烧结新增成品除尘系统设计

冯云鹏 首钢长治钢铁有限公司

一、系统组成

控制器为西门子S7-300 PLC、开关量输入输入输出模块和模拟量输入输出模块，两台上位机采用WINCC7.2 一台用于操作除尘系统，另一台用于起停风机操作和监控风机的运行状态。西门子高压变频器订购的是DP 通讯的，通过DP 线就可以连接到300PLC。通过以太网将系统画面传送到成品控制站。

二、控制

（一）离线阀的控制

本系统共有24 个仓每个仓对应一个离线阀，离线阀关闭后才能反吹，离线阀汽缸上装有限位开关。反吹开始后选择该仓后离线阀电磁阀得电汽缸动作，离线阀关到位后脉冲阀开始动作，但由于限位开关的信号有时显示异常（开到位回不来或是开关到位信号都在）导致该仓不能反吹，所以将开到位与反吹的连锁去掉。现场实验当离线阀电磁阀得电以后3 秒钟左右汽缸就能关到位，所以将脉冲阀的反吹在汽缸电磁阀得电5 秒钟以后。

（二）脉冲阀的控制

本系统共有24 个仓每个仓10 个脉冲阀。反吹控制分为自动和手动反吹。手动状态下旭选择需要反吹的仓在点开始反吹，然后10 个脉冲阀从1 到10 循环动作直到点停止反吹为止。氮气压力一般保持在0.35MPa到 0.4MPa，经过实验在此压力下脉冲阀得电时间太长容易吹破布袋，时间太短清灰效果不好，最终将脉冲阀的得电时间设置在0.2 秒。将两个脉冲阀的时间间隔设为10秒，时间太短汽缸充气不足清灰效果不好，现场实验5 秒以上就能够满足要有，由于现场设备不多除尘负担不是很重所以将时间设为10 秒。在自动反吹下又分为定时反吹和差压反吹。定时反吹就是选择自动定时反吹后开始反吹，等到最后一个仓结束后停止反吹，停止反吹后开始计时达到上位机设定的时间后开始下一次的反吹。差压反吹就是看除尘器的前后差压如果大于上位机的设定值开始反吹，等最后一个仓结束后在次看差压值高于设定值反吹低于设定值等待。操作人员根据需要选择合适的反吹方式，设定合适的反吹定时和差压有利于在节约能源的情况下达到更换的除尘效果。

（三）卸灰的控制

每个灰仓都有高低料位显示，可以根据料位的高低选择是否需要卸灰。每个仓上都有震动器每过一段时间可根据实际情况震动清除仓壁积灰。卸下的灰经过刮板机和斗式提升机运送到灰仓中，卸灰的控制为连锁控制前面的设备不运行后面的设备不能起动，并且做有顺序起动和顺序停止。卸灰阀、仓振器、刮板机和斗式提升机都为两地控制现场控制和PLC 控制，现场控制为电气控制直接走电气回路。

（四）除尘阀的控制

除尘阀门做有连锁控制和手动，连锁控制时当对应的设备运行时阀门打开设备停止后阀门关闭，手动控制可在现场和上位机操作阀门。在上位机上有阀门的开关到位显示，在程序中做有开关时间保护，防止由于限位故障导致阀门长时间动作导致阀门损坏。

（五）除尘风机的控制

除尘风机采用变频器起动和软启动器双回路，一般情况下采用变频器控制，当变频器出现故障时手动切换到软启动器控制。西门子高压变频器通过DP 线于PLC 相连。DP 通讯最多可以传输136 个字节，可以将风机的状态字、电压、电流、转速和功率等都显示在上位机中。由于高压变频器端子控制较为可靠，DP 通讯只读取变频器参数不参与控制，变频器的起停和频率的给定通过端子控制。风机的起停用的是开关量输出点，频率的给定用的是模拟量输出点上位机可以给频率现场也可以给频率。

（六）模拟量的采集

模拟量的采集通过STEP7 程序中自带的块FC105 标定成需要的数值，也可以通过数据转换计算得到需要的数值。现场信号经过配电器在进入到模拟量输入通道，这时输入通道对应的信号源是配电器，配电器有外供的24V 电源所以将模块对应通道设置成四线制。如果像压力变送器这些类仪表没有独立电源时需要模块供电的，需要将模块设置成两线制。有些标注三线制的在组态的时候也要安装四线制组态。

压力信号只有三个，除尘器的进出口压力参与反吹控制，风机出口压力只显示。

温度信号有电机的锭子、轴瓦温度和除尘器的进出口温度。锭子温度超过100 度报警超过120 度联锁停变频器，轴瓦温度超过65 度报警超过75 度连锁停变频器。由于线路断开时温度信号显示最大，这种情况在程序中做有自动屏蔽，但上位机中仍有报警提醒操作人员及时检查。除尘器的进出口温度只在画面上显示不参与控制。

（七）模拟量输出控制

模拟量输出用的4—20mA。风箱入口阀的开度给定是通过模拟量输出控制的，风机通过软启动器起动时需要先将入口阀关闭，待风机起动后在根据入口压力调整合适开度。当使用变频器回路时只需要将开度调到最大即可。

变频器的频率给定也是通过模拟量输出控制的，当选择的集中操作时，将上位机设定的频率通过程序中自带的标定块FC106给到变频器的模拟量输入端子。当选择到现场操作时，现场仪表给出相应的频率信号给到PLC 的模拟量输入，通过程序运算在由模拟量输出给到变频器的模拟量输入端子。

（八）报警记录与历史趋势

将设备的起停、连锁信号、设备的反馈信号做到报警记录中方便出现故障后查找原因。将重要的信号如电机电流、锭子和轴瓦温度等做到历史趋势方便查看运行情况，并将历史趋势保存半年。

三、结语

本文所设计的PLC 烧结新增成品除尘，运行结果表明，该系统完全满足其设计要求，具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点，并大大地减轻了操作工人的劳动强度、缩短了操作时间，受到了操作人员、维护人员、管理人员的好评。该系统的成功应用，也为类似系统的旧设备改造提供了可取的经验。