基于PLC的出焦除尘控制系统的设计设计调查报告

第第1页共1页基于PLC的出焦除尘控制系统的设计设计调查报告一、基于PLC的出焦除尘控制系统的设计设计的调查过程概述近年来，大气污染问题，特别是近期的雾霾越来越成为公众关注和关切的问题，其中烟尘和粉尘是其中的主要污染源，其中烟尘居第四位，而粉尘居第二位[1]。随着国家防治大气污染的力度越来越大，环保除尘设备的应用越来越多。在焦化行业中，对除尘效果的要求也越来越高，如何有效地解决除尘问题越来越受到企业的重视。随着技术的发展和进步，PLC在除尘自动控制系统中的应用越来越广，对基于PLC的除尘自控系统的性能要求越来越高。[2]由于本课题将以焦炉除尘为研究背景，对基于PLC的除尘自控系统设计应用做深入的研究。保护环境、防治污染是全世界关心的重大课题。环保除尘在此领域占有很重要的地位。随着PLC在此领域的广泛应用，对基于PLC的除尘自控系统的性能要求越来越高。基于PLC的除尘自控系统的设计应用的好坏，对除尘的效果、效益起着关键作用。本课题通过对焦炉出焦除尘地面站PLC自动控制系统的实际应用进行研究、对自控系统软、硬件应用进行设计、优化，充分发掘自控系统的潜能。（1）通过全冗余结构提高自控系统的安全可靠度与适用性；（2）上位机监控系统降低操作难度和强度；（3）PLC系统应用软件的优化设计满足现场生产管理的实际需求，提高经济效益、社会效益；（4）PLC系统硬件的优化设计为装置平稳安全运行提高可靠的技术保障；本课题以出焦除尘为例为基于PLC除尘自控系统的深层次应用提供一套具有借鉴意义的技术模式。二、基于PLC的出焦除尘控制系统的设计设计的国内外现状及应用情况大气污染日趋严重，而钢铁行业又是污染较重行业，因此炼焦行业势必需向大型化、自动化和清洁化发展。环保除尘设备的应用将会越来越多，基于PLC的除尘自控系统的应用也会越来越广，对基于PLC的除尘自控系统的性能要求越来越高。焦炉除尘系统的使用将日益广泛。焦虑除尘系统不仅可以对炼焦装煤、出焦等生产中产生的大量有毒有害的烟尘进行全封闭回收，而且无烟无尘操作可有效减少炼焦生产对焦炉周边环境的影响。PLC在我国是在20世纪70年代开始应用，200多台PLC机第一次应用是在宝钢第一期工程中，用于原料厂、钢管制造、高炉等钢铁生产过程，取代了传统的继电器逻辑系统、模拟控制等系统。在各个工业范围都有很大帮助，对焦炉出焦除尘也有广泛应用。安阳钢铁集团在焦化厂焦炉出焦除尘系统中应用PLC，达到了自动控制除尘过程的目的，同时可靠性高、易操作。上位机为IPC-610/486工控机。下位机为Modicon984PLC。PLC系统的投运，环境和社会效益都得到了提高。三钢集团有限责任公司为对2×65孔两座焦炉的装煤、出焦产生的烟尘进行净化，地面除尘系统和筛贮焦系统均采用PLC自动控制技术，实现除尘地面站中央控制室集中监控。控制系统采用Modicon公司的QuantumPLC，系统构成包括一个操作站一个主站和一个远程站。系统采用MB+网络作为主要连接方式，辅助以远程I/0工业控制网络组成一个完整的自动化体系。该系统投人实际生产运行后。系统非常稳定，焦炉的生产作业环境的到了极大的改善。重庆大学的赵小霞以济源金马焦化有限公司的炼焦过程为背景，提出了德国西门子S7-300PLC为核心构造控制系统，依据模糊控制理论，同时对除尘的主设备袋式脉冲除尘器进行了智能控制算法设计，保证了除尘布袋的高效可靠使用，以实现高效可靠除尘的控制。[7]系统实际运行一年有余，确实取得了很好的经济效益和生态效益。大连理工大学的王芳提出了一种计算机加单片机构成的控制系统，系统可以根据焦炉生产的具体情况自动编制推焦计划表，可以实时监控现场生产过程。武汉科技大学的唐守才采用美国艾伦一布拉德利(A-B)公司ControlLogix系统的基本结构，应用在焦化除尘控制系统中，构造了系统总体框架，包括系统硬件结构、软件实施等。建立PLC网络，利用ControlNet形成开放型的两级计算机控制系统。水泥厂粉尘污染已经成为主要的大气污染源之一，这一点在大型火力发电厂尤为突出，一套基于PLC的自动除尘控制系统，实现了除尘系统自动化，达到了除尘目的，并且效率很高。燕山大学的王磊在全面研究鞍钢干熄焦及其除尘系统的工作原理和设备组成的基础上，应用CFD(计算流体力学)软件FLUENT对集气罩内部的气相流场进行了模拟仿真，从气相流线图和速度分布云图中得出流线涡流严重，罩口速度分布不均匀，其直接影响了除尘效果。为除尘设备的设计制造提供了新的可行方案。实践证明，PLC的应用不仅可以提高经济效益和环境效益，对于劳动生产率也显著提高，劳动强度大大下降。三、结论及拟定基于PLC的出焦除尘控制系统的设计的设计思路随着国家新环保政策的实施和公众环保意识的提高，对焦化除尘效果提出了越来越高的要求，如何更好地解决焦化过程中的烟尘污染问题越来越受到焦化厂的重视。本文以某焦化厂焦化生产为研究背景，描述了基于PLC的出焦除尘自控系统的构成，以及确定PLCI/O点的类型和控制模块型号的选用。论文着重介绍了系统的软、硬件设计，过程控制系统的设计以及网络系统的设计过程。设计以S7-400PLC为核心构成控制系统，冗余设计提高了系统的可靠性。论文阐述了系统硬件构成和主要功能。系统软件采用STEP7进行设计，上位机采用SIEMENS的WINCC进行组态，实现了高自动化投入率，提高设备运行的经济性，实现各控制站间数据资源有效联系和共享，为管控一体化打下基础。对系统软件设计、软件构成进行了分析，给出了系统的控制思想和控制系统构成图、软件控制流程图等，给出了监控画面。系统有强大的在线性能检测及事故分析手段和高效、便捷的系统在线维护功能。特别是检修方式的引入与小循环控制的结合，使程序灵活多变，为用户提供了一套好高效、具有竞争力、社会和经济效益好的自动控制系统方案。通过课题的研究，并以出焦除尘为例在现场进行了实际的尝试，取得效果良好，课题具有一定的实用参考价值。在硬件中选用国外知名品牌SIEMENS，采用大型PLCS7-400为控制中心。采用的全冗余结构(电源冗余、中央处理器冗余、分布式I/O冗余)，对系统安全性、稳定性的提高具有关键意义。本系统在工程师站、操作员站和各现场控制器之间采用100Mbit/s工业以太环网，具有速度快，可靠性高的特点。在现场控制站和远程IO之间采用国际/国家标准的PROFIBUS-DP现场总线，速度可达12M。这一层网络采用冗余容错结构，保证了整个系统通讯安全的完整性。检修方式的引用，使程序灵活多变适应各种情况，对现场各种组合的要求都能做到。在主控室就可对所有设备进行操作，减轻劳动负担，可减少岗位提高效益。提高全厂的自动化水平，一些记录、报警、趋势、报表的引用，使管理者不禁现有的生产情况、对以往的情况可调出查阅，便于责、权、利人员间的明确，减少纠纷，提高积极性，促进生产。提高经济效益与社会效益。综上所述，该系统投产以来，生产效率高，经济效益快速增长完全达到用户的要求。完全符合该钢厂技改所提出的，少投入，快产出的技改方针。经过半年多的运行，表明该系统在环保、工作效率、产品质量、经济效益上得到很大提高。参考文献[1]劳有兰，曾文波，宁长红，李彬.基于PLC焦化出焦除尘控制系统的设计[J].广西工学院出版社，2005，(3):73-76.[2]叶清，赵守庭，赵世伟.PLC在焦炉出焦除尘控制系统中的应用[J].基础自动化.2000，7(2):39-41.[3]韦俊，郭龙波，汪光阳.西门子PLC在布袋除尘系统中的应用[J].工业控制计算机.2011，24(2):84-86.[4]才东.PLC在电除尘系统中的应用[J].PLC&FA．2012，3：64-66.[5]舒世刚，王红玉等.PLC在焦炉除尘系统中的应用[J].河南冶金.2001，6(5):23-25.[6]王晓琴，郝志强.焦炉出焦过程中的烟尘治理[J].煤炭科学与技术.2011，39(12):125-127.[7]李巨兵，刘敦亮，岳进.焦炉出焦与筛焦综合除尘技术[J].燃料与化工.2012，43（3）：19-20.[8]廖常初.大中型PLC应用教程[M].北京：机械工业出版社．2008.[9]吕书勇.基于PLC的焦化备煤控制系统的研究与实现[D].重庆大学自动化学院．2006.[10]王兆义.可编程控制器教程[M].北京：机械工业出版社．1992.[11]朱善军.可编程序控制系统原理