基于三菱PLC的RDF自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

周李波

摘 要：垃圾衍生燃料在垃圾能量領(lǐng)域?qū)儆谝环N新型的方法，目前得到了迅速的發(fā)展，并且已經(jīng)走向了大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用當(dāng)中。文章提出了一種基于三菱PLC的RDF生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，并進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于該系統(tǒng)生產(chǎn)線來說，其采用的包括主要起到監(jiān)控作用的上位機(jī)、起到通訊功能的PLC以及集中控制等部分。通過實(shí)際生產(chǎn)，可以得到該自動(dòng)控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)，可以很好地滿足各項(xiàng)控制要求，具有較好的使用前景。

關(guān)鍵詞：垃圾衍生燃料；PLC；自動(dòng)生產(chǎn)線；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）06-0101-02

Abstract： Garbage derived fuel is a new method in the field of garbage energy. It has been developed rapidly and has been applied to large-scale industrialization. In this paper， a RDF production line control system based on Mitsubishi PLC is proposed and applied in practice. For the production line of the system， it uses the main monitoring role of the host computer， as well as the communication function of the PLC and centralized control and so on. Through the actual production， it is known that the design of the automatic control system is reasonable， can well meet the control requirements， and has a better prospect for use.

Keywords： garbage derived fuel； PLC； automatic production line； control system

1 概述

1.1 研究背景

目前來說，國(guó)家的經(jīng)濟(jì)以及人們對(duì)于物質(zhì)的需求越來越高，而且每個(gè)城市的城市化進(jìn)行也越來越迅速，這種情況下，每天處理的垃圾能夠達(dá)到20多萬噸，而以各種方式達(dá)到的無害化處理能夠達(dá)到每天23.5萬噸，總共在我國(guó)有超過一半的垃圾可以進(jìn)行無害化的處理。

而對(duì)于生活垃圾來說，其既屬于環(huán)保學(xué)科又屬于能源學(xué)科，受到了人們的廣泛重視而焚燒垃圾則可以對(duì)垃圾能源進(jìn)行最大程度的利用。但是，這種情況下，也為環(huán)境帶來了很大的危害，因?yàn)榉贌龝?huì)帶來二次污染，不能夠使垃圾有效利用，因此，出現(xiàn)了一門新的學(xué)科，也就是垃圾衍生燃料，目前來說，該種處理方式已經(jīng)逐漸走進(jìn)了人們的生活。

1.2 研究目的及意義

本文主要研究對(duì)于生活垃圾的無害化處理，而且力求在使社會(huì)、環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)和諧的情況下處理生活垃圾，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與處理垃圾的方式相適應(yīng)。本文提出了一種對(duì)于垃圾衍生燃料進(jìn)行生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)，對(duì)于該系統(tǒng)來說，可以對(duì)集工控機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制，具有出現(xiàn)故障能夠急停的功能。此外，該系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了很多次的調(diào)試，可以滿足控制要求，并且生產(chǎn)線有很高的經(jīng)濟(jì)效益和前景。

1.3 研究現(xiàn)狀

在國(guó)外，很久以前就對(duì)RDF進(jìn)行了研究，而且在美國(guó)等國(guó)家該技術(shù)已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，甚至走向了商業(yè)化。在世界上能夠使用RDF進(jìn)行發(fā)電的第一個(gè)國(guó)家是美國(guó)，而且有30多座發(fā)電站，在所有垃圾發(fā)電站中占了超過五分之一。美國(guó)的某RDF工廠，能夠?qū)⒊^兩千噸的生活垃圾制作成垃圾衍生燃料，之后進(jìn)行發(fā)電。而日本則是在1990年左右研究RDF技術(shù)，并且有了很好的效果，最近幾年有超過十家公司投入資金在RDF中，并且對(duì)RDF資源進(jìn)行了研究以及開發(fā)。在我國(guó)，最早是在2004年，在上海寶山神工生活廢物綜合處理廠首先安裝了RDF生產(chǎn)線。

2 垃圾衍生燃料RDF、熱值

所謂垃圾衍生燃料，就是通過對(duì)可燃性垃圾進(jìn)行相應(yīng)處理使其變成可燃性的燃料。對(duì)于RDF燃料來說，其可以在常溫的條件下儲(chǔ)存8個(gè)月左右，而且不發(fā)生腐爛。這種情況下，就可以對(duì)一些垃圾進(jìn)行存儲(chǔ)，使鍋爐不至于停運(yùn)，同時(shí)在旺季垃圾的產(chǎn)生會(huì)產(chǎn)生高峰的狀態(tài)，也可以對(duì)該種問題進(jìn)行解決。對(duì)于該種燃料來說，可以進(jìn)行單獨(dú)的燃燒，也可以與燃油等燃料進(jìn)行混合燃燒。

對(duì)于RDF燃料來說，其制作的方法如下：對(duì)垃圾進(jìn)行磁選，將金屬、玻璃、砂土等不燃物去除，將容易干燥的部分運(yùn)輸?shù)胶娓蓹C(jī)，垃圾之后會(huì)從烘干機(jī)中滾落下來。將這種物料放入進(jìn)行第二次破碎的機(jī)器，將物料變成很多小顆粒，之后在其中加入硫、氯等固態(tài)物質(zhì)，一起加入到成型機(jī)中。而這時(shí)的成型機(jī)就會(huì)制造出RDF，最后再次成型處理。

3 RDF自動(dòng)生產(chǎn)線工藝流程

本文中的RDF自動(dòng)生產(chǎn)線可以將生活垃圾進(jìn)行分類選擇之后對(duì)其進(jìn)行綜合處理，或者單獨(dú)處理。在該生產(chǎn)線中，主要設(shè)備有給料機(jī)、進(jìn)行一次、二次的破碎機(jī)、成型機(jī)、混料機(jī)以及皮帶等。物料會(huì)在給料機(jī)中對(duì)物料進(jìn)行粗略的破碎處理，之后將該物料從二號(hào)皮帶送到二次破碎機(jī)，之后在將其混入混料機(jī)，使其與粉煤等進(jìn)行混合，之后將其通過三號(hào)皮帶機(jī)送入成型機(jī)成型，成型后的物料落入中轉(zhuǎn)料斗。其工藝流程如圖1所示。

4 RDF自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

4.1 生產(chǎn)線控制要求

（1）在該生產(chǎn)線中，使用了很多電機(jī)，而為了能夠?qū)?dòng)過程對(duì)電源的沖擊力降到最低，生產(chǎn)線中的每個(gè)設(shè)備也應(yīng)該沿著物料流動(dòng)的方向進(jìn)行順序啟動(dòng)，而且每臺(tái)設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)也應(yīng)該有一定的時(shí)間間隔。（2）在整個(gè)過程中，應(yīng)該保證停機(jī)時(shí)設(shè)備上不應(yīng)該有存料，而且整個(gè)停機(jī)過程順序應(yīng)該與物料流動(dòng)的方向相同，這時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行停機(jī)時(shí)間間隔的設(shè)定。（3）整個(gè)過程中還應(yīng)該對(duì)故障急停進(jìn)行設(shè)置。在整個(gè)過程中，生產(chǎn)線隨時(shí)都可能出現(xiàn)緊急故障，因此在每個(gè)設(shè)備上都應(yīng)該設(shè)置急停按鈕，而急停按鈕也應(yīng)該沿著皮帶的方向設(shè)置。（4）運(yùn)行方式。在設(shè)置過程中，還應(yīng)該對(duì)運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)定，擺闊自動(dòng)以及手動(dòng)方式。（5）聯(lián)鎖和互鎖。在生產(chǎn)線中，每個(gè)部分都相互關(guān)聯(lián)，而且在各部分的工作中。對(duì)于生產(chǎn)線機(jī)構(gòu)來說，其包含了很多中工作狀態(tài)，而且不能夠同時(shí)工作，所以還用改存在自鎖裝置，比如選擇自動(dòng)或者手動(dòng)模式。（6）工控機(jī)監(jiān)視。在上位工控機(jī)既可以實(shí)時(shí)察看各設(shè)備的工作情況，也可以遠(yuǎn)程啟動(dòng)或停止整條生產(chǎn)線。

4.2 硬件設(shè)計(jì)

對(duì)于可編程控制器來說，其采用的是可以對(duì)其進(jìn)行編程的存儲(chǔ)器，主要可以進(jìn)行程序的儲(chǔ)存、執(zhí)行邏輯的運(yùn)算、對(duì)順序進(jìn)行控制以及定時(shí)、技術(shù)等操作指令。但是對(duì)于PLC來說，其十分不容易進(jìn)行人機(jī)對(duì)話以及故障的判斷，并且不能夠十分直觀地進(jìn)行顯示，這種情況下，就應(yīng)該使用工控計(jì)算機(jī)進(jìn)行配合，之后一起組成一個(gè)更加優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。在本設(shè)計(jì)中，采用的I/O點(diǎn)數(shù)量以及對(duì)系統(tǒng)的控制需要等選用的都是三菱公司生產(chǎn)的FX-3U-32MR型PLC，之后通過FX3U-232-BDRS232串行通信擴(kuò)展板與上位工控機(jī)進(jìn)行通信。如圖2所示。

4.3 上位工控機(jī)軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于MCGS來說，其屬于北京的一款組態(tài)軟件，界面友好且具有強(qiáng)大的內(nèi)部功能，可以對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)充，此外在用戶的使用以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方面都屬于我國(guó)領(lǐng)先的水平。在本設(shè)計(jì)中，上位工控機(jī)使用的是MCGS軟件進(jìn)行組態(tài)，可以對(duì)生產(chǎn)線的狀態(tài)通過工控機(jī)進(jìn)行顯示，之后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程的控制，包括啟動(dòng)、停止以及急停等。

4.4 PLC程序設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，使用的PLC屬于三菱系列，所以對(duì)于編程軟件應(yīng)該選擇GXworks2。GXwork2為三菱PLC編程軟件GXDeveloper的新版本替代編程軟件。PLC程序?qū)崿F(xiàn)的功能為：（1）如果RDF生產(chǎn)線選擇的開關(guān)處于自動(dòng)狀態(tài)，那么就可以通過控制主控制柜上的開關(guān)以及上位工控機(jī)的開關(guān)對(duì)生產(chǎn)線的啟動(dòng)或者停止進(jìn)行控制。而對(duì)于處于主控制柜以及上位機(jī)的手動(dòng)安丘不可以進(jìn)行使用。（2）如果RDF生產(chǎn)線的主控制柜開關(guān)處于手動(dòng)狀態(tài)，則可以通過使用主控制柜以及上位工控機(jī)進(jìn)行手動(dòng)啟動(dòng)或者停止，但是這時(shí)兩處的自動(dòng)按鈕不能進(jìn)行使用。

5 結(jié)束語

本文主要介紹了一種RDF自動(dòng)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，經(jīng)過一系列的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)最后所設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠良好運(yùn)行，并且系統(tǒng)的每項(xiàng)要求均達(dá)到了要求，該套系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)垃圾衍生化生產(chǎn)，可以投入使用。

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