基于PLC的布袋除塵控制系統(tǒng)的設計

【摘要】介紹了布袋除塵控制系統(tǒng)的構(gòu)成并創(chuàng)建了布袋除塵控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，在此基礎上講述了布袋除塵控制系統(tǒng)的硬件組成，利用STEP7軟件開發(fā)控制系統(tǒng)的程序語言，同時通過WinCC組態(tài)軟件實現(xiàn)了布袋除塵控制系統(tǒng)的仿真。

【關(guān)鍵詞】布袋除塵；PLC；SIMATIC WinCC

1.引言

隨著我國經(jīng)濟的穩(wěn)健發(fā)展，環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，高爐煤氣凈化、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐、修筑高速公路時瀝青、石子攪拌的高溫除塵、除有害氣體，以及各種工業(yè)爐窯的高溫除塵，都是袋式除塵技術(shù)今后發(fā)展的重點和方向。同時，布袋除塵技術(shù)具有設備使用壽命長，效率高，一次性投資省，設備占地小，運行成本及排污收費低等特點，這都將決定袋式除塵器產(chǎn)品必將迎來巨大的發(fā)展機遇。而且，由于除塵器的運行、故障及異常診斷均采用自動化監(jiān)控管理，使其操作管理較簡便。所以，在高爐煉鐵設備上應用袋式除塵器來凈化煤氣，在技術(shù)上是成熟的，在經(jīng)濟上是可行的。我們相信，只要針對具體條件采用適應的設備部件、運行方法和設計，對除塵器的制造質(zhì)量嚴格要求，加強日常的維護管理，高爐應用袋式除塵器肯定能取得良好效果。

2.布袋除塵控制系統(tǒng)

圖1 布袋除塵控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

布袋除塵控制系統(tǒng)有一個進口、一個出口，相應有一臺引風機（引風機已有控制設備，不包括在本設計內(nèi)）除塵器共有四個室，每個室有一只進口提升閥、一只出口提升閥、一只冷風閥，除塵器兩側(cè)各有兩只旁路提升閥，在兩個煙氣進口處各裝有兩個溫度傳感器，當任何一個測點的煙氣溫度達到設定值（可調(diào)整）時，應采用必要的安全措施，防止濾袋損壞。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

3.下位機PLC控制系統(tǒng)設計

創(chuàng)建過程如下：

（1）新建項目：打開SIMATIC MANAGER（管理器），新建一個項目，選擇保存路徑為，然后點擊OK；

（2）生成新站：在SIMATIC Manager窗口：選中菜單“Insert”（插入）→“Station”（站點）→“SIMATIC 300 Station”系統(tǒng)自動為該站分配一個名稱；

（3）單機架硬件組態(tài)：將項目左面的+點開，選中站點，然后選中硬件并雙擊/或右鍵點OPEN OBJECT（打開對象），硬件組態(tài)畫面即可打開；

在硬件組態(tài)畫面右邊是硬件目錄窗口，可用菜單命令“View”（查看）中“Catalog”（目錄）打開或關(guān)閉它。將硬件目錄窗口中SIMATIC 300左面的+點開，點擊SIMATIC 300，選中RACK-300，然后將Rail拖入到左邊空白處/或雙擊Rail，生成空機架（為中央機架），如有擴展機架可再雙擊生成擴展機架。

依次按照列表中的硬件配置將電源模塊、CPU模塊、信號模塊（輸入、輸出模塊）放置在相應槽的位置，注意配置時要清楚各種模塊的型號和訂貨號，在硬件組態(tài)過程中注意每個模塊地址分配的情況，將配置好的硬件組態(tài)保存編譯并退出硬件組態(tài)畫面。如圖2所示為軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖2 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

4.上位機監(jiān)控系統(tǒng)設計

WinCC項目管理器是組態(tài)軟件的核心，對整個工程項目的數(shù)據(jù)組態(tài)和設置進行全面的管理。建立一個新的項目命名為“09540101”，添加一個通訊驅(qū)動程序，添加變量，然后創(chuàng)建圖形畫面。

4.1 設計圖形界面

圖形畫面用來模擬現(xiàn)場的工況，而本系統(tǒng)設計的界面是用來仿真布袋除塵控制系統(tǒng)運行的畫面，WinCC提供了豐富的圖形制作工具，而且還有豐富的圖庫供選擇，在本設計中，針對布袋除塵控制系統(tǒng)制作了主控畫面、報警畫面、趨勢畫面等，使整個系統(tǒng)操作人性化，內(nèi)容豐富化。系統(tǒng)主控畫面如圖3所示。

圖3 主控畫面

4.2 建立動畫連接

圖形界面只是一副靜態(tài)畫面，要想用它來動態(tài)仿真布袋除塵控制系統(tǒng)的運行狀況，還要定義動畫連接。將所要定義的塊進行C動作編程，再將圖2所示的左下角輸入/輸出域與下位機所建立的變量進行連接，當系統(tǒng)運行時，就可以根據(jù)所需改變參數(shù)值。

4.3 運行和調(diào)試

（1）打開作上位控制的PC機，點擊“開始”菜單，選擇彈出菜單中的“SIMATIC”選項，再點擊彈出菜單中的“WINCC”，再選擇彈出菜單中的“WINCC V7.0 ASAI”，進入WINCC資源管理器，打開組態(tài)好的上位監(jiān)控程序，點擊管理器工具欄上的“激活（運行）”按鈕，進入到啟動畫面。

（2）系統(tǒng)運行時，閥門變綠為“開”，變紅為關(guān)。點擊“登錄”按鈕，在彈出的窗口中輸入用戶名及密碼，點擊“確定”按鈕則進入到主畫面，即可進行仿真調(diào)試。

（3）點擊“定時控制”按鈕，則噴吹閥噴吹，噴吹時間為10s，間隔時間為10s。如圖4-（a）所示。

（4）在自動模式的壓力控制下，當進口壓力高于900pa時，噴吹閥開啟，直道低于500pa，噴吹閥關(guān)閉。如圖4-（b）所示。

（5）總體趨勢畫面。如圖4-（c）所示。

（6）在“手動”模式下，如，冷風閥，左鍵點擊閥門，則彈出冷風閥控制窗口，點擊“啟動”按鈕，則冷風閥開啟，如圖4-（d）所示。

圖4 測試畫面

5.結(jié)論

在開發(fā)的過程中主要利用STEP7編寫了布袋除塵控制工段各模塊子程序，并利用組態(tài)軟件WinCC進行監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)。利用仿真軟件進行系統(tǒng)調(diào)試，在調(diào)試中，完成在線連接，下載、硬件調(diào)試與診斷，控制和監(jiān)視變量，測試程序，訪問數(shù)據(jù)塊等自動控制控制任務，實現(xiàn)軟件硬件相結(jié)合的自動控制系統(tǒng)設計。

參考文獻

[1]胡源.高溫煙氣袋濾除塵技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1990.

[2]孫熙.袋式除塵技術(shù)與應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[3]胡學林主編.可編程控制器教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[4]催圍群，孫啟法.S7-300/400可編程序控制器原理與應用[M].北京航空航天大學出版社，2009.

作者簡介：王娟（1983—），女，吉林人，碩士，吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院助教，研究方向：過程控制。