施耐德M580 PLC和InTouch组态软件在环境除尘系统中的应用

2021-07-02刘照辉

电气传动自动化 2021年1期

刘照辉

（浙江佳环工程技术有限公司，浙江金华321000）

1 概述

为了深化实施《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，按照环保要求钢铁企业一次烟气颗粒物排放限值≤10 mg／m3要求。沙钢原烧三车间成品仓、筛分间颗粒物排放已经不能满足现有超低要求，故新上一台75万风量除尘系统以替换老除尘从而达到最新烟尘环保要求排放指标。

新建环境除尘站通过新增一台10KV／1800KW除尘风机产生的吸力，通过各点吸尘罩带动整个系统的气体流动。吸尘罩吸附扬尘点颗粒物进入除尘管道，通过除尘管路进入新上布袋除尘系统。为进一步避免刮板机输灰带来的二次扬尘，除尘灰斗底部采用AV泵密封输送系统，通过AV泵将烧结灰尘输送至集中灰仓，如图1所示。

图1 除尘器仓室示意图

根据整个除尘工艺系统控制要求，结合现场及技术文件等要求，设计开发了以施耐德M580PLC为核心的控制系统，通过InTouch组态软件实现对除尘系统实时画面数据监控，满足了业主要求的运行稳定及可靠要求。

2 工艺系统概况

新建75万筛分除尘工艺系统包含引风机系统、布袋提升阀脉冲控制系统、输灰系统等，其中引风机附属设备包含风机冷却系统，电气系统包括10KV中压进线系统、中压变频系统、400V低压电机控制系统、检修照明系统等，仪表系统包含风机温度振动监测仪表、风机压力、氮气压力、输灰压力监测变送器及各灰斗料位计、风量流量计等。

2．1 风机系统

根据新建筛分除尘烟气处理参数要求，配置风机为双吸双支撑式结构离心引风机，风机轴承箱冷却方式采用水冷，风机型号为 Y4－2X73N023．5F，电机电压等级为10KV，电机功率1800KW，电机采用变频电机，变频范围25－50HZ，配套变频器采用西门子完美无谐波中压GH180变频器，型号6SR5502，冷却方式强迫风冷。风机冷却系统配置一台冷却水箱，两台冷却水泵采用一用一备形式。风机监测仪表采用八个振动仪表七个温度仪表，场设置就地显示仪表，并将数据以4－20Ma形式送入PLC。

2．2 提升阀脉冲系统

根据处理风量及排放要求，系统配置灰斗数量为26个，双排布置。该系统包括离线阀、电磁阀、气包、放水阀、压力表、喷吹弯管和喷吹管。喷吹管安装在上箱体内部，气包安装在上箱体上方，喷吹弯管穿过上箱体顶盖连接喷吹管和气包。其主要作用是清除滤袋上的粉尘。离线装置主要由气缸、连杆和阀盖等组成。其主要作用是使单个仓室离线喷吹和离线检修，滤袋组件由滤袋和袋笼组成，它们由上箱体内部的花板固定，悬挂在下箱体内部。滤袋的作用是捕集气流中的粉尘，袋笼是支撑滤袋的，防止负压将滤袋吸扁。

2．3 输灰系统

输灰系统为灰槽泵输送方式，适合输送量较小，但输送点比较多的工况，AV泵输送系统包括进料阀、进气阀、密封阀和补气阀，输送气源为氮气。每个灰斗下设1个手动插板阀、1台AV泵及进料阀、金属软连接、密封阀等气力输送设备，每排输送系统包含一个压力变送器用于监测输送压力。除尘器共设26套AV泵，分2路输送管道，将除尘灰经AV泵气力输送到中继灰仓。

2．4 电气仪表系统

为监控除尘系统正常稳定工作，电气系统配置了两面GGD开关柜，用于包括变频器及其他辅助设备低压配电，水泵及振动器等低压电机设备马达控制。仪表系统配置包括氮气、压力流量、风机振动温度、限位开关、粉尘浓度监控等仪表。

3 控制系统概况

根据整个除尘工艺系统及电气仪表配置，共计得出IO点数为307个，其中DI点256，DO点209，AI点31，AO点2个，PLC配置CPU处理器选用M580，型号BMEP582020，配置电源模块BMXCPS3500两块，数字量输入64通道BMXDDI6402K信号模块5块，数字量输出64通道BMXDDO6402K信号模块5块，模拟量输入8通道BMXAMI0810信号模块5块，模拟量输出4通道BMXAMO0410信号模块1块，由于模块数量较多，采用RIO通讯设置远程IO柜用于输灰控制。BMEP582020最大可扩展本地机架4个，最大处理2048个离散量，512个模拟量IO通道，同时模块本体配备3个带交换机功能的以太网口。因主控室距离PLC柜距离较远，通讯方式采用光纤通讯，配备两台光电交换机，PLC通过网线与光电交换机相连，上位机通过光纤与光电交换机相连。

3．1 PLC控制系统配置

整个控制系统PLC编程软件为施耐德UNITY PRO XL13．1，根据全厂网络配置设置PLC通讯IP地址为 84．17．19．201，子网掩码 255．255．255．0。InTouch采用2104R2SP1版本，通讯驱动软件为DAserver，驱动应用程序名DSSMBTCP，InTouch采用MOUBUS TCP／IP与施耐德M580PLC通讯。

本次UNITY PRO编程语言采用ST和FBD相互结合方式，通过控制结构功能块实现对除尘各系统监督控制功能及数据采集分析功能，PLC程序分为喷吹程序块、保护程序块、输灰程序块、模拟量处理程序块。

3．2 InTouch 组态画面

InTouch组态软件构成要素包括SMC（驱动设置）、WindowMaker（组态标记名字典、组态画面制作）、WindowViewer（画面监控）。

WindowMaker作为intouch的开发环境，使用了面向对象的图形来创建各种动画及弹出式显示窗口，并通过IO驱动链接PLC系统。WindowViewer用于显示在WindowMaker创建的图形窗口的运行环境，并通过执行InTouch QuickScript、历史数据的记录和报警数据的记录来实时监控。

3．3 监控功能实现

除尘系统程序的执行由PLC直接进行控制。脉冲布袋除尘器的脉冲清灰控制采用手动和自动两种方式，可手动自动相互转换。自动控制采用压差（定阻）和定时两种控制方式，当达到设定的压差值（如画面设置1200Pa）或定时时间到（如画面设置45Min）时，除尘器各室依次进行脉冲喷吹清灰，清灰状态采用离线分室依次清灰。

输灰系统画面启动后，先打开补气阀门，然后延迟5秒打开主进气阀门，使物料通过输送管道在气流作用下进入集中灰仓。当输送管道和泵内压力下降到50KPa（画面可设定）以下时，控制系统将发出仓内物料输送完成的信号，各进气阀将分别通过相应的电磁阀线圈失电关闭，同时密封阀打开。此时开始循环计时，当循环时间到时，输灰系统将开始下一轮输送程序。

风机控制系统作为除尘系统的重要一环，程序设置多种保护，如变频器和进线柜联锁，当变频器未处于备妥状态，进线柜合闸将不被允许，变频器启动条件设置无故障报警，冷却风扇及冷却水泵有运行信号等，而保护停止中当风机温度、振动、电流高时将停止变频器。

画面设置:根据整个除尘系统功能设置除尘系统画面，输灰系统画面，电气系统画面、报警画面、趋势选择画面，从而实现上位机对不同功能要求的监控及数据分析。除尘画面主要除有监控整个除尘输灰各个阀门电机运行状态外，还有各气源压力、流量、粉尘浓度监控，另外画面设置离线在线选择按钮，除尘提升阀脉冲手自动，脉冲定时定压选择按钮、输灰手动选择，循环时间设定，画面设置各提升阀操作弹出式画面，从而保证在手动及检修状态可以对各离线阀及各振动器等单个操作。

通过以上M580和InTouch组态软件的配置，整个系统实现了业主要求的各系统控制功能、数据显示功能、各单元操作功能、除尘数据通信功能等。通过施耐德M580PLC控制站对系统数据的采集，实现对除尘输灰风机等各工艺参数、GGD配电柜控制各振动器电机运行实时显示、记录、存储、打印、事故报警等工作。整个系统同时具备扩展功能，通过增加INTOUCH操作员站，可方便实现多个操作员站对同一PLC的控制。