前言

由于國家對環(huán)保的日益重視，對企業(yè)達標(biāo)排放監(jiān)管力度的加強，從而促進了工業(yè)煙氣采用濕式脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用。而濕式脫硫的原料是石灰石粉，因此對石灰石粉的品質(zhì)和產(chǎn)量要求越來越高，這樣就需要具有先進水平、可靠性高的控制系統(tǒng)。

當(dāng)前的可編程序控制器（PLC），是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機，已經(jīng)成為控制系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的核心位置，它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長時間、不間斷運行，且編程簡單，維護方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，擴容方便。

1、石灰石粉磨工藝簡介

石灰石粉磨是制備石灰石粉保證石灰石粉品質(zhì)最為關(guān)鍵的工藝設(shè)備。它由磨輥、磨盤、減速機、選粉機、主電機、輔傳電機、密封風(fēng)機、張緊結(jié)構(gòu)、液壓潤滑站、冷卻水組成。

整個生產(chǎn)過程中包括各關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)采集和記錄、工藝流程的切換、冷卻水泵的切換控制、選粉機的轉(zhuǎn)速控制、液壓潤滑站的壓力控制、石灰石粉磨內(nèi)的溫度、差壓及料位控制、生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)控等，如此多的設(shè)備和復(fù)雜的工藝運行操作，需要復(fù)雜的自動化控制。如下圖：（目前#1線已投入生產(chǎn)，#2線正在籌備中）

2、石灰石粉磨生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的運行環(huán)境

（1） 在該生產(chǎn)過程中，有大量的物理量，如溫度、壓力、料位、流量等模擬量參數(shù)，需要通過PLC對這些參數(shù)進行實時采集和處理。

（2） 整個生產(chǎn)過程的模擬量自動控制和故障診斷。

（3） 整個流程的順序控制和實時報警、聯(lián)鎖保護停機。

3、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

石灰石粉磨的控制系統(tǒng)采用Modicon公司生產(chǎn)的Quantum系列可編程序控制器。該系統(tǒng)由4臺工業(yè)PC機與PLC通過網(wǎng)絡(luò)交換機（冗余配置）構(gòu)成物理結(jié)構(gòu)為10BASE-T的局域網(wǎng)，工業(yè)PC機與PLC之間通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbp/s。整個控制系統(tǒng)由主系統(tǒng)和擴展系統(tǒng)組成，負責(zé)與現(xiàn)場測量和控制部分之間的數(shù)據(jù)傳輸，肩負著全部生產(chǎn)運行工藝、流程的邏輯控制、報警、聯(lián)鎖等。4臺工業(yè)PC機均運行Windows2000 Professional操作平臺，分為兩臺上位機操作員站，運行ifix3.5組態(tài)軟件，實現(xiàn)監(jiān)視、操作、報表打印、事故分析等功能；另外一臺為工程師站，運行Quantum系列的Concept2.6組態(tài)軟件，實現(xiàn)邏輯控制、邏輯與參數(shù)的修改、在線監(jiān)視等功能；還有一臺為通訊接口站，通過485電纜完成與6Kv高壓綜合保護的數(shù)據(jù)傳輸。配置結(jié)構(gòu)采用雙以太網(wǎng)的形式，保證了自動化控制系統(tǒng)運行的連續(xù)性，提高了設(shè)備運行的可靠性，保證了安全生產(chǎn)。其系統(tǒng)配置如下圖所示。

4、硬件配置

（1）為了滿足工藝過程的控制要求，控制中心采用了研華的工業(yè)控制計算機，其配置為：

CPU Intel PⅣ2.4GB，內(nèi)存256MB，硬盤80GB，軟驅(qū)3.5in，光驅(qū)52X，彩顯PHILIPS 21純平，101鍵盤+光電鼠標(biāo)。

（2）Modicon Quantum系列CPU-434-12

（3）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸入模塊11塊（包括熱偶、熱電阻）

（4）Modicon Quantum系列8通道模擬量輸出模塊2塊

（5）Modicon Quantum系列32通道數(shù)字量輸入模塊7塊

（6）Modicon Quantum系列32通道數(shù)字量輸出模塊3塊

（7）Modicon Quantum系列以太網(wǎng)通訊模塊2塊

（8）Modicon Quantum系列遠程I/0通訊模塊3塊（主1，從2）

（9）Modicon Quantum系列電源模塊6塊

組態(tài)的主要工作是完成硬件型號參數(shù)設(shè)置、I/O地址的分配、傳輸方式等。使用Modicon Quantum系列PLC的專用編程軟件Concept2.6進行組態(tài)。具體過程是：打開Concept2.6→File→New project，雙擊PLC Selection選CPU型號→OK，雙擊Config Extensions→雙擊Select Extensisns→雙擊Select Extensisns，在出現(xiàn)的對話框TCP/IP處選擇以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)目→OK。雙擊I/O Map，點擊Head setup按鈕→選擇RIO數(shù)，這個數(shù)為主I/O通訊模塊在主站背板所占用的槽號（從I/O通訊模塊在擴展柜中根據(jù)自己的意愿隨意放置）→OK。

一般情況下，1和16槽放置電源模塊

2槽放置CPU模塊

3槽防止主I/O通訊模塊

4和5槽放置冗余的以太網(wǎng)通訊模塊

6至15槽放置I/O模塊。

硬件組態(tài)圖如下：

5、軟件組態(tài)

在該系統(tǒng)中，上位機采用ifix3.5組態(tài)軟件，下位機采用Modicon Quantum系列的Concept2.6編程軟件。

1、 人機界面組態(tài)

（1） 工藝流程圖：該畫面通過編程實現(xiàn)動態(tài)模擬顯示整個石灰石粉制備的過程——從上料、進磨到出粉再到倉儲。實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程中各個運行設(shè)備的程控啟停以及各個運行設(shè)備的單體操作，并對故障進行實時診斷。

（2） 系統(tǒng)操作功能：它有自動和手動兩種工作方式，正常運行時采用自動方式，故障和調(diào)試時采用手動方式。它由PID控制回路實現(xiàn)對一些重要的模擬量數(shù)據(jù)的精確控制，以達到期望值。

（3） 報警記錄：實時地發(fā)出所有發(fā)生故障的參數(shù)的聲光報警，提醒值班人員采取相應(yīng)的措施。

（4） 實時曲線：在線監(jiān)視所有重要參數(shù)的實時變化，以便提前采取維持正常參數(shù)的措施和手段。

（5） 歷史曲線：檢查過去的數(shù)據(jù)記錄，以便發(fā)生故障時，分析出故障原因。

（6） 報表打?。喊床煌臅r間段實現(xiàn)統(tǒng)計與計量。

2、 PLC控制程序設(shè)計

PLC采用Modicon Quantum系列

Concept2.6編程軟件。Concept適用與所有的Windows操作系統(tǒng)，強大的梯形圖面向用戶，其電路圖符號和表達式與繼電器電路原理圖非常接近，控制過程形象、直觀、易于掌握、易于修改。有實用的功能塊和在線仿真功能，并且不需要停止CPU運行，就可以下載修改的配置與邏輯。豐富的功能可以滿足系統(tǒng)的各種要求。下圖是冷卻水泵的啟動/停止邏輯：

冷卻水系統(tǒng)由兩臺冷卻水泵及冷卻水泵出口電動門組成。兩臺冷卻水泵一用一備，當(dāng)啟動其中的一臺冷卻水泵后，必須投入另一臺冷卻水泵備用，以保證這臺冷卻水泵故障停泵時另一臺冷卻水泵自啟，也就保證了冷卻水系統(tǒng)的正常運行，進而保證了石灰石粉磨系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定的運行。冷卻水泵與冷卻水泵出口電動門之間聯(lián)鎖，冷卻水泵出口電動門在關(guān)閉位置才允許啟動冷卻水泵。在聯(lián)鎖解除時，可以單體操作冷卻水泵，實現(xiàn)冷卻水泵的檢修調(diào)試。

6、系統(tǒng)通訊功能

Modicon Quantum系列PLC可編程序控制器利用其先進靈活的通信方式，方便地組成了PLC處理器與就地控制柜、遠程控制柜、計算機工作站及其電子設(shè)備之間的通訊，其通訊方式是多渠道、多方式的。

7、結(jié)束語

本控制系統(tǒng)功能全面，可靠性高，操作簡單實用，提高了勞動生產(chǎn)率，避免了由于操作人員操作失誤而造成的事故，改善了現(xiàn)場操作人員的勞動條件，對提高石灰石粉磨管理水平，保證設(shè)備安全穩(wěn)定運行起到了很好的促進作用。并已在生產(chǎn)上得到實際應(yīng)用，為企業(yè)帶來了可觀的經(jīng)濟效益和良好的社會效益。

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