煙氣脫硫自動控制系統的實現方法

摘要：本文根據煙氣脫硫要求的工藝流程及其控制特點，分析和總結了用PLC和DCS兩種方式實現自動控制的方法。并通過在實際工程中的應用，對兩種方式進行了特點分析，以作為工程應用中的選擇參考。

關鍵詞：煙氣脫硫 自動控制 控制方法 PLC DCS

1 概述

隨著經濟的發展和國家對環境污染整治力度的加大，煙氣治理正在逐步標準化、正規化、數量化。企業所排放的煙氣必須達到國家排放標準，并且實時監控數據直傳政府相關職能部門，這就要求脫硫系統自動控制部分的穩定性、時效性、易維護性符合相關的技術要求。

2 脫硫系統自動控制設備的組成分類及控制過程

通過多個項目施工和國內外案例分析煙氣脫硫系統的自動控制設備主要有兩大類。

2.1 開關量類設備，如：風機和水泵啟停控制、閥門的開關控制及他們運行狀態的反饋信號。

2.2 模擬量控制類設備，如：PH計、液位、壓力、流量等儀表的數據，對變頻器運行頻率的設定信號等，一般采用4～20mA標準信號。這些設備是實現自動控制的依據，自動控制系統需要根據這些數據來控制系統的運行，如根據PH值來控制漿液泵的運行頻率，根據液位數據來確定補水閥門的動作等。

控制過程主要為順序控制和PID調節來保證脫硫的效果。脫硫系統的控制相對簡單，沒有復雜的位置控制和復雜的邏輯運算，主要是順序控制和PID調節，維持水平衡和PH值平衡，來達到良好的脫硫效果。閉環控制較少，開環控制較多，實時性要求不太高。

根據以上控制設備的分類及控制過程分析，在實際的工程應用中，根據不同的工程情況采用了2種控制方式，通過實際運行檢驗都達到了設計要求，下面對兩種控制方式的特點進行分析。

3 煙氣脫硫自動控制系統實現的方法之PLC控制

3.1 PLC的組成。可編程序控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）是上世紀60年代發展起來的用于工業控制的革命性技術產品，其從簡單的開關控制，逐步集成了模擬量處理、順序控制，復雜運算、組網等功能。一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些I/O模塊，CPU模塊負責數據的運算，存儲。電源模塊負責為PLC提供穩定的系統電源。I/O模塊包含開關量輸入模塊，開關量輸出模塊，模擬量輸入模塊，模擬量輸出模塊，還有網絡接口模塊，負責PLC與系統的組網鏈接。

3.2 脫硫系統PLC控制的分析。PLC系統可以適用于脫硫系統的自動控制，其組成一般由PLC柜、上位機及組態軟件。PLC負責數據采集、運算處理、PID調節及控制輸出，上位機安裝如WINCC、組態王等組態軟件，實現人機界面和數據的保存。由PLC組成的控制系統已在北京、山東、山西等幾個中小型脫硫項目應用，完全達到了設計要求，保證了煙氣排放的合格。但是在后續的維護中，由于PLC自身固有的缺憾仍然發現了一些問題，如：①PLC不支持無擾下裝，在更改控制程序或控制點后，需要重新下裝控制程序，下裝后PLC會進行重啟，此時會造成控制中斷，需要在確保沒有操作危險的情況下操作。②PLC不支持熱插拔，在擴展模塊故障時，不能在PLC帶電的情況下進行更換，這就造成了更換維修不方便及更換時的控制中斷。在更換時要提前做好充分的準備工作，并在盡可能短的時間，將問題處理完成，否則由于長時間的控制中斷會使系統的平衡破壞，導致排放煙氣不達標甚至造成生產事故。

4 煙氣脫硫自動控制系統實現的方法之DCS控制

4.1 DCS的組成。集散控制系統（Distributed Contorl System簡稱DCS）是在上實際70年代中期，在原來采用集成電路的直接數字控制器和計算機技術的基礎上開發的以集中處理、顯示、操作，分散控制為特性的集散控制系統，它主要由控制站與操作站兩部分組成。①控制站。控制站主要作為現場控制的I/O處理、A/D，D/A處理，內部數據處理及控制算法的實現，控制站是DCS系統的核心，它具有冗余設計、熱插拔設計、掉電保護、抗干擾設計等為了保證安全性和穩定性的技術。②DCS操作站。DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等，其中工程師功能中包括系統組態、系統維護、系統通用（Utility）功能，還有系統配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數據管理、總貌畫面組態、控制站組態、工藝單元或區域組態等。

4.2 DCS的功能。主要功能有6種，即數據采集功能、DDC控制功能、順序控制功能、信號報警功能、打印報表功能、數據通信功能。

4.3 脫硫系統DCS控制的分析。通過以上DCS功能分析，DCS系統更加適用于脫硫系統的自動控制，其組成一般由DCS柜、上位機及組態軟件。DCS柜負責數據采集、運算處理、PID調節及控制輸出，上位機安裝專用組態軟件如和利時的MACS等組態軟件，實現人機界面和數據的保存。

5 結束語

根據煙氣脫硫系統自動控制的要求、PLC＼DCS的系統特點及實際工程中的應用總結，我們可以看到PLC控制更加適用于小型脫硫系統，而DCS系統更加適用于大中型脫硫系統控制，同時在選擇控制系統時還要根據客戶要求和實際的工程技術要求來選擇控制方法。可喜的是國內PLC廠家和利時生產的LK系列PLC現在已經支持了冗余、熱插拔等DCS支持的技術，其組態軟件也和其生產的DCS系統軟件相似，也許在不久的將來其可以替代其他PLC在煙氣脫硫控制系統中得到推廣。

參考文獻：

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