袋式除尘系统的自动控制

赵　宏，石建龙（天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020）

袋式除尘系统的自动控制

赵宏，石建龙
（天水电气传动研究所有限责任公司，甘肃天水741020）

介绍了以S7300 PLC为控制核心，Profibus DP和工业以太网组成通讯网络，实现袋式除尘系统的远程控制和无人值守，系统可以根据设置好的时序自动运行，上位机具有报警记录、数据记录存储和打印功能。

Profibus DP；工业以太网；无人值守；PLC

1　引言

对于大型的能耗企业，如冶金厂，煤炭在锅炉内燃烧后会产生大量的微小粉尘，如果不进行处理，直接通过烟囱排放到空气里，会对环境产生严重的影响，并对人体造成很大危害。袋式除尘器作为一款高效、简单、方便的微小粉尘除尘器，非常适用于冶金厂废气除尘，已经得到广泛应用。

2　袋式除尘控制系统的组成

袋式除尘控制系统的组成如图1所示。

2.1信号采集部分

信号采集部分由安装于袋式除尘设备不同位置不同类型的传感器组成。包括气体压力传感器，用于检测袋式的压差和清洗压力；温度传感器，用于检测进气温度，防止温度过高对除尘设备造成破坏；电磁阀行程传感器，用于检测电磁阀状态；接近开关，用于检测卸灰阀和刮板机的运行状态传。

2.2信号输入输出和控制器

信号输入输出包括数字量输入输出模块、模拟量输入模块，用于实现对整个除尘系统各个传感器以及反馈信号的接收和控制信号的输出；控制器为S7300系列PLC。

2.3上位机部分

上位机部分主要包括工业电脑，并配有一台打印机。工控机的监控画面采用WinCC软件，通过工业以太网络与PLC进行通讯。工作人员可以在电脑上监控和远程控制整个袋式除尘系统。WinCC具有强大的数据记录和报表打印功能，可以根据实际需要对一些重要的数据进行数据采集和归档记录，并将其保存在指定的位置，还可以根据需要将数据保留一定的时间后，由新产生的数据来覆盖原来的数据，这样可以避免因硬盘存储空间不足而导致WinCC无法正常运行。WinCC的数据记录支持打印，可以根据需要打印选定的数据。

图1　袋式除尘控制系统组成

3　系统设计

某铁合金厂扩大产能，新建成一套袋式除尘设备，要实现除尘设备和输灰系统的自动运行。除尘设备可以根据操作人员预先设置的时序，自动循环进行除灰工作；输灰系统是由一组刮板机组成，为了防止灰的堆积，刮板机的启动和停止有相互联锁关系，只有当下一级的刮板机运行时，该刮板机才能启动，当一个刮板机停止时，其上级刮板机也要自动停止。

3.1系统方案

本控制系统采用S7300系列PLC 315－2DP CPU作为核心控制器，分为除尘A和除尘B，两部分除尘设备可以独立运行，除尘B控制系统装有一个IM365从站模块，通过Profibus DP与主PLC通讯。采用S7300系列数字量和模拟量接口模块实现对数据的采集和控制信号输出，如图2所示。

图2　PLC硬件配置

3.2控制方式

根据现场需要袋式除尘设备的控制有多种控制方式，在正常情况下用户可以在监控电脑上选择远程自动或者远程手动的控制方式，如图3所示。当用户点击电脑控制画面上的袋室环启动后，系统会根据用户设置的时序从一号袋室开始，循环进行除尘工作，如果哪个袋室不具备工作条件，用户可以点击相应袋室上边的袋室闭锁按钮，这样袋室自动循环除尘就会跳过相应的袋室，启动下一个袋室；当选择远程手动后，用户需要手动从电脑上启动或者停止目标袋式。如果自动控制系统出现故障或者处于正在维护状态，用户可以用本地手动控制的方式，用袋式除尘器旁边的按钮启动目标袋室。

图3　电脑上的控制画面

袋式除尘器的袋室清灰控制如图4所示，可以分为五步，分别为等待、关闭、清灰、沉降、启动，清灰又分为三个小步，分别为检测进气、检测排气、反吸。袋室清灰控制可以细分为9个时间，除了上述的8步外还有一个袋室循环周期，每个时间都可以通过操作电脑进行设置，如图5所示。需要注意的是，在设施循环时间时T1＋T2＋T3＋T4＋T5﹤T9，T6＋T7＋T8﹤T3。

刮板机的控制分为自动启动和手动启动2种，当用户点击画面上的刮板机联锁启动时，刮板机会按4＃斜挂板→3＃刮板机→2＃刮板机→1＃刮板机的顺序启动；当用户点击停止，刮板机会按照1＃斜挂板→2＃刮板机→3＃刮板机→4＃刮板机的顺序依次停止。无论是手动还是自动启动，刮板机都做有联锁，只有在检测到下一级刮板机的运行信号后，才能启动；如果其下一级刮板机运行信号消失，该刮板机自动停止运行。根据现场经验，因为刮板机的运行状态是一个接近开关检测刮板机轴上3个叶片转动情况的脉冲信号，由于刮板机电机转速不是特别快，所以用检测该脉冲信号来判断刮板机运行状态就必须增加一个适当时长的延时，延时太短了系统会误判刮板机停止运行而自动停止其上级的所有刮板机，影响正常生产，延时如果太长了出现刮板机因故停车，就不能及时停止其上级的刮板机，这样会造成灰在刮板机上的堆积。

图4　袋室循环时间

图5　袋室时序设置

当袋式除尘器运行了几个周期以后，在除尘器的储灰仓里会收集到一定量的灰，需要把收集的灰通过卸灰阀排放到1＃刮板机和2＃刮板机上，再通过其他刮板机将灰输送到储存室进行加密包装。

3.3数据记录和打印

袋式除尘控制系统配备有一个工业台式电脑作为上位机，在上位机内装有Wincc软件作为上位机监控软件，通过一根网线与PLC的CP343模块连接，采用TCP／IP协议与CPU建立通讯。

Wincc 6.2的后台数据库采用了MS SQL Server 2005，具有强大的数据记录功能，通过Wincc的数据记录功能可以将用户需要的数据进行采集和归档，如图6所示。对于不同的数据需要设置不同的采集周期和归档周期，一般情况下采集周期为1s，归档周期需要根据用户的需要进行设置，一般设置为1hour，这样就会每隔一小时对数据进行一次保存，如果设置的时间太短，需要记录的数据量比较多的话就会造成Wincc的数据库太大而使整个上位机系统反应速度变慢并占用硬盘空间。Wincc的归档模式分为TagLogging Fast快速归档和TagLogging Slow慢速归档，当数据的归档周期小于等于在归档内容设定的周期就为快速归档的范围，数据归档周期大于所设定的周期则为慢速归档的范围。需要根据所记录数据的多少设定归档组态，如图7所示。每个分段的大小等于变量数×数据尺寸×该片段采集次数，需要注意的是快速归档和慢速归档的数据尺寸不一样，慢速归档一条变量记录占用32个字节，快速归档一条变量记录占用10个字节，所设置的分段应该留下20%的余量。如果在设定的总分段时间内所记录的数据分段超过设定的总分段所设定的大小，将会自动覆盖最早的数据分段，如果需要保存被覆盖部分数据，可以将软件的数据备份功能激活，这样就可以将被覆盖的数据保存下来。Wincc 6.2自带报表打印功能，在变量记录窗口上的快捷键上有个打印按钮，在选择好需要打印的时间段后点击该按钮，就可以将所选择时间段的数据记录打印出来，打印格局可以在报表编辑器的布局内修改。

图6　变量记录

图7　归档组态

4　结束语

袋式除尘设备自动控制系统可以实现设备的自动运行和远程监控，上位机具有强大的数据记录和报表打印功能，用户可以查询并打印以前所记录的数据。在某铁合金厂做过一套控制系统，在使用中设备运行稳定、操作简单方便，得到了用户的认可。

［1］张殿印，王纯，俞非漉.袋式除尘技术［C］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］SIMATIC STEP7编程手册.西门子自动化与驱动集团.

［3］西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子S7－300PLC.北京航空航天大学出版社，2006.

Automatic control of bag dust removal system

ZHAO Hong，SHI Jian－long （Tianshui Electric Drive Research Institute Co.，Ltd.，Tianshui 741020，China）

The communication network is presented，which takes Siemens S7300PLC as its control core，is composed of the Profibus DP network and the Industrial Ethernet，and can realize the remote control of the unattended bag type dust removal system.The system can run automatically according to the set time sequence，and its upper machine has alarm，record，data storage and printing functions.

Profibus DP；Industrial Ethernet；unattended PLC

TP273

A

1005—7277（2016）01—0047—04

赵宏（1985－），男，甘肃人，本科，研究方向为电气传动及自动控制。

2015－10－09