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環(huán)?!洗蟀镣豊A400系列PLC冗余系統(tǒng)在垃圾處理自控系統(tǒng)中的應(yīng)用

時(shí)間:2012-12-28 14:28:33來(lái)源:南大傲拓

導(dǎo)語(yǔ):?該系統(tǒng)已在生產(chǎn)中得到實(shí)際使用,為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,在該系統(tǒng)中,PLC系統(tǒng)的應(yīng)用得到了充分的展示,這種冗余配置廣泛的推廣到其它行業(yè)應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值

一、項(xiàng)目介紹 

1.醫(yī)療垃圾處理項(xiàng)目作為我國(guó)近幾年來(lái)的重點(diǎn)項(xiàng)目,國(guó)家環(huán)保總局非常重視,對(duì)主體設(shè)備和自控系統(tǒng)的要求也非常高。 
 
2.本系統(tǒng)主要是通過(guò)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)煙氣溫度和壓力,通過(guò)控制調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)、水泵以及加藥裝置的頻率和控制開(kāi)關(guān),從而達(dá)到控制煙氣溫度和含量的目的;通過(guò)南大傲拓NA系列PLC采集和控制模塊對(duì)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行采集和控制,并把信號(hào)通過(guò)底版總線與CPU處理器傳輸,由CPU處理器完成處理后,再通過(guò)以太網(wǎng)與工控機(jī)連接;本套系統(tǒng)通過(guò)掛NA200PLC分別與遠(yuǎn)方的I/O模塊通過(guò)MODBUS通訊,當(dāng)一套發(fā)生故障時(shí),備用系統(tǒng)自動(dòng)投入運(yùn)行; 
 
當(dāng)PLC把數(shù)據(jù)傳送到工控機(jī)后,通過(guò)組態(tài)軟件進(jìn)行編程和組態(tài),把數(shù)據(jù)顯示在屏幕上,并在屏幕上制作操作開(kāi)關(guān)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制;并同時(shí)自動(dòng)把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為OPC的數(shù)據(jù)傳輸格式,把需要顯示的數(shù)據(jù)傳送給模擬屏。
 
二、系統(tǒng)介紹 
 
1.項(xiàng)目簡(jiǎn)單工藝主要針對(duì)城市醫(yī)療垃圾進(jìn)行處理,醫(yī)療垃圾收運(yùn)后運(yùn)到處置中心進(jìn)行焚燒處理,垃圾首先進(jìn)入焚燒爐和二燃室進(jìn)行配風(fēng)焚燒,焚燒后的煙氣通過(guò)鍋爐進(jìn)行降溫、除酸噴霧塔和布袋除塵器進(jìn)行除酸和除塵,然后通過(guò)35米煙囪直接排放;鍋爐產(chǎn)生的蒸汽用于發(fā)電或其它用途,本自控系統(tǒng)主要控制垃圾燃燒后產(chǎn)生的煙氣溫度和煙氣成本含量,保證減少二次污染。 
 
2.本項(xiàng)目主要使用南大傲拓NA系列PLC,模塊選型如下: 
 
中央處理器模塊400CPU401-0501,冗余CPU,高性能CPU,內(nèi)置2個(gè)RS232(標(biāo)準(zhǔn)MODBUS),1個(gè)以太網(wǎng)口(標(biāo)準(zhǔn)MODBUS/TCP),程序空間32M; 
電源模塊400PWM401-0501,功率:50W; 
DI數(shù)字量輸入模塊400DIM401-3201,32點(diǎn)輸入24VDC(漏型)采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)及故障狀態(tài); 
DO數(shù)字量輸出模塊400DOM401-3201,32點(diǎn)輸出24VDC晶體管控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟停; 
AI模擬量輸入模塊400AIM401-1601模擬量輸入模塊 16通道,電流型采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的壓力、流量、煙氣成分含量以及風(fēng)機(jī)和加藥泵的頻率信號(hào); 
熱電偶輸入模塊8通道400AIM401-0806采集1000度以上的煙氣和蒸汽溫度信號(hào); 
RTD熱電阻輸入模塊8通道400AIM401-0805采集1000度以下的煙氣和蒸汽溫度信號(hào) 
AO模擬量輸出模塊4通道400AOM401-0401通過(guò)程序的PID自動(dòng)調(diào)節(jié)控制風(fēng)機(jī)和加藥裝置的頻率;
 
三、控制系統(tǒng)構(gòu)成 
 
1.本項(xiàng)目的硬件設(shè)備主要分為三個(gè)大部分:PLC部分、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及模擬屏部分,主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)選用標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)涫浇Y(jié)構(gòu),現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備采集數(shù)據(jù)連接到PLC的輸入模塊、并接收PLC的命令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制和調(diào)節(jié);PLC接收現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)并傳誦計(jì)算機(jī)下達(dá)的控制命令,并內(nèi)部通過(guò)強(qiáng)大的內(nèi)部運(yùn)算國(guó)內(nèi)進(jìn)行PID自動(dòng)調(diào)節(jié),具體組成和選型依據(jù)如下: 
 
PLC選用南大傲拓NA系列PLC,設(shè)計(jì)為0501兩塊CPU冗余系統(tǒng),PLC與計(jì)算機(jī)采用以太網(wǎng),并以以太網(wǎng)作為冗余網(wǎng)絡(luò);中控室計(jì)劃設(shè)計(jì)為兩臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)模擬屏等設(shè)備,與計(jì)算機(jī)的通訊采用RS232直接串口通訊,軟件選用IFIX組態(tài)軟件。 
 
現(xiàn)場(chǎng)采集和顯示控制設(shè)備,基本選用國(guó)產(chǎn)元件,一般選用的測(cè)量1200度以上的溫度S分度熱電偶,1200度以下500度以上用S分度熱電偶,500度以下用PT100熱電阻測(cè)量,直接與相應(yīng)的PLC模塊連接,不需要任何的變送器元件;壓力選用壓力差壓變送器把壓力信號(hào)變成4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送到AI模塊;電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過(guò)變頻器調(diào)節(jié),頻率信號(hào)通過(guò)AI模塊輸入,頻率的設(shè)定通過(guò)AO模塊輸出4-20mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行控制,啟??刂仆ㄟ^(guò)DO模塊控制,設(shè)備狀態(tài)信號(hào)通過(guò)DI模塊輸入。
 
2.附加系統(tǒng)設(shè)備主要有變頻器、壓力變送器、溫度傳感器、智能儀表和控制繼電器等,大部分設(shè)備與PLC之間全部采用硬連接,硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖:
 
 
四、控制系統(tǒng)完成功能
 
本系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能主要分以下幾個(gè)部分: 
一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制 
在本系統(tǒng)中,焚燒系統(tǒng)的焚燒爐體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、加料電機(jī)的轉(zhuǎn)速、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)以及引風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率全部聯(lián)動(dòng)控制;當(dāng)引風(fēng)機(jī)開(kāi)啟后,一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)才能開(kāi)啟,根據(jù)溫度和煙氣的氧氣含量控制爐體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、加料電機(jī)的轉(zhuǎn)速、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)的頻率進(jìn)行調(diào)速控制,直接利用NAPRO的PID模塊,直接設(shè)定設(shè)定值以及積分時(shí)間,非常簡(jiǎn)便;一燃室的煙氣溫度控制到850度,二燃室的煙氣溫度控制到1200度,使之不產(chǎn)生二惡英;一燃室溫度過(guò)高時(shí)增大進(jìn)料電機(jī)速度,同時(shí)減小一次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,同時(shí)要保證煙氣的氧氣含量在19-21之間,反之亦然;二燃室溫度過(guò)高時(shí)增減小一次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,同時(shí)增加二次風(fēng)風(fēng)機(jī)速度,同時(shí)要保證煙氣的氧氣含量在19-21之間,反之亦然;并且在控制一二次風(fēng)的時(shí)候,必須自動(dòng)調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)速度,保證煙道壓力保證在-150PA左右。 
堿液站的自動(dòng)控制 
在除酸噴霧塔中需要噴灑堿液以保證煙氣的酸堿度,同上面一樣直接利用NAPRO的PID模塊,直接設(shè)定設(shè)定值以及積分時(shí)間,非常簡(jiǎn)便; 
布袋除塵器的自動(dòng)控制 
設(shè)定溫度值,利用PLC內(nèi)部的比較指令,溫度范圍在130-190度之間時(shí),啟動(dòng)布袋除塵器,超出范圍時(shí),通過(guò)PLC程序啟動(dòng)旁通閥,保護(hù)布袋。 
鍋爐給水自動(dòng)控制 
鍋爐汽包水位是確保安全生產(chǎn)和維護(hù)正常供汽的主要條件,一般要求水位維持在設(shè)計(jì)水位的±50mm范圍內(nèi);設(shè)定鍋爐給水水位,通過(guò)PID模塊自動(dòng)調(diào)節(jié)給水閥門(mén)的開(kāi)度,從而達(dá)到控制鍋爐水位的功能。
 
系統(tǒng)最終檢測(cè)結(jié)果: 
PLC系統(tǒng)采集正常,數(shù)據(jù)顯示和動(dòng)作控制的時(shí)間不超過(guò)1000ms,數(shù)據(jù)交換的準(zhǔn)確率為100%; 
PLC數(shù)據(jù)傳輸精確,模擬量的精確度達(dá)到16BIT; 
冗余系統(tǒng)正常,沒(méi)有出現(xiàn)主從系統(tǒng)切換時(shí)中斷,切換時(shí)一切控制正常,包括控制繼電器不會(huì)斷開(kāi)、模擬量輸出控制變頻器轉(zhuǎn)速不會(huì)丟失等; 
模擬屏顯示正常、數(shù)據(jù)刷新正常,數(shù)據(jù)刷新速度為1000ms;
 
該系統(tǒng)已在生產(chǎn)中得到實(shí)際使用,為企業(yè)帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益,在該系統(tǒng)中,PLC系統(tǒng)的應(yīng)用得到了充分的展示,這種冗余配置廣泛的推廣到其它行業(yè)應(yīng)用提供一定的參考價(jià)值。
 
 
 
 

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