智能化的空冷器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

陶洪洋 方璇 許新林

【摘 要】空冷器在化工生產(chǎn)中有著非常重要的比重，我國(guó)對(duì)空冷器的研究起步比較晚，爭(zhēng)對(duì)空冷器自動(dòng)系統(tǒng)的研究更是史無(wú)前例。本文旨在從電氣自控的角度闡述一種全新的空冷器系統(tǒng)。本系統(tǒng)由過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP、可編程邏輯控制器（PLC）、人機(jī)界面及現(xiàn)場(chǎng)溫度傳感器四部分組成，在實(shí)現(xiàn)了智能化的同時(shí)節(jié)約了人力，提高了安全性、穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】智能化;節(jié)能;安全;穩(wěn)定

0 引言

空氣冷卻器是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，橫掠翅片管外，使管內(nèi)高溫工藝流體得到冷卻或冷凝的設(shè)備，簡(jiǎn)稱“空冷器”，也稱“空氣冷卻式換熱器”?？绽淦鲝V泛用于各項(xiàng)工業(yè)中，如電廠發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢熱，也就是低壓缸排汽，要用冷卻水帶走，又如玻璃廠生產(chǎn)過(guò)程中，各種熱工設(shè)備的冷卻，如拉邊機(jī)等也需要用到循環(huán)水，此時(shí)循環(huán)水的冷卻處理就要用到空冷器設(shè)備?？绽淦髟O(shè)備用處如此的廣泛，可見(jiàn)其特有的重要性，本論文就是在研究空冷器使用工藝的同時(shí)，探討一種節(jié)約勞動(dòng)力，同時(shí)提高安全性能的用于空冷器設(shè)備智能啟停的系統(tǒng)。

1 傳統(tǒng)設(shè)備上空冷器配置的電控設(shè)備極其簡(jiǎn)單，只是簡(jiǎn)單地電機(jī)拖動(dòng)。

本設(shè)計(jì)使用STEP7軟件對(duì)已有的s7-300設(shè)備進(jìn)行了實(shí)際組態(tài)，完成了硬件選型，程序塊定義及梯形圖程序編輯及真調(diào)試、下載，使用WINCC FLEXIBLE軟件對(duì)人機(jī)界面KTP600進(jìn)行畫面組態(tài)編輯，采用過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的的智能話、簡(jiǎn)易化，同時(shí)更加的可靠精確。使原先粗獷型的空冷器控制設(shè)備向前邁進(jìn)了一大步。采用到的新技術(shù)有：

1）過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP：過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)通訊總線Profibus DP具有高速低成本，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。PROFIBUS-DP用于設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器通過(guò)高速串行線與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（如熱電阻原件、驅(qū)動(dòng)器等）進(jìn)行通信，大部分?jǐn)?shù)據(jù)交換是周期性的，此外，智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還需要非周期性通信，以進(jìn)行配置、診斷和報(bào)警處理。

2）可編程邏輯控制器（PLC）：S7-300/400？屬于模塊式PLC？，主要由機(jī)架、電源模塊、CPU模塊、接口模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、通信處理器和編程設(shè)備組成。本系統(tǒng)選用的西門子s7-300 PLC，，其性價(jià)比較高，在網(wǎng)絡(luò)中做為整個(gè)系統(tǒng)的主站也是系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。在PLC中，對(duì)本系統(tǒng)的整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行硬件組態(tài)，定義變頻器、人機(jī)界面在網(wǎng)絡(luò)中的地址，用從站的讀、寫程序通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)控制各個(gè)從站。

3）人機(jī)界面：同樣在人機(jī)界面的后方有一Profibus DP接口，將一快速總線連接器插在此Profibus DP接口上。經(jīng)PLC內(nèi)部硬件組態(tài)，使用WINCC FLEXIBLE軟件進(jìn)行畫面編輯下載，通過(guò)Profibus DP網(wǎng)絡(luò)傳送所有控制參數(shù)和速度反饋值。

4）本設(shè)計(jì)中使用的變頻器是西門子MM440，內(nèi)部設(shè)置一個(gè)地址，通過(guò)安裝通訊卡件，可以和西門子S7-300PLC進(jìn)行通訊;介于成本考慮，設(shè)計(jì)中更多的使用了軟啟動(dòng)器，它是一種集軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝備，可實(shí)現(xiàn)在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中無(wú)沖擊而平滑的啟動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來(lái)調(diào)節(jié)啟動(dòng)過(guò)程中的各種參數(shù)，如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等，滿足使用的同時(shí)，最大程度的結(jié)約了成本。

2 設(shè)計(jì)工藝及程序的編寫

人機(jī)界面KTP600上顯示循環(huán)水入水口溫度以及出水口溫度，溫度信號(hào)的采集通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)熱電阻信號(hào)傳給控制室儀表，經(jīng)過(guò)儀表的處理轉(zhuǎn)換進(jìn)入PLC。系統(tǒng)的溫度控制均以出水口的溫度為標(biāo)準(zhǔn)。“停泵溫度”、“開(kāi)泵溫度”、“高溫報(bào)警”、“低溫報(bào)警”可以根據(jù)生產(chǎn)要求在人機(jī)界面KTP600上給定，“復(fù)位”用于報(bào)警消音。若人機(jī)界面KTP600上的溫度與實(shí)際的溫度相差較大時(shí)，可以用畫面上的“出口修正”和“入口修正”來(lái)改變實(shí)際顯示的溫度，出入口溫度的顯示范圍在在程序內(nèi)限制為0到60度。

1）本系統(tǒng)共有12套空冷器裝置，在使用自動(dòng)系統(tǒng)正常情況下，1#-12#空冷器柜體上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)均打到“自動(dòng)”位置，此時(shí)人機(jī)界面KTP600主畫面上相應(yīng)的“x空冷自投”閃爍。此時(shí)按“1#啟動(dòng)”，此時(shí)若“出口溫度”高于“開(kāi)泵溫度”，1#空冷器自動(dòng)啟動(dòng);“1#啟動(dòng)”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開(kāi)泵溫度”，2#空冷器自動(dòng)啟動(dòng)，若此時(shí)“出口溫度”低于“開(kāi)泵溫度”，1#空冷器自動(dòng)停止;“2#啟動(dòng)”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開(kāi)泵溫度”，3#空冷器自動(dòng)啟動(dòng)，若“出口溫度”低于“開(kāi)泵溫度”，2#空冷器自動(dòng)停止;“3#啟動(dòng)”5分鐘后，若“出口溫度”仍高于“開(kāi)泵溫度”，4#空冷器自動(dòng)啟動(dòng)，若“出口溫度”低于“開(kāi)泵溫度”，3#空冷器自動(dòng)停止;或者2#空冷器已停止且1#空冷器仍運(yùn)行5分鐘后，若“出口溫度”低于“開(kāi)泵溫度”，1#空冷器停止;以后各空冷器控制同理。

2）當(dāng)1#-4#空冷器需要手動(dòng)或者有故障情況下，此時(shí)應(yīng)該把1#-4#空冷器打到非“自動(dòng)”檔，5#-12#空冷器打到“自動(dòng)”檔，此時(shí)按“5#啟動(dòng)”，以后動(dòng)作同第1項(xiàng)。

3）若9#空冷器以前需要手動(dòng)或者有故障，此時(shí)應(yīng)該把1#-8#空冷器打到非“自動(dòng)”檔，9#-12#空冷器打到“自動(dòng)”檔，此時(shí)按“9#啟動(dòng)”，以后動(dòng)作同第1項(xiàng)。

當(dāng)出口溫度高于“高溫報(bào)警”或者低于“低溫報(bào)警”3秒后，通過(guò)程序控制輸出蜂鳴報(bào)警，此時(shí)可以按“復(fù)位”消音。

3 總結(jié)

此種空冷器控制方式較老式控制系統(tǒng)邁出了很大的一步，最大化的節(jié)約人力和電能，提高了智能化，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)也保留了老式的手動(dòng)應(yīng)急方案。目前這種空冷器控制系統(tǒng)我們?cè)跒鹾Ｋ{(lán)星玻璃有限公司已經(jīng)推廣使用，得到了業(yè)主的肯定，以后爭(zhēng)取更加的完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.1.

[2]馬洪杰.空冷式散熱器[Z].哈爾濱空調(diào)股份有限公司，2006.

[責(zé)任編輯：張濤]