■孟永法

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

S7-200 PLC在多轉(zhuǎn)籠除塵機(jī)組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

■孟永法

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，河南鄭州450004〕

一、概述

MCLW-6型多轉(zhuǎn)籠除塵機(jī)組是國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃科研成果，由中華全國(guó)供銷合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所研制，適用于棉花加工、紡織企業(yè)對(duì)含有纖維性粉塵空氣進(jìn)行過(guò)濾，降低含塵氣體排放濃度，并可同時(shí)回收含塵氣體中有用纖維。2014年在南疆塔河種業(yè)4臺(tái)126機(jī)采棉車間的籽棉清理環(huán)節(jié)安裝了4臺(tái)多轉(zhuǎn)籠除塵機(jī)組，機(jī)組采用PLC進(jìn)行控制，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定，使用至今，有效地減少了車間的粉塵排放，取得良好的除塵效果。

二、除塵機(jī)組工作過(guò)程

機(jī)組采用兩級(jí)過(guò)濾除塵，第一級(jí)使用圓盤過(guò)濾器捕集有效纖維，通過(guò)纖維分離器壓緊后回收；第二級(jí)采用多轉(zhuǎn)籠濾塵器捕獲細(xì)微粉塵，通過(guò)布袋集塵器及粉塵壓實(shí)器壓緊后收集。含纖維性粉塵空氣進(jìn)入一級(jí)塵室，一級(jí)圓盤過(guò)濾器阻擋的纖維性雜質(zhì)在一級(jí)風(fēng)機(jī)的作用下被一級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)吸嘴吸除送往纖維分離器壓緊后排出，分離后的空氣返回一級(jí)塵室。透過(guò)一級(jí)圓盤過(guò)濾器的含塵空氣進(jìn)入二級(jí)塵室，二級(jí)轉(zhuǎn)籠長(zhǎng)毛絨濾料阻擋的粉塵在二級(jí)風(fēng)機(jī)的作用下被二級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)吸嘴吸除送往布袋集塵器清灰器振打后落到螺旋輸送機(jī)壓緊后排出，分離后的空氣返回二級(jí)塵室。透過(guò)二級(jí)轉(zhuǎn)籠長(zhǎng)毛絨濾料的空氣已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)自由排放。

每臺(tái)除塵機(jī)組有9個(gè)電機(jī)需要控制，其中一級(jí)有3個(gè)，分別是纖維分離器電機(jī)、一級(jí)風(fēng)機(jī)電機(jī)、一級(jí)吸嘴電機(jī)，二級(jí)有6個(gè)分別是轉(zhuǎn)籠電機(jī)、清灰器電機(jī)、二級(jí)風(fēng)機(jī)、二級(jí)吸嘴、和兩個(gè)螺旋輸送機(jī)電機(jī)。機(jī)組開啟機(jī)組一級(jí)的3個(gè)電機(jī)和二級(jí)2個(gè)螺旋輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)行，二級(jí)其余的電機(jī)按照時(shí)序周期間歇運(yùn)行。

三、控制系統(tǒng)硬件

除塵機(jī)組控制系統(tǒng)上位機(jī)采用MCGS觸摸屏，控制器采用西門子S7-200型PLC，設(shè)備的大部分操作與信息顯示通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)PLC主機(jī)選擇自身I/O點(diǎn)數(shù)較多的CPU-226，CPU-226帶有24個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)和16路數(shù)字量輸出點(diǎn)。根據(jù)系統(tǒng)的輸入點(diǎn)數(shù)，另外選擇兩個(gè)EM221數(shù)字量模一個(gè)4通道模擬量輸入模塊EM231作為擴(kuò)展模，兩個(gè)EM221擴(kuò)展模塊中一個(gè)為8通道輸入，一個(gè)為16通道擴(kuò)展模塊，如圖1所示。

圖1　硬件連接示意圖

除塵機(jī)組的控制系統(tǒng)輸入輸出分配如表1所示。

表1　控制系統(tǒng)輸入輸出分配表

四、控制程序設(shè)計(jì)

在除塵機(jī)組控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)控制對(duì)象與功能不同，編寫手動(dòng)、自動(dòng)、模擬量、故障等幾個(gè)子程序，在程序中調(diào)用各子程序，從而使編程方便、簡(jiǎn)單。PLC程序采用梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行編寫，在控制系統(tǒng)中，觸摸屏主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、手動(dòng)操作參數(shù)設(shè)定與報(bào)警信息設(shè)置等功能，根據(jù)觸摸屏要實(shí)現(xiàn)的功能設(shè)計(jì)相應(yīng)的用戶窗口。

五、重要控制功能的實(shí)現(xiàn)

（一）手動(dòng)/自動(dòng)運(yùn)行功能

系統(tǒng)的手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)通過(guò)PLC在不同狀態(tài)下分別調(diào)用不同的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)選擇開關(guān)打到手動(dòng)檔，程序調(diào)用手動(dòng)子程序，系統(tǒng)進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行模式；當(dāng)選擇開關(guān)打到自動(dòng)檔位，程序調(diào)用自動(dòng)子程序，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式。在手動(dòng)狀態(tài)下，通過(guò)觸摸屏上位機(jī)進(jìn)行手動(dòng)控制，手動(dòng)控制功能主要用于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備調(diào)試和緊急情況下單電機(jī)起停。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)選擇開關(guān)要將自動(dòng)檔位于自動(dòng)，在自動(dòng)狀態(tài)下設(shè)備可遠(yuǎn)程一鍵順序啟停。

圖2　手動(dòng)自動(dòng)框圖與PLC子程序調(diào)用梯形圖

（二）壓力信號(hào)檢測(cè)與處理

模擬量輸入擴(kuò)展模塊EM231具有4路模擬量輸入通道，它可以輸入電壓信號(hào)也可以輸入電流信號(hào)，輸入信號(hào)模式也可通過(guò)撥碼開關(guān)進(jìn)行選擇?？刂葡到y(tǒng)采用兩個(gè)0～2 000 Pa的壓力變送器對(duì)機(jī)組一級(jí)與二級(jí)的風(fēng)壓進(jìn)行檢測(cè)，變送器輸出信號(hào)為4mA～20mA。在S7-200 CPU內(nèi)部，對(duì)于4mA～20mA的信號(hào)，對(duì)應(yīng)的內(nèi)部數(shù)值為6 400～32 000。在PLC“模擬量”子程序中通過(guò)調(diào)用函數(shù)庫(kù)Scaling中的Scale I to命令將模塊內(nèi)部值轉(zhuǎn)化為實(shí)際的壓力值。

圖3　壓力轉(zhuǎn)換梯形圖

圖3中：

Output為換算出實(shí)際值，Input為中間值，Osh為換算結(jié)果的高限，Osl為換算結(jié)果的低限，Ish為換算對(duì)象的高限，Isl為換算對(duì)象的低限。

（三）報(bào)警與運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)

控制系統(tǒng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行多方位的故障檢測(cè)、超壓檢測(cè)及關(guān)鍵部位傳動(dòng)檢測(cè)。控制系統(tǒng)檢測(cè)到報(bào)警信息后，故障開始并閃爍，觸摸屏的報(bào)警滾動(dòng)條會(huì)顯示最新的報(bào)警信息，在報(bào)警記錄中能夠查詢歷史報(bào)警信息。正常運(yùn)行時(shí)，除塵機(jī)組的壓力在一個(gè)正常的范圍內(nèi)，當(dāng)壓力變送器檢測(cè)到的壓力超出設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)便會(huì)報(bào)警?？刂葡到y(tǒng)采用接近開關(guān)對(duì)關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)，以一級(jí)吸嘴傳動(dòng)故障檢測(cè)為例做詳細(xì)說(shuō)明。

圖4　一級(jí)吸嘴傳動(dòng)故障檢測(cè)梯形圖

圖4中I0.5為一級(jí)吸嘴斷路器閉合信號(hào)，Q0.2為一級(jí)吸嘴接觸器吸合信號(hào)，I4.2為檢測(cè)一級(jí)吸嘴運(yùn)行狀態(tài)的接近開關(guān)，T101、T102為接通延時(shí)定時(shí)器。當(dāng)I0.5和Q0.2均有信號(hào)時(shí)，表一級(jí)吸嘴電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)。傳動(dòng)正常狀態(tài)下，I4.2將收到接近開關(guān)發(fā)出的一個(gè)周期小于30 s的脈沖信號(hào)，報(bào)警信號(hào)不能被觸發(fā)。當(dāng)傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，接近開關(guān)長(zhǎng)時(shí)間檢測(cè)不到信號(hào)或者一直處于有信號(hào)的狀態(tài)，當(dāng)這種狀態(tài)持續(xù)超過(guò)30 s后，接通延時(shí)計(jì)時(shí)器將被觸發(fā)，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)內(nèi)部寄存器M2.2發(fā)出一個(gè)報(bào)警信號(hào)。

六、總結(jié)

基于S7-200型PLC的多轉(zhuǎn)籠除塵機(jī)組控制系統(tǒng)有安裝、調(diào)試方便，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功能完善，人機(jī)界面友好等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)近三年的現(xiàn)場(chǎng)使用檢驗(yàn)，該系統(tǒng)保證了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，提高了生產(chǎn)效率。