基于SIMATIC S7—300的除尘集中控制管理系统

刘家勇 蒋宝庆 丛浩杰 郑连宝 金鑫

【摘 要】东方除尘自控管理系统是针对固态物料输送工艺中扬尘点微动力除尘器的运行状态的监控、控制管理系统。本系统基于西门子PLC S7-300，控制各尘源点除尘器的运行联锁，通过集中控制，实现检测、状态监督、报警、优化控制等功能，实现运行级及管理级操作，使除尘器持续稳定、低耗状态运行，使环境粉尘状态控制在最佳值，最终实现环保控制目标。

【关键词】控制管理PLC集中除尘器

1 引言

工业生产过程中产生的粉尘对环境及人身健康危害很大。随着人们环保意识的加强，环保工作成为各生产单位的工作重点，粉尘、污水、大气治理等工作陆续开展起来。

粉尘治理方法有很多，有电除尘，有机械除尘等，本文应用的是一款自主微动力除尘产品，产品适用于选矿、选煤等行业中传输皮带、振动给料机、刮料机等尘源点的粉尘治理。

由于生产现场尘源点相对分散，管理困难。利用PLC实现对各尘源点的除尘设备的集中控制管理，降低了管理难度，同时，通过优化的控制算法，实现了科学管控，节约能耗，为工业生产提供环境保障和健康保障。

2 控制原理

利用PLC对各扬尘点设备进行集中控制，实现自动检测、自动振打清灰。依据微动力除尘器的运行机理实现顺序控制，使风机、振打电机定时交互工作，完成收尘和除尘工作；将除尘器与现场设备联锁，实现预先启动和延时停止及故障联锁；单点设备工作停止，其余点位设备运行不会受该点设备影响。（如图1）

图1 控制原理

3 自动控制系统组成

系统先采集各扬尘点除尘设备信号，再由PLC进行集中控制管理。操作模式分为远程和本地操作。PLC处理器采用西门子S7-300，受控设备为东方测控自主产品微动力除尘器。

4 控制实现

4.1数据对象

（1）安装点处皮带机、振动给料机、刮板机的状态信号：电机运行、皮带跑偏、运行备妥等。

（2）除尘器的运行信号：风机与振打电机启动和运行、除尘布袋状态、控制状态、喷淋状态等。

（3）对应的指标检测信号：风机电流、频率、温度、粉尘湿度、风机风压、环境粉尘含量检测值等。

4.2采样信号处理

系统采样利用西门子300系列信号模块。开关量采集用开关量输入模块实现，模拟量采集是用模拟量输入模块实现，模拟量输入选择为电流输入模式。

4.3信号量化模块、平滑处理

程序运行后，开始读数，读数周期为系统扫描中断150ms，利用FC105转换量化模块进行预处理，调用OB35中断，中断时间100ms，入堆平滑10次，每1s输出1个平滑计数，供程序功能调用。

4.4数据存储模块

模拟量输入存储模块为DB数据块，程序及组态调用直接访问该数据块，即可实现相关功能。

5 组态设计

组态界面主要是人机交互的一个平台，由登陆界面、动态界面、查询界面、调节界面等界面组成。编译利用WinCC6.0实现。

应用界面为系统运行时的主画面窗口，包括瞬时界面和查询界面两类，瞬时界面即当前界面，界面按照工艺进行合理设计布局，包含设备的运行状态显示及相关指标检测值的显示。查询界面主要包括状态查询、数据报表、报警查询等。

6 联锁及优化控制输出

该系统控制输出主要包括联锁动作开关量输出及优化控制风机频率输出两部分。

联锁动作输出是遵循除尘器正常运行的情况下，设计“先启后停”，即现场输送设备启动前，利用备妥信号启动除尘器执行动作；当现场输送设备停止工作时，程序设计延时停止。

当除尘器运行过程中，收尘室温度过高，存在运行安全隐患时，通过比较算法触发喷淋装置启动，降低收尘室温度，使检测温度始终低于温度限值，保障安全运行。

当现场皮带、振动给料机等设备停止工作时，如果需要启动除尘器时，可通过点击组态调节画面中“远程开除尘器”按钮实现启动。

优化控制输出是根据环境粉尘量的要求指标（SP），基于PID并且根据粉尘量与风机频率对应规律建模，动态控制风机频率，使环境粉尘量满足设定需求。

7结语

可编程逻辑控制器（PLC）自上个世纪60年代问世以来，以其可靠性高[1]、通用性强和使用简便等优点广泛应用于工业控制的各个领域[2] [3]。东方除尘自控管理系统采用PLC技术，实现了除尘器集中控制管理，系统运行稳定，可靠。系统集成远程、本地控制模式，可实现自动运行调节、手动调节维护等操作模式，通过优化建模实现除尘优化控制，在节能减耗上具有突出意义，系统实用性强。

该系统已成功应用于选煤厂，为生产厂家粉尘治理工作提供有效的帮助。

参考文献：

[1]邓星钟，周祖德，邓坚.机电传动控制（第三版）[M].武汉：华中科技大学出版社，2001：5-60.

[2]田若秋.基于PLC和组态软件的电梯监控系统的研究[D].北京：北方工业大学，2009.

[3]廖常初.可编程序控制器的编程与工程应用[M].重庆：重庆人学出版社，2001.