大型除塵自動化系統，PLC除塵自動化系統

1、自動控制系統簡介

1.1、控制對象：脈沖閥、提升閥、卸灰閥、輸灰絞龍、空氣炮、冷風閥、風機等；

1.2、監測對象：進風溫度、出風溫度、進出口壓差、料位、風機的各項參數；

1.3、控制方法

1.3.1、點對點控制 對于控制點在100點以下的系統，常采用點對點控制的方法進行控制，即控制器（PLC或矩陣式控制儀）的輸出點與控制輸出點意義對應；

1.3.2、矩陣控制 對于對于控制點在100點以上的系統，常采用矩陣控制，即將控制的脈沖閥或脈沖閥+提升閥進行分組，利用組數與組成員的對應關系，實現選通控制，該種方法也稱之為矩陣控制；

1.3.3、PLC+脈沖控制儀控制大型除塵器在要求低成本高可靠性時可采用該法。該法采用一臺小型PLC來協調除塵器各單元的控制序列，各單元的采用 一臺帶遠程開機信號的脈沖控制儀進行控制，該方法既實現了PLC與遠程DCS或上位機的通訊，又實現了低成本的控制需求，由于采用了性能的脈沖控制 儀，控制可靠性沒有降低。

1.3.4、潛合通過大量的工程實踐，提出了一種主PLC+室控制終端的控制方法。即每個室一個室控制終端，該終端負責本室脈沖閥和提升閥的控制，所有的室控制終端通過現場總線網絡與主PLC連接，通過上位計算機實現對整個除塵器室控制終端的控制。

2、自動控制系統的組成

除塵自動控制系統共分三大部分，分別由現場級（檢測儀表、傳感器和執行裝置），基礎自動化（PLC）和上位機組成。系統組態如圖1所示。

圖1 控制系統組態圖

現場儀表主要檢測工藝過程參數和設備運行狀態參數，PLC及分布式I/O通過數據掃描采集信號并進行數據處理，然后根據控制要求向現場執行裝置發出控制信 號，完成控制功能。上位機一方面接收PLC的輸入信號，另一方面根據控制要求向PLC發出控制指令，對工藝過程實現監控，同時實現過程數據管理功能。

2.1 現場級

該系統中需要檢測的工藝參數較多，包括溫度、壓力、流量、轉速、振動等等，其中參與控制的主要參數有風門閥入口溫度，野風閥前煙氣溫度，除塵器差 壓等，另外還有一些設備運行狀態參數，主要是監視和報警作用。系統工藝控制流程圖如圖2所示。系統根據檢測到的工藝狀態參數以及電爐工況模式，通過PLC 或現場操作箱對現場的執行機構進行自動或手動控制，如控制滑套、風門閥、二次閥、野風閥等的開度，控制主風機和增壓風機組的轉速以及除塵器清灰等動作。

圖2 除塵系統工藝控制流程圖

2.2 基礎自動化

該系統共有數字量信號180多個，模擬量信號30多個，采用西門子SIMATIC S7-300可編程控制器（CPU315—2DP），由于現場信號

比較分散，并且有些信號距離主站PLC柜較遠，故現場另設一個分布式I/O站，通過Profibus—DP總線與主站進行通訊，系統PLC硬件配置如圖3所示。

圖3 PLC 硬件配置圖

軟件部分采用西門子STEP7 編程軟件，模塊化編程。系統主要控制過程有以下方面：

（1）主風機和增壓風機控制：

根據電爐冶煉工況模式的不同，控制風門閥和二次閥的開度，調節系統風量。同時通過液力偶合器調節主風機和增壓風機的轉速，達到節能降耗的效果。

（2）滑套控制

根據增壓風機風門閥前的煙氣溫度，自動調節滑套的開度，以控制直排系統風量和煙氣溫度，保護增壓風機風門閥葉輪。

（3）野風閥控制

根據野風閥前煙氣溫度，控制野風閥的開關，從而控制進入除塵器的煙氣溫度，保護除塵器布袋不被高溫煙塵燒壞。

（4）除塵器清灰控制

除塵器清灰系統分為定時和差壓控制清灰兩種，正常情況下，按照一定的時間間隔依次對除塵器各倉進行離線清灰。如果除塵器差壓過大時，則系統自動縮短離線清灰間隔時間，以加快清灰速度。

（5）反吹氣源控制

由于進入布袋的煙塵溫度較高，為防止脈沖反吹時冷空氣遇熱凝露，使布袋擰結。需對氣源進行凈化和加熱，使反吹氣體保持在合適的溫度范圍內。

2. 3 上位機

系統上位機采用的是研華工控機，通過工業以太網與PLC進行遠程通訊，通訊介質采用光纖，由網卡、交換機、光電轉換模塊、及PLC通訊模塊組成。 同時，該系統可與車間內其它工藝控制過程聯網，組成二級網絡，實現生產管理。畫面監控采用西門子WINCC組態軟件編程，界面友好，操作人員通過HMI可 監控整個生產過程，并具有數據管理，報警和打印功能。

3 系統調試

系統安裝完成后進行了調試，調試分冷調試和熱調試。冷調試是在無負荷條件下進行的，熱調試是系統通過冷調后，在有負荷條件下進行的。整個調試過程硬件部分和軟件部分同時進行。

3.1 冷調試

冷調分單體調試和系統調試。單體調試是指對單個設備的運行調試，是系統調試的基礎。包括所有的傳感器元件、檢測儀表輸出、顯示是否正常，參數調整 是否正確，電機、液力偶合器、風機、閥門等執行裝置，啟動、運行狀態是否正常。在PLC程序和HMI上監控它們的運行，出現問題及時排除，為下一步系統聯 調做好準備。系統調試是在單體調試結束后，所有設備運行正常的條件下，對整個控制系統進行的調試。包括系統中所有控制、聯鎖條件的調試，PLC控制程序的 調試及HMI監控程序的調試等。

3.2 熱調試

在系統冷調試結束后，進入熱調試階段，熱調試是在帶負荷的工況條件下，完成系統自動監控的調試。包括系統中一些重要的控制參數的調整。比如在不同 的電爐工況下，直排系統和屋頂罩的風量是不同的，理論值和實際值總會有些差異，這就需要在實際生產工況下調整增壓風機和主風機的轉速，使其既滿足排塵的要 求，又節省能源。

4 結論

該系統具有除塵效果良好，系統運行穩定。電爐正常運行的情況下，可不需人工干預，*實現自動控制，與以前的除塵系統相比優勢 十分明顯。實踐表明，該系統的投入運行，*改善了電爐煉鋼對環境造成的污染，提高了生產技術水平，降低了能源消耗，收到很好的經濟效益和社會效益。