如何進(jìn)行基于Profibus現(xiàn)場總線的新型布袋除塵器控制系統(tǒng)設(shè)計？

回轉(zhuǎn)臂系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制布袋上方的回轉(zhuǎn)臂，每個回轉(zhuǎn)臂由一個小型的減速電機(jī)驅(qū)動，當(dāng)回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速過低或停止時，可能會對同一個布袋連續(xù)噴吹，大大降低布袋的使用壽命。為了避免這種情況的發(fā)生，控制系統(tǒng)實時計算、監(jiān)控回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速，當(dāng)回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速過低時，發(fā)出報警，通知操作員采取相應(yīng)措施。

脈沖閥噴吹系統(tǒng)根據(jù)清潔煙氣室與原煙氣室的壓差值，即布袋內(nèi)外側(cè)的壓差值，決定噴吹的頻率，即噴吹的檔位。噴吹檔位根據(jù)工藝要求分成快速檔、標(biāo)準(zhǔn)檔、慢速檔和停止檔四種檔位，每個檔位對應(yīng)不同的壓差范圍。具體噴吹檔位極其對應(yīng)的壓差范圍以表格形式提交給CPU，操作員可以在操作面板上進(jìn)行設(shè)置和修改。當(dāng)壓差值較高時，說明布袋上附著的灰塵較多，相應(yīng)的噴吹頻率也較高，反之亦然。脈沖閥采用成組運行的模式，系統(tǒng)所有的脈沖閥按照預(yù)定的順序和每次循環(huán)開始時判斷的檔位進(jìn)行噴吹。為了方便檢修，單個脈沖閥可以在任意時刻進(jìn)入或退出循環(huán)(脈沖閥進(jìn)入循環(huán)時要滿足一定的運行條件)，并且允許隨時進(jìn)行手動噴吹操作。

除塵氣室系統(tǒng)主要由出口擋板、入口擋板、實現(xiàn)聯(lián)鎖的回轉(zhuǎn)臂和灰斗組成，一個氣室分為兩個單元。作為清灰系統(tǒng)正常運行的前提條件是每個氣室的所有出口擋板和入口擋板都開到位，并且回轉(zhuǎn)臂都處在運行狀態(tài)。每個氣室兩個單元各有一個入口擋板作為煙氣的入口，經(jīng)過降溫處理后原煙氣通過氣室的入口擋板進(jìn)入到氣室，經(jīng)過布袋除塵器的過濾和隔離作用，進(jìn)入到凈煙氣室。而后通過凈煙氣室的出口擋板排到大氣。每個氣室只有一個出口擋板，由兩個單元共用。每個單元有一個灰斗，用來裝抖落下來的粉塵，當(dāng)灰斗的物位高于上限的時候，通過系統(tǒng)聯(lián)鎖會自動停止脈沖閥的工作。

原煙氣溫度控制系統(tǒng)通過裝載在原煙氣管道上的噴水裝置實現(xiàn)，由于工藝上為了防止布袋損害，要求進(jìn)入除塵氣室的煙氣需要有穩(wěn)定的溫度，同時需要控制煙氣中的含水量?；谶@樣的考慮，本系統(tǒng)的原煙氣溫度控制采用自學(xué)習(xí)模糊控制技術(shù)。由于進(jìn)入布袋除塵系統(tǒng)的原煙氣的溫度是個漸變量，而系統(tǒng)又要對溫度有較好的靈敏度，所以我們采用溫度的導(dǎo)數(shù)dT/dt 來作為溫度變化的預(yù)測。程序中，我們將不僅采集當(dāng)前周期的溫度T值，還將利用兩個周期溫度的變化除以周期ΔT/C(周期)來近似dT/dt，這樣就得到了一組兩個關(guān)于時間t和溫度T的數(shù)據(jù)(T，dT/dt)，最后建立模糊控制表，通過模糊推理實現(xiàn)智能控制。同時，根據(jù)不同的運行狀況發(fā)生的變化，模糊控制表會通過自學(xué)習(xí)不斷進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)自學(xué)習(xí)控制與模糊控制的統(tǒng)一，滿足系統(tǒng)控制要求。

5系統(tǒng)實現(xiàn)

根據(jù)系統(tǒng)功能提出的要求，系統(tǒng)軟件分

成下位機(jī)和控制面板部分。

1)下位機(jī)編程

本系統(tǒng)采用SIMATIC?S7-400?CPU配套的編程工具 STEP7進(jìn)行硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、I/O地址設(shè)置、PLC程序編程和調(diào)試。STEP7中，用戶PLC程序由組織塊(OB)、功能塊(FB、 FC)和數(shù)據(jù)塊(DB)組成。組織塊是系統(tǒng)操作程序與用戶程序的接口，決定用戶程序的結(jié)構(gòu)，操作系統(tǒng)通過調(diào)用用戶編寫的組織塊程序，用于控制掃描循環(huán)和中斷程序的執(zhí)行，以及PLC的啟動和錯誤處理等等。功能塊是用戶編寫的程序塊，用戶通過功能塊對每個子系統(tǒng)進(jìn)行程序編寫，功能塊提供強(qiáng)大的面向?qū)ο蟮墓δ?，使用戶能夠在功能塊外部方便的進(jìn)行訪問。數(shù)據(jù)塊是用于存放執(zhí)行用戶程序時所需的變量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)，還能夠用于存儲需要進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)。

2)操作面板畫面設(shè)計

本系統(tǒng)操作面板OP270是一個集成的人機(jī)界面(HMI)系統(tǒng)和監(jiān)控管理(SCADA)系統(tǒng)。它是結(jié)合了西門子公司在過程自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微軟公司強(qiáng)大軟件功能的產(chǎn)物。它配套的組態(tài)軟件ProTool提供了面向?qū)ο蟮墓δ埽鞣N圖形庫滿足組態(tài)不同工業(yè)控制系統(tǒng)的需求。另外，它還具有全面開放的特性，通過ProTool組態(tài)軟件可以方便的建立操作面板同PLC之間的連接，它可以直接使用STEP7中配置的變量表，大幅度地減少工程時間，提高工作效率。

3)Profibus?DP通信組態(tài)的實現(xiàn)步驟

首先在STEP7的硬件組態(tài)上設(shè)置好Profibus?DP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，對網(wǎng)絡(luò)上掛接的CPU、操作面板、和I/O板卡設(shè)置網(wǎng)絡(luò)地址，注意網(wǎng)絡(luò)地址不能重復(fù)，組態(tài)的通信網(wǎng)絡(luò)需要與硬件搭配一致。其次對STEP7的變量表中進(jìn)行變量組態(tài)，組態(tài)好的變量將作為PLC程序中的全局變量，連接在Profibus?DP網(wǎng)絡(luò)上的操作面板也可以進(jìn)行訪問。然后啟動ProTool，建立一個新的ProTool項目，在項目窗口的控制器管理器中組態(tài)系統(tǒng)配置的CPU，設(shè)置好Profibus?DP的網(wǎng)絡(luò)地址和參數(shù)，注意各種地址和參數(shù)必須與STEP7中組態(tài)的一致，確定后編譯。最后通過 ProTool的變量管理器，可以找到STEP7變量表中組態(tài)的變量，這樣二者將具有相同的變量名和變量地址。通過這種方法將需要通信的變量一一進(jìn)行連接，同時將變量關(guān)聯(lián)到相應(yīng)的組態(tài)控件，就可以實現(xiàn)操作面板上畫面對象與現(xiàn)場設(shè)備的連接。

6結(jié)束語

本系統(tǒng)采用目前工業(yè)上流行的Profibus現(xiàn)場總線，搭建高度開放性和實時性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使整個控制系統(tǒng)的綜合自動化程度得到充分的實現(xiàn)。通過Siemens的配套組態(tài)軟件 STEP7和ProTool，完成PLC控制功能，生成人機(jī)操作面板畫面，很好的實現(xiàn)了系統(tǒng)自動化控制與操作員現(xiàn)場監(jiān)控的統(tǒng)一。通過現(xiàn)場調(diào)試表明，采用基于Profibus現(xiàn)場總線的新型布袋除塵器控制系統(tǒng)，控制結(jié)構(gòu)合理，控制性能優(yōu)越，結(jié)合采用先進(jìn)控制技術(shù)，能夠提高除塵效果，降低運行成本，大大提高了新型布袋除塵器的工業(yè)應(yīng)用前景。