涂 豪

（江銅貴溪冶煉廠，江西鷹潭 335400）

布袋系統(tǒng)是冶煉工藝中使用非常廣泛的一種控制系統(tǒng)。C 煙塵布袋主要是過(guò)濾來(lái)自鍋爐的含塵氣體，在閃速爐生產(chǎn)工藝當(dāng)中尤為重要。傳統(tǒng)的C 煙塵布袋控制系統(tǒng)采用的繼電器式控制方式工作線路復(fù)雜、電纜排布凌亂，需使用大量電氣元器件，工作時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)故障，且故障診斷與排除困難。除此之外，傳統(tǒng)的C 煙塵布袋控制系統(tǒng)還存在接線復(fù)雜、功能單一、靈活性差、觸點(diǎn)易被電弧燒壞從而導(dǎo)致接觸不良等問(wèn)題。為了提高控制的可靠性、增強(qiáng)抗干擾能力，方便使用，亟須對(duì)這些傳統(tǒng)控制技術(shù)進(jìn)行改造。

近年來(lái)，可編程序控制器發(fā)展迅速，其功能強(qiáng)大、安全穩(wěn)定、使用可靠、修改靈活，能大幅提高企業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化程度。本文擬采用PLC 先進(jìn)技術(shù)對(duì)C煙塵布袋控制線路、控制方式進(jìn)行升級(jí)改造，充分利用PLC 的諸多優(yōu)點(diǎn)提高 C 煙塵布袋控制自動(dòng)化程度和可靠性。

1 工藝流程分析

布袋系統(tǒng)主要由脈沖閥、振動(dòng)器、物料計(jì)、回轉(zhuǎn)閥、卸灰閥和螺旋輸灰機(jī)組成。具體流程為：冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的含塵煙氣從入口進(jìn)入，經(jīng)布袋收塵，將其中雜質(zhì)吸收后，通過(guò)C 風(fēng)機(jī)排出至煙囪。而布袋內(nèi)的雜質(zhì)在達(dá)到一定料位時(shí)，料位計(jì)檢測(cè)后發(fā)出信號(hào)，尾端卸灰閥開啟，5 s 后螺旋輸灰機(jī)開啟，5 s 后回轉(zhuǎn)閥運(yùn)行，再過(guò)5 s 后倉(cāng)壁振動(dòng)器運(yùn)行；同時(shí)，頂上布袋反吹電磁閥在得到螺旋輸送機(jī)運(yùn)行信號(hào)后，每個(gè)電磁閥按8 s 動(dòng)作1 次的規(guī)律依次反吹。布袋內(nèi)的灰塵通過(guò)回轉(zhuǎn)閥排至螺旋輸送機(jī)上，再由螺旋輸送機(jī)運(yùn)至卸灰閥后，轉(zhuǎn)移至其他地方。C 煙塵150 m2除塵器過(guò)程檢測(cè)控制流程見圖1。

圖1 C 煙塵150 m2 除塵器過(guò)程檢測(cè)控制流程

2 PLC 控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

PLC 是以微處理器為核心，融合多種技術(shù)的自動(dòng)化控制裝置[1]。其主要由中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、輸入輸出單元（I/O）、電源和編程器等部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 PLC 基本結(jié)構(gòu)

PLC 的基本特點(diǎn)：1）功能豐富 。PLC 的指令系統(tǒng)能進(jìn)行巨大的信息處理，其內(nèi)部系統(tǒng)能儲(chǔ)存豐富的信息。它的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)種類多、數(shù)量大。輸入、輸出繼電器可以進(jìn)行大規(guī)模的信息交換，從而實(shí)現(xiàn)精細(xì)的控制。其內(nèi)部其他的一些繼電器，數(shù)目則更加龐大。2）使用方便。利用PLC 完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的控制非常便利，這是由于傳統(tǒng)的邏輯建立主要依靠硬接線，而PLC 的邏輯卻是建立在程序的基礎(chǔ)上的。另外，PLC 的硬件已集成為各種微小型的模塊，并且這些小型化的模塊一般都是已經(jīng)配套好的。PLC 作為高度集后以后的產(chǎn)物，從軟件方面來(lái)說(shuō)，它的程序可編、容易編；從硬件方面考慮，它的配置可變、易變[2]。3）工作可靠。使用PLC 編程設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是安全、可靠的。(1) 在硬件方面，PLC 使用數(shù)量不多的高度集成無(wú)觸點(diǎn)器件;采用三取一的設(shè)計(jì)，電源模塊、I/O 模塊、CPU 都冗余或其中的部分冗余，確保了其可靠性[3]。（2）軟件方面，PLC 采用的是循環(huán)掃描的工作方式，確保系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)，提高了可靠性。PLC 系統(tǒng)設(shè)置有運(yùn)行監(jiān)控程序，一旦運(yùn)行發(fā)生故障出現(xiàn)超時(shí)（一般不超過(guò)100 ms）就會(huì)報(bào)警；若嚴(yán)重超時(shí)，還可使PLC 停止工作。用戶則可以根據(jù)報(bào)警發(fā)出的信號(hào)來(lái)分析問(wèn)題，從而采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。若沒有超時(shí)，則再?gòu)念^進(jìn)行掃描，周而復(fù)始，確保PLC正常工作。即使偶爾系統(tǒng)出了故障，平均修復(fù)的時(shí)間也很短，只需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾分鐘即可。4）經(jīng)濟(jì)合算。雖然購(gòu)買首套PLC 元器件花費(fèi)大些，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，使用PLC 的性價(jià)比更高。

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中PLC 以實(shí)現(xiàn)的功能包括：1）開關(guān)量的邏輯控制，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開關(guān)量控制、邏輯組合控制等。2）運(yùn)動(dòng)控制，通過(guò)PLC 使用專門的指令或控制模塊，使順序控制和運(yùn)動(dòng)控制有機(jī)結(jié)合到一起。

3 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC 的選型

西門子S7 系列PLC 占用空間小、運(yùn)行快、模塊標(biāo)準(zhǔn)化且具有一定網(wǎng)絡(luò)通信功能，可靠性較高。S7系列PLC 可分為微型簡(jiǎn)易PLC(如 S7-200)，一般小規(guī)模范圍內(nèi)使用的PLC（如S7-300）和對(duì)性能要求相對(duì)較高的PLC（如S7-400）等。

C 煙塵布袋控制系統(tǒng)有輸入信號(hào)共13 個(gè)，輸出信號(hào)23 個(gè)。綜合輸入/輸出信號(hào)的數(shù)量、類型以及控制模塊要求，同時(shí)考慮到維修、價(jià)格、使用等其他因素，本設(shè)計(jì)決定采用S7-200 系列PLC 進(jìn)行系統(tǒng)控制，并采用 S7-200 CPU224 214-1BD33-0X24 型CPU，及 EM222 222-1HH32 型擴(kuò)展模塊。S7-200 系列PLC CPU 基本單元和擴(kuò)展單元I/O 點(diǎn)數(shù)見表1、表2。PLC 接線原理示意見圖3。

表1 S7-200 系列PLC 中CPU 的基本單元

表2 S7-200 系列PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)

3.2 PLC 控制系統(tǒng)仿真結(jié)果

從仿真結(jié)果的運(yùn)行來(lái)看，改造后的控制系統(tǒng)能夠完成原有控制系統(tǒng)的所有功能，并且具備了維修簡(jiǎn)單、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，使各個(gè)控制部分達(dá)到了協(xié)調(diào)統(tǒng)一，極大地簡(jiǎn)化了原控制線路，減少了所需元器件數(shù)量，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

圖3 C 煙塵150 m2 除塵器現(xiàn)場(chǎng)控制箱PLC 模塊

4 結(jié)論

本次設(shè)計(jì)選擇采用S7-200 系列PLC 對(duì)C 煙塵布袋的控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，取消了原控制系統(tǒng)中的時(shí)間繼電器、中間繼電器等器件，改善了原先布袋操作復(fù)雜、工作方式繁瑣且不易維修等缺陷，提高了布袋收塵的可操作性、靈動(dòng)性和可靠性，還降低了收塵成本，使收塵的性價(jià)比大大提高。