钢厂布袋除尘自动控制系统
一、概述
袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99％以上，而且其效率比高。电机旋转产生风压，带动烟气流运动，当烟气流通过布袋时其中的颗粒就被截留下来。布袋通过脉冲喷吹的方式进行清理。
二、除尘系统结构和要求
铁合金分公司除尘项目包括的区域有原料倾翻机、液压混料机、机械混料机、翻饼区、放渣区、钛铁筛粉机、成品破碎区、钛铁筛粉\破碎机、加料站、炉筒打结、分料器、反应室门、钛铁加料平台、中频炉、球磨机、氯酸钾破碎机、石灰破碎机、双辊破碎机、颚式破碎机、破碎区域1、破碎区域2等。
现场由两台由变频带动的电机，各负责一部分除尘任务，当有一台变频故障暂时无法工作时，可以打开中间的连通阀门，由一台电机实现所有区域的除尘。
各区域都有运行信号指示，传给PLC的DI。各区域都有独自的风门，风门处于自动状态时由PLC控制其开和关，处于手动状态时由现场控制开和关。当风门打开且对应的电机处于运行状态时就可以对该区域进行除尘了。
各区域风门面积不一样，现在要求打开的风门面积总和和变频器输出频率成一定阶梯关系。并要求各区域开始工作后延时一段才开风门，各区域停止工作后也延时一段才关风门，各区域对应的时间不尽相同。
要求在工作日的每天上午8点开启变频器，每天下午5点半关掉变频，当设备处于自动运行且风门已经打开时对应变频器会自动启动。
在变频柜和PLC柜面板上有系统状态/报警指示灯，报警蜂鸣器、急停按钮、启动/停止按钮等，方便观察和紧急处理。
上位机工程师/操作员站要求能直观、全面地展示整个系统的运行状态，显示参数，实时报警、并能查询历史数据记录和历史报警，还要求能在局域网的其他机器通过IE能浏览工程师站的数据和画面。
三、自控部分硬件和软件选取
1．硬件选择
PLC采用西门子300系列，CPU为314。S7-300是模块化中小型 PLC 系统，它能满足中等性能要求的应用。模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。 当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。314CPU集成一个MPI接口，供编程和与上位机通讯。由于本系统IO模块较多，用到了一对IM365作两组模块之间的桥接。
两组变频器都采用了西门子MM430。MM430传动平稳，是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。它按照专用要求设计，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现专用功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。牢固的EMC设计； 控制信号的快速响应；线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 内置PID控制器； 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块。
2．软件选择
上位机软件选择的是组态软件力控PCAuto网络版。力控软件是一个高度集成化、可视化及具有友好的界面风格的软件，其功能特点如下：
1 动画功能
软件的开发环境具有多种动面功能，使浏览器画面更加的生动形象。
2 图库
集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库；优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”。
3 趋势曲线
实时趋势曲线：能够显示采集来的实时值的当前趋势情况
历史趋势曲线：能够显示数值的历史趋势情况，可能作为查询采集数值的历值的工具，也可以作为分析工具。
4 内部组件
视频组件：进行视频的捕捉和回放；
温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和保温控制；
浏览器组件：可以作为标准的浏览器客户端；
标准WINDOWS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件；
增强的报警组件：集成的报警管理和查询；
X—Y曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询；
幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可进行自由控制；
自由曲线组件：方便的绘制各种曲线和动画连接；
万能报表组件：类EXCEL的报表工具，方便您完成管理报表；
立体棒图组件：直方图的分析工具；
历史追忆组件：可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询；
手机短信组件：简单的手机短信发送组件；
5 报表组件
历史报表，万能报表，内置数据表等多种报表形式。
6 查询功能
7 打印功能
支持多种打印功能主要有：浏览面面整体打印、选择区域打印以及对打印机的在线设置等。
8 与其它数据库系统的数据交换
提供了包括ODBC、OPC、ActiveX控件编程接口在内的多种开放接口。
9 网路发布功能
力控网络版发布后的内容通过IE能在局域网或互联网上进行浏览。
四、控制系统的体系机构
如下图所示，控制系统由变频柜I、变频柜II,PLC柜、上位机组成。
PLC与上位机通过MPI协议通讯，采用了一根西门子的MPI串口适配器，上位机为研华工控机，操作系统为Win2000SP4 Professional,并安装了Step7-V5.3编程软件和力控组态软件。力控软件的驱动程序内置了MPI协议，可直接与PLC通讯。
CPU的DO和AO端子直接与变频器的端子相连，控制变频器的起停以及变频转速给定。
变频器带有485串口，直接与上位机组态软件通讯，把变频器的温度，电流电压等信号传给上位机，让用户直观地了解变频器的工作状态。通讯协议为USS，力控软件中也同样内嵌了USS协议，不需要用户自己另外开发。
五、结束语
本系统中难点主要有两个，一是用户对逻辑连锁和时序要求很高，又要求全部在PLC里编程实现；二是变频器参数调整。
系统正式投入运行至今，一直运转正常，得到了用户的一致好评。
袋式除尘器很久以前就已广泛应用于各个工业部门中，用以捕集非粘结非纤维性的工业粉尘和挥发物，捕获粉尘微粒可达0.1微米。袋式除尘器具有很高的净化效率，就是捕集细微的粉尘效率也可达99％以上，而且其效率比高。电机旋转产生风压，带动烟气流运动，当烟气流通过布袋时其中的颗粒就被截留下来。布袋通过脉冲喷吹的方式进行清理。
二、除尘系统结构和要求
铁合金分公司除尘项目包括的区域有原料倾翻机、液压混料机、机械混料机、翻饼区、放渣区、钛铁筛粉机、成品破碎区、钛铁筛粉\破碎机、加料站、炉筒打结、分料器、反应室门、钛铁加料平台、中频炉、球磨机、氯酸钾破碎机、石灰破碎机、双辊破碎机、颚式破碎机、破碎区域1、破碎区域2等。
现场由两台由变频带动的电机，各负责一部分除尘任务，当有一台变频故障暂时无法工作时，可以打开中间的连通阀门，由一台电机实现所有区域的除尘。
各区域都有运行信号指示，传给PLC的DI。各区域都有独自的风门，风门处于自动状态时由PLC控制其开和关，处于手动状态时由现场控制开和关。当风门打开且对应的电机处于运行状态时就可以对该区域进行除尘了。
各区域风门面积不一样，现在要求打开的风门面积总和和变频器输出频率成一定阶梯关系。并要求各区域开始工作后延时一段才开风门，各区域停止工作后也延时一段才关风门，各区域对应的时间不尽相同。
要求在工作日的每天上午8点开启变频器，每天下午5点半关掉变频，当设备处于自动运行且风门已经打开时对应变频器会自动启动。
在变频柜和PLC柜面板上有系统状态/报警指示灯，报警蜂鸣器、急停按钮、启动/停止按钮等，方便观察和紧急处理。
上位机工程师/操作员站要求能直观、全面地展示整个系统的运行状态，显示参数，实时报警、并能查询历史数据记录和历史报警，还要求能在局域网的其他机器通过IE能浏览工程师站的数据和画面。
三、自控部分硬件和软件选取
1．硬件选择
PLC采用西门子300系列，CPU为314。S7-300是模块化中小型 PLC 系统，它能满足中等性能要求的应用。模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案。多种的性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，使用户可以完全根据实际应用选择合适的模块。 当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC进行扩展。314CPU集成一个MPI接口，供编程和与上位机通讯。由于本系统IO模块较多，用到了一对IM365作两组模块之间的桥接。
两组变频器都采用了西门子MM430。MM430传动平稳，是全新一代标准变频器中的风机和泵类变转矩负载专家。功率范围7.5kW至250kW。它按照专用要求设计，具有高度可靠性和灵活性。控制软件可以实现专用功能：多泵切换、手动/自动切换、旁路功能、断带及缺水检测、节能运行方式等。牢固的EMC设计； 控制信号的快速响应；线性v/f控制，并带有增强电机动态响应和控制特性的磁通电流控制（FCC），多点 v/f控制； 内置PID控制器； 快速电流限制，防止运行中不应有的跳闸； 数字量输入6个，模拟量输入2个，模拟量输出2个，继电器输出3个； 具有15个固定频率，4个跳转频率，可编程； 采用BiCo技术，实现I/O端口自由连接； 集成RS485通讯接口，可选PROFIBUS-DP通讯模块。
2．软件选择
上位机软件选择的是组态软件力控PCAuto网络版。力控软件是一个高度集成化、可视化及具有友好的界面风格的软件，其功能特点如下：
1 动画功能
软件的开发环境具有多种动面功能，使浏览器画面更加的生动形象。
2 图库
集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库；优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”。
3 趋势曲线
实时趋势曲线：能够显示采集来的实时值的当前趋势情况
历史趋势曲线：能够显示数值的历史趋势情况，可能作为查询采集数值的历值的工具，也可以作为分析工具。
4 内部组件
视频组件：进行视频的捕捉和回放；
温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和保温控制；
浏览器组件：可以作为标准的浏览器客户端；
标准WINDOWS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件；
增强的报警组件：集成的报警管理和查询；
X—Y曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询；
幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可进行自由控制；
自由曲线组件：方便的绘制各种曲线和动画连接；
万能报表组件：类EXCEL的报表工具，方便您完成管理报表；
立体棒图组件：直方图的分析工具；
历史追忆组件：可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询；
手机短信组件：简单的手机短信发送组件；
5 报表组件
历史报表，万能报表，内置数据表等多种报表形式。
6 查询功能
7 打印功能
支持多种打印功能主要有：浏览面面整体打印、选择区域打印以及对打印机的在线设置等。
8 与其它数据库系统的数据交换
提供了包括ODBC、OPC、ActiveX控件编程接口在内的多种开放接口。
9 网路发布功能
力控网络版发布后的内容通过IE能在局域网或互联网上进行浏览。
四、控制系统的体系机构
如下图所示，控制系统由变频柜I、变频柜II,PLC柜、上位机组成。
PLC与上位机通过MPI协议通讯，采用了一根西门子的MPI串口适配器，上位机为研华工控机，操作系统为Win2000SP4 Professional,并安装了Step7-V5.3编程软件和力控组态软件。力控软件的驱动程序内置了MPI协议，可直接与PLC通讯。
CPU的DO和AO端子直接与变频器的端子相连，控制变频器的起停以及变频转速给定。
变频器带有485串口，直接与上位机组态软件通讯，把变频器的温度，电流电压等信号传给上位机，让用户直观地了解变频器的工作状态。通讯协议为USS，力控软件中也同样内嵌了USS协议，不需要用户自己另外开发。
五、结束语
本系统中难点主要有两个，一是用户对逻辑连锁和时序要求很高，又要求全部在PLC里编程实现；二是变频器参数调整。
系统正式投入运行至今，一直运转正常，得到了用户的一致好评。
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