如何進(jìn)行基于Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的新型布袋除塵器控制系統設計？

回轉臂系統負責控制布袋上方的回轉臂，每個(gè)回轉臂由一個(gè)小型的減速電機驅動(dòng)，當回轉臂轉速過(guò)低或停止時(shí)，可能會(huì )對同一個(gè)布袋連續噴吹，大大降低布袋的使用壽命。為了避免這種情況的發(fā)生，控制系統實(shí)時(shí)計算、監控回轉臂轉速，當回轉臂轉速過(guò)低時(shí)，發(fā)出報警，通知操作員采取相應措施。

脈沖閥噴吹系統根據清潔煙氣室與原煙氣室的壓差值，即布袋內外側的壓差值，決定噴吹的頻率，即噴吹的檔位。噴吹檔位根據工藝要求分成快速檔、標準檔、慢速檔和停止檔四種檔位，每個(gè)檔位對應不同的壓差范圍。具體噴吹檔位極其對應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)行設置和修改。當壓差值較高時(shí)，說(shuō)明布袋上附著(zhù)的灰塵較多，相應的噴吹頻率也較高，反之亦然。脈沖閥采用成組運行的模式，系統所有的脈沖閥按照預定的順序和每次循環(huán)開(kāi)始時(shí)判斷的檔位進(jìn)行噴吹。為了方便檢修，單個(gè)脈沖閥可以在任意時(shí)刻進(jìn)入或退出循環(huán)(脈沖閥進(jìn)入循環(huán)時(shí)要滿(mǎn)足一定的運行條件)，并且允許隨時(shí)進(jìn)行手動(dòng)噴吹操作。

除塵氣室系統主要由出口擋板、入口擋板、實(shí)現聯(lián)鎖的回轉臂和灰斗組成，一個(gè)氣室分為兩個(gè)單元。作為清灰系統正常運行的前提條件是每個(gè)氣室的所有出口擋板和入口擋板都開(kāi)到位，并且回轉臂都處在運行狀態(tài)。每個(gè)氣室兩個(gè)單元各有一個(gè)入口擋板作為煙氣的入口，經(jīng)過(guò)降溫處理后原煙氣通過(guò)氣室的入口擋板進(jìn)入到氣室，經(jīng)過(guò)布袋除塵器的過(guò)濾和隔離作用，進(jìn)入到凈煙氣室。而后通過(guò)凈煙氣室的出口擋板排到大氣。每個(gè)氣室只有一個(gè)出口擋板，由兩個(gè)單元共用。每個(gè)單元有一個(gè)灰斗，用來(lái)裝抖落下來(lái)的粉塵，當灰斗的物位高于上限的時(shí)候，通過(guò)系統聯(lián)鎖會(huì )自動(dòng)停止脈沖閥的工作。

原煙氣溫度控制系統通過(guò)裝載在原煙氣管道上的噴水裝置實(shí)現，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定的溫度，同時(shí)需要控制煙氣中的含水量?；谶@樣的考慮，本系統的原煙氣溫度控制采用自學(xué)習模糊控制技術(shù)。由于進(jìn)入布袋除塵系統的原煙氣的溫度是個(gè)漸變量，而系統又要對溫度有較好的靈敏度，所以我們采用溫度的導數dT/dt 來(lái)作為溫度變化的預測。程序中，我們將不僅采集當前周期的溫度T值，還將利用兩個(gè)周期溫度的變化除以周期ΔT/C(周期)來(lái)近似dT/dt，這樣就得到了一組兩個(gè)關(guān)于時(shí)間t和溫度T的數據(T，dT/dt)，最后建立模糊控制表，通過(guò)模糊推理實(shí)現智能控制。同時(shí)，根據不同的運行狀況發(fā)生的變化，模糊控制表會(huì )通過(guò)自學(xué)習不斷進(jìn)行調整，實(shí)現自學(xué)習控制與模糊控制的統一，滿(mǎn)足系統控制要求。

5系統實(shí)現

根據系統功能提出的要求，系統軟件分

成下位機和控制面板部分。

1)下位機編程

本系統采用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)、參數設置、I/O地址設置、PLC程序編程和調試。STEP7中，用戶(hù)PLC程序由組織塊(OB)、功能塊(FB、 FC)和數據塊(DB)組成。組織塊是系統操作程序與用戶(hù)程序的接口，決定用戶(hù)程序的結構，操作系統通過(guò)調用用戶(hù)編寫(xiě)的組織塊程序，用于控制掃描循環(huán)和中斷程序的執行，以及PLC的啟動(dòng)和錯誤處理等等。功能塊是用戶(hù)編寫(xiě)的程序塊，用戶(hù)通過(guò)功能塊對每個(gè)子系統進(jìn)行程序編寫(xiě)，功能塊提供強大的面向對象的功能，使用戶(hù)能夠在功能塊外部方便的進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。數據塊是用于存放執行用戶(hù)程序時(shí)所需的變量數據的數據區，還能夠用于存儲需要進(jìn)行通信的數據。

2)操作面板畫(huà)面設計

本系統操作面板OP270是一個(gè)集成的人機界面(HMI)系統和監控管理(SCADA)系統。它是結合了西門(mén)子公司在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中的先進(jìn)技術(shù)和微軟公司強大軟件功能的產(chǎn)物。它配套的組態(tài)軟件ProTool提供了面向對象的功能，各種圖形庫滿(mǎn)足組態(tài)不同工業(yè)控制系統的需求。另外，它還具有全面開(kāi)放的特性，通過(guò)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(shí)間，提高工作效率。

3)Profibus?DP通信組態(tài)的實(shí)現步驟

首先在STEP7的硬件組態(tài)上設置好Profibus?DP網(wǎng)絡(luò )參數，對網(wǎng)絡(luò )上掛接的CPU、操作面板、和I/O板卡設置網(wǎng)絡(luò )地址，注意網(wǎng)絡(luò )地址不能重復，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(fǎng)問(wèn)。然后啟動(dòng)ProTool，建立一個(gè)新的ProTool項目，在項目窗口的控制器管理器中組態(tài)系統配置的CPU，設置好Profibus?DP的網(wǎng)絡(luò )地址和參數，注意各種地址和參數必須與STEP7中組態(tài)的一致，確定后編譯。最后通過(guò) 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(guò)這種方法將需要通信的變量一一進(jìn)行連接，同時(shí)將變量關(guān)聯(lián)到相應的組態(tài)控件，就可以實(shí)現操作面板上畫(huà)面對象與現場(chǎng)設備的連接。

6結束語(yǔ)

本系統采用目前工業(yè)上流行的Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)，搭建高度開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò )結構，使整個(gè)控制系統的綜合自動(dòng)化程度得到充分的實(shí)現。通過(guò)Siemens的配套組態(tài)軟件 STEP7和ProTool，完成PLC控制功能，生成人機操作面板畫(huà)面，很好的實(shí)現了系統自動(dòng)化控制與操作員現場(chǎng)監控的統一。通過(guò)現場(chǎng)調試表明，采用基于Profibus現場(chǎng)總線(xiàn)的新型布袋除塵器控制系統，控制結構合理，控制性能優(yōu)越，結合采用先進(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)應用前景。