西門子S7—200PLC在電除塵器低壓系統(tǒng)中的應(yīng)用

鄧秀梅

摘 要：文章介紹了電除塵器低壓系統(tǒng)，并就如何采用S7-200PLC進(jìn)行控制的原理及硬件設(shè)計(jì)方案記性了分析。

關(guān)鍵詞：電除塵器低壓系統(tǒng)；可編程控制器S7-200PLC

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）5-0037-01

現(xiàn)代化工業(yè)的飛速發(fā)展，給人類的生活帶來了極大的方便，同時(shí)也給人類的生存環(huán)境帶來了不可避免的污染。在我國的大氣粉塵污染治理中，電除塵器是凈化含塵氣體最有效的裝置，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電力、冶金、水泥、化工等諸多領(lǐng)域。電除塵器低壓系統(tǒng)是一種多功能的自動控制系統(tǒng)，它與電除塵器本體、高壓供電裝置構(gòu)成電除塵器系統(tǒng)三大部分。它控制特性的好壞和控制功能完善與否，對實(shí)現(xiàn)電除塵器運(yùn)行的自動化和管理的智能化，改善電除塵器的運(yùn)行狀況，提高電除塵器的除塵效率，延長各部分構(gòu)件的使用壽命及節(jié)約能源等都有直接影響和現(xiàn)實(shí)意義。

1 電除塵器控制系統(tǒng)

電除塵器控制系統(tǒng)包括高壓系統(tǒng)及低壓控制系統(tǒng)，低壓控制系統(tǒng)有以下部分組成：絕緣子加熱、振打控制、隔離開關(guān)機(jī)料位等開關(guān)量顯示，進(jìn)出口喇叭溫度測試、IPC通訊等。

振打控制包括陽極電機(jī)振打及頂部電磁振打。工作目的是電場的陰陽極的進(jìn)行清灰。電除塵器頂部根據(jù)機(jī)組大小不同布置了約幾十到幾百個(gè)不等的電磁振打器，控制方式采用矩陣形式，通過行列選對應(yīng)到相應(yīng)振打器，進(jìn)行振打清灰。每套振打控制器可控制的最大矩陣為16×16（行×列），控制系統(tǒng)可通過觸摸屏或上位機(jī)控制系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行情況對振打周期、振打高度進(jìn)行設(shè)置。且各個(gè)振打器的振打周期，高度均為可調(diào)節(jié)。側(cè)部電機(jī)振打，最多控制16臺電機(jī)，每臺電機(jī)各為一組，側(cè)部電機(jī)振打可以多個(gè)電機(jī)同時(shí)振打，所有電機(jī)共同擁有一個(gè)振打大周期，且具有獨(dú)立的起始時(shí)間、工作時(shí)間、停止時(shí)間，按時(shí)序運(yùn)行。

絕緣子加熱按加熱方式分為蒸汽加熱和電加熱，按加熱部位分為保溫箱加熱及灰斗加熱。保溫箱加熱的目的是對陽極系統(tǒng)的絕緣子進(jìn)行保溫，避免高壓絕緣子因附著水珠而失去絕緣能力，導(dǎo)致電場無法正常工作；灰斗加熱因?yàn)榛叶穬?nèi)溫度較低，可能造成粉塵結(jié)塊造成堵灰現(xiàn)象。

2 PLC選型

目前PLC生產(chǎn)廠家很多，其中品牌有：日本歐姆龍（OMRON）、三菱（MITSUBISHI）、德國西門子（SIEMENS S7-200，300，400）、AB公司（SLC500）、施耐德（TWIDO和MODICON）等。根據(jù)電除塵器低壓控制的要求，PLC作為適用于各種惡劣工況，運(yùn)行可能性強(qiáng)，相應(yīng)的成本較單片機(jī)等控制器高。

西門子品牌的S7-200系列性價(jià)比較高，運(yùn)行速度快，功能強(qiáng)大，編程簡單方便。故電除塵低壓系統(tǒng)的控制器首選西門子S7-200 PLC。

以西門子S70-200 PLC控制一臺約150 MW機(jī)組配套的電除塵器為例說明，除塵系統(tǒng)包括以下設(shè)備：

①頂部陰極電磁振打器48件（占PLC I/O量為4入/10出）；②側(cè)部陽極振打電機(jī)8臺（占PLC I/O量為8入/8出）；③絕緣子保溫箱加熱2路（占PLC I/O量為2入/2出）；④灰斗電加熱8路（占PLC I/O量為8入/8出）；⑤灰斗卸灰電機(jī)8臺（占PLC I/O量為8入/8出）；⑥高低料位控制（占PLC I/O量為16入）；⑦進(jìn)出口煙溫顯示；⑧高壓隔離開關(guān)到位顯示（占PLC I/O量為8入）；⑨具有通訊功能；⑩有綜合報(bào)警輸出（占PLC I/O量為1出）。

根據(jù)上述設(shè)備及相關(guān)要求，已統(tǒng)計(jì)出需輸入點(diǎn)數(shù)為64點(diǎn)（含DUT-4 100占用的點(diǎn)數(shù)），輸出點(diǎn)數(shù)為37點(diǎn)，測溫回路14路（保溫箱測溫2路，灰斗測溫8路，進(jìn)出口喇叭測溫4路），為了節(jié)約成本，這里不采用模擬量模塊，而是采用DUT-4 100溫度采集模塊，該模塊可提供8路溫度采集，但每塊模塊需占有5個(gè)輸入點(diǎn)。由于該項(xiàng)目的控制對象較多，頂部陰極電磁振打系統(tǒng)要求脈沖信號輸出，且還需要有通訊功能。故選用CPU-226 XM（晶體管輸出）較合適，它程序容量較大，帶有2個(gè)通訊接口，本機(jī)I/O點(diǎn)24入/16出，可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大數(shù)字量I/O可達(dá)256點(diǎn)。則該臺電除塵器的PLC配制如下：

CPU：CPU-226 XM（晶體管輸出） 1塊

輸入模塊：EM221 3塊

輸入/輸出模塊：EM223 （16點(diǎn)繼電器輸出） 1塊

輸入/輸出模塊：EM223 （8點(diǎn)繼電器輸出） 1塊

中文文本顯示器：TD200 1塊

溫度采集模塊：DUT-4 100 2塊

開關(guān)電源：S-50-24 1塊

上述配置增加了開關(guān)電源，是因?yàn)镃PU-226 XM（晶體管輸出）只可提供額定容量5 V DC電源1 000 mA和24 V DC電源400 mA，而該套配置需消耗功率為：5 V DC電源320 mA（30 mA/EM221，150 mA/EM223 16點(diǎn)，80 mA/EM223 8點(diǎn)）；24 V DC電源約需1 300 mA（4 mA/輸入點(diǎn)，8 mA/輸出點(diǎn)，150 mA/DUT-4 100，120 mA/TD200，400 mA/頂部陰極電磁振打系統(tǒng)）。所以該CPU提供的5 VDC電源足以供本機(jī)及擴(kuò)展模塊，而24V DC電源卻滿足不了。

該臺電除塵器PLC控制器方框圖如圖1所示：

從上述方框圖可以看出，電除塵低壓控制系統(tǒng)以PLC為主控部分，通過通訊，上位機(jī)系統(tǒng)也可同時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控除塵系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。該系統(tǒng)具有可靠性高、易操作、易維護(hù)，人機(jī)界面好等特點(diǎn)，并可和上位機(jī)構(gòu)成電除塵器智能控制系統(tǒng)。

對于更大型的電除塵器，如雙列雙室四電場，在選用PLC時(shí)，可按上述類似的配置方式選用2套或更多套來實(shí)現(xiàn)。

3 PLC程序設(shè)計(jì)

上述電除塵器低壓控制系統(tǒng)，通常程序設(shè)計(jì)時(shí)，把控制對象按功能分類，分成各個(gè)控制單元：電磁振打控制系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)，電加熱控制系統(tǒng)、開關(guān)量顯示、進(jìn)出口煙溫顯示等。每個(gè)系統(tǒng)分別編好一個(gè)子程序，每臺電除塵器根據(jù)控制的具體對象，分別調(diào)用上述功能的子程序。從而使編程簡單、方便、快速。

4 結(jié) 語

可編程器S7-200 PLC，因性價(jià)比高，編程簡單易學(xué)，有很好的人機(jī)界面，適合電除塵器低壓系統(tǒng)的控制。目前我公司電除塵低壓控制已采用S7-200 PLC作為控制器的產(chǎn)品數(shù)百臺，其中大部分已投入使用，據(jù)用戶反饋，該控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠，故障率極低。所以西門子S7-200 PLC今后在電除塵器低壓控制系統(tǒng)中可繼續(xù)推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

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