化工儀器網(wǎng)
詳細(xì)介紹
西門(mén)子6ES7511-1CK00-0AB0*的業(yè)務(wù)范圍主要致力于國(guó)內(nèi)外環(huán)保產(chǎn)業(yè)的BOT 模式建設(shè)投資，主要包括城市生活垃圾（工業(yè)危險(xiǎn)廢物）焚燒發(fā)電廠,、城市醫(yī)療垃圾,、城市污水處理廠的投資建設(shè)，公司下屬電氣自控工程技術(shù)部,，主要從事項(xiàng)目整套電氣和自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),、選型和編程調(diào)試工作；從“深圳市醫(yī)療廢物處置中心”項(xiàng)目設(shè)計(jì)使用S7-300軟冗余系統(tǒng)作為主控制系統(tǒng),；醫(yī)療垃圾處理項(xiàng)目作為我國(guó)近幾年來(lái)的重點(diǎn)項(xiàng)目,，國(guó)家環(huán)保總局非常重視,，對(duì)主體設(shè)備和自控系統(tǒng)的要求也非常高,。
2.本系統(tǒng)主要是通過(guò)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)煙氣溫度和壓力，通過(guò)控制調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī),、水泵以及加藥裝置的頻率和控制開(kāi)關(guān),，從而達(dá)到控制煙氣溫度和含量的目的,；通過(guò)西門(mén)子S7-300系列PLC通過(guò)采集和控制模塊對(duì)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行采集和控制，并把信號(hào)通過(guò)底版總線與CPU處理器傳輸,，由CPU處理器完成處理后,，再通過(guò)以太網(wǎng)與工控機(jī)連接；本系統(tǒng)有兩套*獨(dú)立的CPU處理系統(tǒng),，通過(guò)IM153-2 分別與遠(yuǎn)程的I/O模塊通過(guò)PROFIBUS總線通訊,，當(dāng)一套發(fā)生故障時(shí)，備用系統(tǒng)自動(dòng)投入運(yùn)行,；
當(dāng)PLC把數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)后,，通過(guò)組態(tài)軟件進(jìn)行編程和組態(tài),，把數(shù)據(jù)顯示在屏幕上,，并在屏幕上制作操作開(kāi)關(guān)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；并同時(shí)自動(dòng)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為OPC的數(shù)據(jù)傳輸格式,，把需要顯示的數(shù)據(jù)傳送給模擬屏,。
3.工廠外貌圖片
二、系統(tǒng)介紹
1. 項(xiàng)目簡(jiǎn)單工藝主要針對(duì)城市醫(yī)療垃圾進(jìn)行處理,，醫(yī)療垃圾收運(yùn)后運(yùn)到處置中心進(jìn)行焚燒處理,，垃圾首先進(jìn)入焚燒爐和二燃室進(jìn)行配風(fēng)焚燒，焚燒后的煙氣通過(guò)鍋爐進(jìn)行降溫,、除酸噴霧塔和布袋除塵器進(jìn)行除酸和除塵,，然后通過(guò)35米煙囪直接排放；鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電或其它用途,，本自控系統(tǒng)主要控制垃圾燃燒后產(chǎn)生的煙氣溫度和煙氣成本含量,，保證減少二次污染。
2. 本項(xiàng)目主要使用西門(mén)子公司的SIMATIC S7-300系列PLC,，模塊選型如下：
中央處理器模塊 CPU315-2DP 6ES7315-2AG10-0AB0 2塊,，工作存儲(chǔ)器128KB；
電源模塊6ES7307-1EA00-0AA0 2塊給CPU供電,；
通訊模塊6GK7343-1EX20-0xE0 2塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊并進(jìn)行兩個(gè)CPU之間的冗余通訊,；
接口模塊6ES7153-2AA02-0xB0 2塊進(jìn)行PROFIBUS遠(yuǎn)程I/O通訊和系統(tǒng)冗余通訊；
電源模塊6EP1333-2AA00 2塊給ET200供電,；
DI數(shù)字量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0 5塊 采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)及故障狀態(tài),；
DO數(shù)字量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0 3塊控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停；
AI模擬量輸入模塊6ES7331-7KF02-0AB0 2塊采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的壓力,、流量,、煙氣成分含量以及風(fēng)機(jī)和加藥泵的頻率信號(hào)；
TC熱電偶輸入模塊6ES7331-7PF10-0AB02塊 采集1000度以上的煙氣和蒸汽溫度信號(hào),；
RTD熱電阻輸入模塊6ES7331-7PF00-西門(mén)子6ES7511-1CK00-0AB0*0AB02塊采集1000度以下的煙氣和蒸汽溫度信號(hào)
AO模擬量輸出模塊6ES7332-5HF00-0AB02塊通過(guò)程序的PID自動(dòng)調(diào)節(jié)控制風(fēng)機(jī)和加藥裝置的頻率,；
三,、控制系統(tǒng)構(gòu)成
1．本項(xiàng)目的硬件設(shè)備主要分為三個(gè)大部分：PLC部分、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及模擬屏部分,，主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)涫浇Y(jié)構(gòu),，現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備采集數(shù)據(jù)連接到PLC的輸入模塊、并接收PLC的命令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié),；PLC接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)并傳誦計(jì)算機(jī)下達(dá)的控制命令,，并內(nèi)部通過(guò)強(qiáng)大的內(nèi)部運(yùn)算國(guó)內(nèi)進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié)，具體組成和選型依據(jù)如下：
PLC 選用西門(mén)子的S7-300系列PLC,，設(shè)計(jì)為軟冗余系統(tǒng),，PLC本體與遠(yuǎn)程I/O通訊為PROFIBUS 協(xié)議的串口通訊，PLC與計(jì)算機(jī)采用以太網(wǎng),，并以以太網(wǎng)作為冗余網(wǎng)絡(luò),；中控室計(jì)劃設(shè)計(jì)為兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)模擬屏等設(shè)備，與計(jì)算機(jī)的通訊采用RS232直接串口通訊,，軟件選用WINCC.0組態(tài)軟件,。
現(xiàn)場(chǎng)采集和顯示控制設(shè)備，基本選用國(guó)產(chǎn)元件,，一般選用的測(cè)量1200度以上的溫度S分度熱電偶,，1200度以下500度以上用S分度熱電偶，500度以下用PT100熱電阻測(cè)量,，直接與相應(yīng)的PLC模塊連接,，不需要任何的變送器元件；壓力選用壓力差壓變送器把壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送到AI模塊,；電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻器調(diào)節(jié),，頻率信號(hào)通過(guò)AI 模塊輸入，頻率的設(shè)定通過(guò)AO 模塊輸出4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行控制,，啟?？刂仆ㄟ^(guò)DO模塊控制，設(shè)備狀態(tài)信號(hào)通過(guò)DI模塊輸入,。
2．附加系統(tǒng)設(shè)備主要有變頻器,、壓力變送器、溫度傳感器,、智能儀表和控制繼電器等,，大部分設(shè)備與PLC之間全部采用硬連接，硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：
3.多種方案的比較
過(guò)于系統(tǒng)選型方案的比較,，由于以前工程的冗余控制系統(tǒng)一直使用國(guó)內(nèi)的DCS系統(tǒng)或者PLC的硬冗余系統(tǒng),，但從使用效果以及造價(jià)成本方面考慮，國(guó)外DCS系統(tǒng)價(jià)格非常昂貴,，國(guó)內(nèi)DCS系統(tǒng)又不是特別穩(wěn)定,；用PLC硬冗余系統(tǒng)也存在價(jià)格比較貴的原因,；通過(guò)比較，決定用價(jià)格相對(duì)便宜而性能又比較穩(wěn)定的西門(mén)子軟冗余系統(tǒng)嘗試使用,。
四,、控制系統(tǒng)完成功能
1．本系統(tǒng)的主要工作分以下幾個(gè)方面：
? 軟冗余功能的完成
軟件冗余是西門(mén)子公司實(shí)現(xiàn)冗余功能的一種低成本解決方案,可以應(yīng)用于對(duì)主備系統(tǒng)切換時(shí)間要求不高的控制系統(tǒng)中，節(jié)約成本,。但在垃圾焚燒項(xiàng)目中對(duì)設(shè)備的控制要求非常嚴(yán)格,，也就是說(shuō)控制設(shè)備在冗余切換中不能斷開(kāi)，所以本人根據(jù)西門(mén)子公司的軟冗余手冊(cè)進(jìn)行調(diào)試和編程,，后效果非常好,，不會(huì)出現(xiàn)切換設(shè)備中斷的現(xiàn)象，所以給下面的工作帶來(lái)了巨大信心,，具體調(diào)試過(guò)程在西門(mén)子的“軟冗余文章”全部有描述,，在此不做過(guò)多的描述。
?控制功能的完成
本系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能主要分以下幾個(gè)部分：
一次風(fēng)機(jī),、二次風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制
在本系統(tǒng)中,，焚燒系統(tǒng)的焚燒爐體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、加料電機(jī)的轉(zhuǎn)速,、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率全部聯(lián)動(dòng)控制,；當(dāng)引風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后,，一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)才能開(kāi)啟,，根據(jù)溫度和煙氣的氧氣含量控制爐體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度,、加料電機(jī)的轉(zhuǎn)速、一次風(fēng)機(jī),、二次風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)行調(diào)速控制,，直接利用STEP 7的PID 模塊，直接可通過(guò)DB 模塊直接設(shè)定設(shè)定值以及積分時(shí)間,，非常簡(jiǎn)便,；一燃室的煙氣溫度控制到850度，二燃室的煙氣溫度控制到1200度,，使之不產(chǎn)生二惡英,；一燃室溫度過(guò)高時(shí)增大進(jìn)料電機(jī)速度，同時(shí)減小一次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,，同時(shí)要保證煙氣的氧氣含量在19-21之間,，反之亦然；二燃室溫度過(guò)高時(shí)增減小一次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,，同時(shí)增加二次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,，同時(shí)要保證煙氣的氧氣含量在19-21之間,，反之亦然；并且在控制一二次風(fēng)的時(shí)候,，必須自動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)速度,，保證煙道壓力保證在-150PA左右。
堿液站的自動(dòng)控制
在除酸噴霧塔中需要噴灑堿液以保證煙氣的酸堿度,，同上面一樣直接利用STEP 7的PID 模塊,，直接可通過(guò)DB 模塊直接設(shè)定設(shè)定值以及積分時(shí)間，非常簡(jiǎn)便,；
布袋除塵器的自動(dòng)控制
設(shè)定溫度值,，利用PLC 內(nèi)部的比較指令，溫度范圍在130-190度之間時(shí),，啟動(dòng)布袋除塵器,，超出范圍時(shí)，通過(guò)PLC程序啟動(dòng)旁通閥,，保護(hù)布袋,。
鍋爐給水自動(dòng)控制
鍋爐汽包水位是確保安全生產(chǎn)和維護(hù)正常供汽的主要條件，一般要求水位維持在設(shè)計(jì)水位的±50mm 范圍內(nèi),；設(shè)定鍋爐給水水位,，通過(guò)PID 模塊自動(dòng)調(diào)節(jié)給水閥門(mén)的開(kāi)度，從而達(dá)到控制鍋爐水位的功能,。
系統(tǒng)終檢測(cè)結(jié)果：
PLC 系統(tǒng)采集正常,，數(shù)據(jù)顯示和動(dòng)作控制的時(shí)間不超過(guò)500ms ,數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確率為100%；
PROFIBUS 傳輸正常,，沒(méi)有掉落模塊的情況出現(xiàn),；
PLC 數(shù)據(jù)傳輸精確，模擬量的精確度可以達(dá)到13BIT,；
冗余系統(tǒng)正常,，沒(méi)有出現(xiàn)主從系統(tǒng)切換時(shí)中斷，切換時(shí)一切控制正常,，包括控制繼電器不會(huì)斷開(kāi),、模擬量輸出控制變頻器轉(zhuǎn)速不會(huì)丟失等；
模擬屏顯示正常,、數(shù)據(jù)刷新正常,，數(shù)據(jù)刷新速度為1000ms；
2．在本項(xiàng)目的調(diào)試過(guò)程中,，應(yīng)該說(shuō)是非常順利的,，只是在開(kāi)始的時(shí)候由于軟冗余系統(tǒng)在深圳比較少用，所以在剛開(kāi)始調(diào)試時(shí)比較擔(dān)心，但經(jīng)過(guò)西門(mén)子公司的技術(shù)支持,，調(diào)試非常順利,，在剛開(kāi)始就確認(rèn)冗余切換沒(méi)問(wèn)題。
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