0 引言

　　隨著人們對生活環(huán)境認(rèn)識的提高，越來越多的火電廠中配置了煙氣脫硫系統(tǒng)，石灰石粉作為燃煤鍋爐中主要的脫硫劑，其購買價格的高低直接影響發(fā)電成本。一般石灰石粉粒度越低價格越高，為了降低成本，大部分電廠購買石灰石原料，用自設(shè)的制粉系統(tǒng)制備石灰石粉，因此制粉系統(tǒng)也成為了環(huán)保中脫硫環(huán)節(jié)的一個重要組成部分，該系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及自動化程度直接關(guān)系到脫硫系統(tǒng)的正常運行和火電廠的經(jīng)濟效益。

可編程控制器(PLC)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、組態(tài)靈活、編程簡單、調(diào)試維護方便等優(yōu)點。該系統(tǒng)以西門子S7—300系列PLC編程軟件為編程基礎(chǔ)，通過數(shù)字式和模擬式的輸入、輸出進行自動控制，結(jié)合winCC的組態(tài)界面，實行實時監(jiān)控。該石灰石制粉控制系統(tǒng)已順利投產(chǎn)，目前運行穩(wěn)定。

1 系統(tǒng)組成和控制要求

　　1.1 制粉系統(tǒng)的組成

　　基于西門子PLC的自動控制系統(tǒng)，主要是將從礦廠采購的石灰石經(jīng)過一定的加工過程，制備出滿足需要的石灰石成品粉，用于火電廠的煙氣脫硫劑。該石灰石粉制備系統(tǒng)包括破碎系統(tǒng)和粉碎系統(tǒng)。破碎系統(tǒng)主要包括振動給料機、破碎機、斗式提升機等；粉碎系統(tǒng)主要由振動給料機、粉碎機、斗式提升機、振動篩、布袋除塵器等組成。兩系統(tǒng)中間通過塊料倉連接；該塊料倉起到一定的緩沖作用。

　　1.2 工藝控制要求

　　工藝要求該制粉系統(tǒng)的各設(shè)備按預(yù)先指定的順序依次啟動和停止，完成對石灰石的破碎和粉碎過程。系統(tǒng)設(shè)備啟動時要按逆序進行，先啟動布袋除塵器，然后間隔一定的時間依次啟動其他設(shè)備。停機順序正好與啟動順序相反，要先停振動給料機。

　　在該系統(tǒng)中，振動給料機和粉碎機之間不需要閉環(huán)控制，只要給振動給料機預(yù)先設(shè)個定值來控制給料量即可。成品倉中設(shè)置2個小型傳感器作為料位儀，用來檢測石灰石粉的總量，當(dāng)粉量達到所設(shè)定的高料位時，通過程序控制立即聯(lián)鎖停止破碎系統(tǒng)；當(dāng)粉量達到所設(shè)定的低料位時，系統(tǒng)指示報警。

2 系統(tǒng)配置

　　　　所設(shè)I／O點數(shù)應(yīng)多于系統(tǒng)所需點數(shù)，以作備用。根據(jù)I／O點數(shù)確定該控制系統(tǒng)的配置?？刂葡到y(tǒng)采用傳統(tǒng)的上、下位機的主從式結(jié)構(gòu)，一臺配有PROFIBUSCP5611通訊卡的DELL商務(wù)計算機作為上位機，通過PRoFlBus DP總線與PLc的cPu連接。根據(jù)控制方案的設(shè)計，上位機監(jiān)控軟件采用西門子公司的wincc6．0組態(tài)軟件，運行環(huán)境為windowsXP操作系統(tǒng)。下位機的執(zhí)行機構(gòu)采用西門子S7—300系列PLc：電源模塊1個，Ps 307 5 A；cPU模塊1個，313—2DP 16DL／16DO；數(shù)字量輸入模塊1個，D132×DC24 V；數(shù)字量輸Ⅳ輸出模塊1個，8入\8出，DC24 V，0.5 A；模擬量輸入模塊2個，A18×12Bit；模擬量輸出模塊1個，A08×12Bit；直流24 V開關(guān)電源1個。控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置如圖3所示。

3 控制方案

　　3.1 制粉系統(tǒng)工作過程

　　原料斗下設(shè)有出料口，為保證石灰石原料能夠均勻地卸出并確保其卸空率，出料口設(shè)有振動給料機給破碎機送料，破碎機對石灰石進行一級破碎，再經(jīng)斗式提升機將破碎后的石灰石運輸?shù)綁K料倉中，至此，石灰石破碎過程完成。塊料倉的出料口處同樣設(shè)置振動給料機，按照粉碎機的臺時粉碎量給振動給料機設(shè)定給料量，喂入粉碎機中進行粉磨，磨出的石灰石粉經(jīng)由斗式提升機送入振動篩中進行粗、細(xì)粉分離，粗粉被送入粉碎機中繼續(xù)研磨，細(xì)粉即成品粉被收集送人成品倉儲存。

　　3.2 系統(tǒng)的控制

　　控制方式分為就地控制、遠程手動控制和自動聯(lián)鎖控制。就地控制即在生產(chǎn)現(xiàn)場對設(shè)備進行控制，一般是某個設(shè)備現(xiàn)場檢修或故障時使用。遠程手動控制是在控制室中利用程序進行手動控制，可對設(shè)備進行單獨調(diào)試。自動聯(lián)鎖控制是完全交由已經(jīng)編制好的程序進行全部生產(chǎn)控制。

　　工作原理：通過對各設(shè)備得電、失電的控制，來控制設(shè)備的啟動、停止；通過改變PLC的輸入，來實現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)鎖動作?？刂屏鞒倘鐖D4所示。其中DlOl、D102、D103分別為破碎系統(tǒng)的振動給料機、破碎機和斗式提升機；D104、D105、D106、D107、D108依次為粉碎系統(tǒng)的振動給料機、粉碎機、斗式提升機、振動篩和布袋除塵器。

　　為了提高控制系統(tǒng)的可靠性和效率，在方案中設(shè)計了2條生產(chǎn)線，即常規(guī)的冗余，采用成倍增加設(shè)備的方式來參與控制，以期能夠?qū)⒁蚩刂圃O(shè)備的意外而導(dǎo)致的整個制粉系統(tǒng)停機減少。

4 軟件設(shè)計

　　4.1 控制程序設(shè)計

　　系統(tǒng)采用的是西門子系列編程軟件STEP 7，此編程軟件中用戶可以編寫子程序放在程序模塊FC中，在主程序中可直接調(diào)用這些程序模塊，為編程帶來方便。程序中子程序為各電動機啟、停的程序，在循環(huán)主程序中，對每臺設(shè)備的啟、停的控制都可調(diào)用此電動機的控制程序。

　　當(dāng)啟動位常開觸點閉合，運行輸出位得電，同時其常開觸點閉合，這樣達到自鎖的目的。為了實現(xiàn)順序聯(lián)鎖控制，啟動時，先啟動D108，然后把D108的運行輸出狀態(tài)經(jīng)過延時后，作為D107的啟動輸入，然后依次啟動D106-D101。停止時，先停D101，再把其停止輸出狀態(tài)延時后，作為D102停止的輸入，然后依次停止D103～D108。同時任一設(shè)備的故障都可作為其前面設(shè)備停止的輸入，使其前面的設(shè)備緊急停車，而其后面的設(shè)備可順序延時停車。

　　4.2 監(jiān)控界面設(shè)計

　　系統(tǒng)采用西門子公司的WinCC6.0組態(tài)軟件設(shè)計監(jiān)控界面，外表美觀，設(shè)計簡單，操作方便。

　　此界面明確顯示了該系統(tǒng)的工藝流程和設(shè)備組成。系統(tǒng)運行時，在此界面上可根據(jù)設(shè)備顏色的變換來監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)，設(shè)備旁可顯示運行頻率或電流來實現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測，各設(shè)備可通過各自的啟停按鈕實現(xiàn)單獨啟、停功能，右下角的狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕可實現(xiàn)手動、自動的無擾動切換，另外，還設(shè)置了報警顯示和解除等功能。

　　該監(jiān)控軟件可實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的實時顯示和處理、生產(chǎn)過程動態(tài)可視化控制、參數(shù)設(shè)定和相應(yīng)控制、監(jiān)控報警、生成報表等功能。

5 結(jié)語

　　該控制系統(tǒng)可實現(xiàn)石灰石粉制備系統(tǒng)的自動控制，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，實時監(jiān)控，過程顯示，故障報警等功能。PLC既可完成各種復(fù)雜的工藝流程，又可通過修改軟件來改變控制過程，無論是從設(shè)計思路還是設(shè)計過程來說，都非常的靈活，并且調(diào)試簡便。