鋼廠布袋除塵自動控制系統
方案提供：北京高維精誠科技有限公司
一、概述
袋式除塵器很久以前就已廣泛應用于各個工業部門中，用以捕集非粘結非纖維性的工業粉塵和揮發物，捕獲粉塵微粒可達0.1微米。袋式除塵器具有很高的凈化效率，就是捕集細微的粉塵效率也可達99％以上，而且其效率比高。電機旋轉產生風壓，帶動煙氣流運動，當煙氣流通過布袋時其中的顆粒就被截留下來。布袋通過脈沖噴吹的方式進行清理。
二、除塵系統結構和要求
鐵合金分公司除塵項目包括的區域有原料傾翻機、液壓混料機、機械混料機、翻餅區、放渣區、鈦鐵篩粉機、成品破碎區、鈦鐵篩粉\破碎機、加料站、爐筒打結、分料器、反應室門、鈦鐵加料平臺、中頻爐、球磨機、氯酸鉀破碎機、石灰破碎機、雙輥破碎機、顎式破碎機、破碎區域1、破碎區域2等。
現場由兩臺由變頻帶動的電機，各負責一部分除塵任務，當有一臺變頻故障暫時無法工作時，可以打開中間的連通閥門，由一臺電機實現所有區域的除塵。
各區域都有運行信號指示，傳給PLC的DI。各區域都有獨自的風門，風門處于自動狀態時由PLC控制其開和關，處于手動狀態時由現場控制開和關。當風門打開且對應的電機處于運行狀態時就可以對該區域進行除塵了。
各區域風門面積不一樣，現在要求打開的風門面積總和和變頻器輸出頻率成一定階梯關系。并要求各區域開始工作后延時一段才開風門，各區域停止工作后也延時一段才關風門，各區域對應的時間不盡相同。
要求在工作日的每天上午8點開啟變頻器，每天下午5點半關掉變頻，當設備處于自動運行且風門已經打開時對應變頻器會自動啟動。
在變頻柜和PLC柜面板上有系統狀態/報警指示燈，報警蜂鳴器、急停按鈕、啟動/停止按鈕等，方便觀察和緊急處理。
上位機工程師/操作員站要求能直觀、全面地展示整個系統的運行狀態，顯示參數，實時報警、并能查詢歷史數據記錄和歷史報警，還要求能在局域網的其他機器通過IE能瀏覽工程師站的數據和畫面。
三、自控部分硬件和軟件選取
1．硬件選擇
PLC采用西門子300系列，CPU為314。S7-300是模塊化中小型PLC系統，它能滿足中等性能要求的應用。模塊化，無排風扇結構，易于實現分布，易于用戶掌握等特點使得S7-300成為各種從小規模到中等性能要求控制任務的方便又經濟的解決方案。多種的性能遞增的CPU和豐富的且帶有許多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。當任務規模擴大并且愈加復雜時，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。314CPU集成一個MPI接口，供編程和與上位機通訊。由于本系統IO模塊較多，用到了一對IM365作兩組模塊之間的橋接。
兩組變頻器都采用了西門子MM430。MM430傳動平穩，是全新一代標準變頻器中的風機和泵類變轉矩負載專家。功率范圍7.5kW至250kW。它按照專用要求設計，具有高度可靠性和靈活性。控制軟件可以實現專用功能：多泵切換、手動/自動切換、旁路功能、斷帶及缺水檢測、節能運行方式等。牢固的EMC設計；控制信號的快速響應；線性v/f控制，并帶有增強電機動態響應和控制特性的磁通電流控制（FCC），多點v/f控制；內置PID控制器；快速電流限制，防止運行中不應有的跳閘；數字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個；具有15個固定頻率，4個跳轉頻率，可編程；采用BiCo技術，實現I/O端口自由連接；集成RS485通訊接口，可選PROFIBUS-DP通訊模塊。
2．軟件選擇
上位機軟件選擇的是組態軟件力控PCAuto網絡版。力控軟件是一個高度集成化、可視化及具有友好的界面風格的軟件，其功能特點如下：
1動畫功能
軟件的開發環境具有多種動面功能，使瀏覽器畫面更加的生動形象。
2圖庫
集成化的開發環境、增強的圖形功能，豐富的圖形元素及超級子圖精靈圖庫集，提供子圖精靈開發工具，用戶可以方便地生成自己的圖庫；優化設計的圖庫，提供了豐富的子圖和“子圖精靈”。
3趨勢曲線
實時趨勢曲線：能夠顯示采集來的實時值的當前趨勢情況
歷史趨勢曲線：能夠顯示數值的歷史趨勢情況，可能作為查詢采集數值的歷值的工具，也可以作為分析工具。
4內部組件
視頻組件：進行視頻的捕捉和回放；
溫控曲線組件：可以進行溫度的自動升溫和保溫控制；
瀏覽器組件：可以作為標準的瀏覽器客戶端；
標準WINDOWS組件：支持標準的文本框、單選框、列表框等組件；
增強的報警組件：集成的報警管理和查詢；
X—Y曲線組件：可以自由的進行曲線分析和查詢；
幻燈片組件：靈活的幻燈片播放，可進行自由控制；
自由曲線組件：方便的繪制各種曲線和動畫連接；
萬能報表組件：類EXCEL的報表工具，方便您完成管理報表；
立體棒圖組件：直方圖的分析工具；
歷史追憶組件：可以追憶帶毫秒標簽的數據，方便事故查詢；
手機短信組件：簡單的手機短信發送組件；
5報表組件
歷史報表，萬能報表，內置數據表等多種報表形式。
6查詢功能
7打印功能
支持多種打印功能主要有：瀏覽面面整體打印、選擇區域打印以及對打印機的在線設置等。
8與其它數據庫系統的數據交換
提供了包括ODBC、OPC、ActiveX控件編程接口在內的多種開放接口。
9網路發布功能
力控網絡版發布后的內容通過IE能在局域網或互聯網上進行瀏覽。
四、控制系統的體系機構
如下圖所示，控制系統由變頻柜I、變頻柜II,PLC柜、上位機組成。
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PLC與上位機通過MPI協議通訊，采用了一根西門子的MPI串口適配器，上位機為研華工控機，操作系統為Win2000SP4Professional,并安裝了Step7-V5.3編程軟件和力控組態軟件。力控軟件的驅動程序內置了MPI協議，可直接與PLC通訊。
CPU的DO和AO端子直接與變頻器的端子相連，控制變頻器的起停以及變頻轉速給定。
變頻器帶有485串口，直接與上位機組態軟件通訊，把變頻器的溫度，電流電壓等信號傳給上位機，讓用戶直觀地了解變頻器的工作狀態。通訊協議為USS，力控軟件中也同樣內嵌了USS協議，不需要用戶自己另外開發。
五、結束語
本系統中難點主要有兩個，一是用戶對邏輯連鎖和時序要求很高，又要求全部在PLC里編程實現；二是變頻器參數調整。
系統正式投入運行至今，一直運轉正常，得到了用戶的一致好評。
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