二次除尘控制系统存在的问题及改进方法

李丽

摘 要：近年来，随着国家对环保的要求越来越高，钢铁企业在烟尘治理和除尘系统也提出了新的要求。本钢二次除尘系统是专为炼钢转炉配套的烟尘治理系统，其主要功能是吸收转炉炼钢过程中产生的烟尘，通过控制炉前的设备，在炼钢生产时把烟尘通过烟道吸入除尘系统，经除尘布袋处理后排走的过程。该文主要对二次除尘系统的控制过程和原理加以简单介绍，对控制系统存在的一些问题加以简要的分析，并提出了相应的改进方法。

关键词：工艺介绍 控制过程 存在问题 改进方法

中图分类号：TF321.9 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0101-02

1 工艺介绍

笔者所在工厂的二次除尘主要是汇集老系统3座转炉在兑铁和出钢过程中产生的烟尘，并可兼收转炉在冶炼过程中，一次除尘从活动烟罩外溢的部分烟尘。二次除尘的设备主要有两台风机和一套大型除尘装置，另加两个风机的辅助油泵。当风机吸入烟尘后，经过除尘系统除尘净化，烟尘经集合刮板再经储灰斗然后运走，而净化后的大气经除尘器上方的百叶窗进入空气中。

2 控制过程

二次除尘的整个控制过程主要分两部分：风机控制部分和除尘器控制部分，且全部采用PLC进行控制。

2.1 PLC硬件介绍

风机部分主要采用SIEMENS系列S7-400，其主站下有3个ET200从站；除尘器部分采用SIEMENS系列S7-300，其主站下有3个ET200从站。两个主站之间采用MPI通讯，把除尘器的部分参数以GD包的形式进行设置：即除尘器的部分状态参数和各个阀门的状态都可以通过MPI方式的GD包把数据传送到S7-400的CPU里，而S7-400主站的CP-343卡则通过OSM与监控机上的CP1613卡连接，从而实现数据传送。操作者可以从监控机上看到系统运行的状态，从而了解现场运行情况。

2.2 功能介绍

2.2.1 风机部分

此系统的设备主要包括两台风机和相应的辅助油泵。风机的启动和停止及各种状态参数都通过信号电缆与各个信号端子相连，而信号端子则直接与PLC模板相连，PLC上的各个信号就可以通过PLC基板的K总线和P总线直接传入CPU中，再通过网络连接到监控机上，从而操作者可以在监控机上操作和看到设备的状态和参数。

2.2.2 除尘器部分

除尘器的人机接口是触摸屏，触摸屏与S7-300主站之间通过RS485接口进行通讯。PLC把现场所有的状态和各个模拟量信息都通过通讯在触摸屏上显示；同时，操作者也可以根据工艺要求对除尘时间和周期等进行设置，从而实现控制的灵活方便。

3 控制系统存在的问题

二次除尘系统作为一套简单的PLC控制系统，能基本满足基本工艺和控制要求，操作者可以根据现场需要对风机和各个除尘装置进行操作。但是，运行一段时间以来，系统存在的问题也逐渐显露出来；而且，由于设计上的诸多原因，很多资源并未得到充分利用。

主要问题表现在：

（1）由于风机的各个状态信号都进PLC中，操作者可以在操作室对风机进行操作，而控制风机的必要条件是辅助油泵，也就是说，无论对风机进行启动还是停止，必须先转辅助油泵，而辅助油泵的各个信号并未引至PLC中，致使操作者在对风机进行操作时，不得不到楼下先对辅助油泵进行操作。如果风机工作在非正常状态下，到楼下紧急停机时，势必耽误时间，造成事故的扩大化，严重时可能造成风机花瓦。（曾经出现过这种情况，风机轴承温度升高很快，操作员到楼下停机时，还没到风机房，风机已自动跳机，结果造成风机轴瓦已化。）

（2）风机的升降速未能用在操作中。风机的升降速由操作者按画面上的“高速”和“低速”按钮由程序控制的。但是由于烟气温度和烟气流量等多方面的原因，有时造成电机电流冲击太大，振动瞬间增大，这对系统的稳定性造成不良影响。

（3）S7-400与监控机之间通过OSM和CP1613之间连接。OSM型号为ITP 62，也就是说一个OSM有6个SUB-D口，2个光纤通讯口，但该系统只用两个SUB-D口，光纤通讯口也没有和其他系统进行网络连接，这就大大降低了OSM的使用效率。

（4）S7-400与S7-300之间采用GD数据包通讯，但由于S7-300的通讯限制，每个GD数据包只能发送22个字节，而每个S7-300最多只能有4个GD数据包，也就是说S7-300与其他站的通讯最多为22×4=88个字节。所以当除尘系统的工艺或要求发生改变需要在程序上做些改动时，受到传送字节的限制势必对程序设计造成影响。

（5）同样，由于S7-400与S7-300之间采用MPI主从通讯，受通讯类型的影响，主PLC上不能监控到从PLC上的数据。也就是说，当程序有问题时，不能在监控机上在线监视从站的状态，这就给专业技术人员在判断故障时造成时间滞后。

4 改进方法

基于控制系统以上存在的问题，提出以下几点改进方法。

（1）将风机飞辅助油泵改为普通独立油泵，每台风机相应有两台油泵，转一备一，所有信号全部引至主PLC中，两台油泵互锁：当一台油泵故障停泵时，另一台油泵程序控制自动启动。这就保证了系统的运行正常有序，而操作者也不必为起停风机而奔波于楼上和楼下之间；更为重要的是，可以为故障停机时赢得时间。

（2）风机的升降速不仅有两个“高速”和“低速”按钮控制，同时，在风机主画面上做一个手动“快速升降速”滑块，两种方式控制风机的升降速（控制方式可以在画面上选择）：当风机刚启动时，可以按“高速”滑块：当风机转速接近额定转速时，可以选择滑块的控制方式，缓慢对风机进行升速；等系统稳定后，可以根据要求再适当增减滑块。这样就可以防止大电流冲击，同时保证系统的稳定。

（3）要想在通讯方式上做些改进，最简单的方法应该如新系统一样引进交换机，同时S7-300主站还得相应的增加CP343-1通讯模板，这样就可以把S7-400主站和S7-300主站同时连入以太网，通讯方式就不是主从通讯而是网络通讯了。这不仅可以避免主从通讯带来的诸多问题，还由于新老系统同时连入以太网，为程序互备带来方便。由于新系统已经有交换机了，所以直接在新系统的基础上，增加一个至少3个端口的网络接口板就可以满足要求。

这样，通过改进二次除尘的控制系统，更好地满足了现场的操作和工艺要求，保证了设备的安全稳定运行；同时也尽量地节省了资源，也为技术人员在程序互备和解决现场故障等提供了良好的方便条件。

参考文献

[1] PROFIBUS现场总线的网络调试与维护：SIEMENS[Z].

[2] S7-400可编程控制器的安装和维护：SIEMENS[Z].

[3] 宋乐鹏.基于PLC实现道路十字路口交通灯模糊控制系统[J].可编程控制器与工厂自动化，2007（10）：134-136.