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

回轉(zhuǎn)臂系統(tǒng)負(fù)責(zé)控制布袋上方的回轉(zhuǎn)臂，每個(gè)回轉(zhuǎn)臂由一個(gè)小型的減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速過(guò)低或停止時(shí)，可能會(huì)對(duì)同一個(gè)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(shí)時(shí)計(jì)算、監(jiān)控回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速，當(dāng)回轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，發(fā)出報(bào)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(gè)檔位對(duì)應(yīng)不同的壓差范圍。具體噴吹檔位極其對(duì)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(shí)，說(shuō)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(yùn)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(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)要滿足一定的運(yùn)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(tǒng)主要由出口擋板、入口擋板、實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的回轉(zhuǎn)臂和灰斗組成，一個(gè)氣室分為兩個(gè)單元。作為清灰系統(tǒng)正常運(yùn)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(zhuǎn)臂都處在運(yùn)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(dāng)灰斗的物位高于上限的時(shí)候，通過(guò)系統(tǒng)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(tǒng)通過(guò)裝載在原煙氣管道上的噴水裝置實(shí)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(shí)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(gè)漸變量，而系統(tǒng)又要對(duì)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(lái)作為溫度變化的預(yù)測(cè)。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(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(shù)據(jù)(T，dT/dt)，最后建立模糊控制表，通過(guò)模糊推理實(shí)現(xiàn)智能控制。同時(shí)，根據(jù)不同的運(yùn)行狀況發(fā)生的變化，模糊控制表會(huì)通過(guò)自學(xué)習(xí)不斷進(jìn)行調(diào)整，實(shí)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(shí)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(guò)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(dòng)和錯(cuò)誤處理等等。功能塊是用戶編寫的程序塊，用戶通過(guò)功能塊對(duì)每個(gè)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(wèn)。數(shù)據(jù)塊是用于存放執(zhí)行用戶程序時(shí)所需的變量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)，還能夠用于存儲(chǔ)需要進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)。

2)操作面板畫面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)操作面板OP270是一個(gè)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(guò)程自動(dòng)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(kù)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(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(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(duì)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(duì)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(wèn)。然后啟動(dòng)ProTool，建立一個(gè)新的ProTool項(xiàng)目，在項(xiàng)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(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(yīng)的組態(tài)控件，就可以實(shí)現(xiàn)操作面板上畫面對(duì)象與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接。

6結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用目前工業(yè)上流行的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線，搭建高度開(kāi)放性和實(shí)時(shí)性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使整個(gè)控制系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化程度得到充分的實(shí)現(xiàn)。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(jī)操作面板畫面，很好的實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)自動(dòng)化控制與操作員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的統(tǒng)一。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試表明，采用基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行成本，大大提高了新型布袋除塵器的工業(yè)應(yīng)用前景。