指标也达到了设计要求。

参考文献
[１]ＳＩＭＡＴＩＣＳ７—３００可编程序控制器产品目录,２０００,１０.
[２]ＳＩＭＡＴＩＣＳ７—３００程序设计手册.
作者简介：王平女３７岁副教授。

１９８４年毕业于山东工业大学自动化系，现在山东大学控制科学与工程学院任教。

主要从事微机原理及应用，单片机、ＰＬＣ应用技术的教学及科研，在本刊及测控技术、自动化仪表等刊物上发表论文２０余篇，联系电话：０５３１—２９６４６８２
（２５００６１济南市经十路７３号控制科学与工程学院自动化研究所）王平马思乐田芮。