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        PLC在SCR板式脫硝催化劑生產(chǎn)線中應(yīng)用

        2014-04-29 04:05:06馮秋生
        電子世界 2014年17期
        關(guān)鍵詞:生產(chǎn)線應(yīng)用

        馮秋生

        【摘要】選擇性催化還原法(selective catalytic reduction, SCR)是目前國際上應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù),應(yīng)用PLC技術(shù)在SCR板式脫硝催化劑生產(chǎn)線上實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜高精度的電氣控制,降低了設(shè)備控制運(yùn)行成本,實(shí)現(xiàn)了工藝、設(shè)備、電氣控制有機(jī)結(jié)合,所生產(chǎn)的催化劑脫硝效率高、適用范圍廣、使用壽命長,技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先,打破了國外技術(shù)封鎖。

        【關(guān)鍵詞】PLC;SCR;生產(chǎn)線;應(yīng)用

        近年,PLC的網(wǎng)絡(luò)能力、模擬量處理能力、運(yùn)算速度、內(nèi)存、復(fù)雜運(yùn)算能力已發(fā)展到很高程度,在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。2013年在紹興SCR板式脫硝催化劑生產(chǎn)線中采用IPC+PLC集中分散控制,實(shí)現(xiàn)了設(shè)備控制、報(bào)警、報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)通訊多功能組合,上位機(jī)IPC(INTOUCH組態(tài)畫面)下掛西門子S7-300PLC作為中央控制系統(tǒng),就地控制采用西門子S7-200PLC和按鈕控制箱結(jié)合實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制,PLC之間由profibus網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通訊,生產(chǎn)線數(shù)據(jù)相互共享。整條生產(chǎn)線主要設(shè)備控制流程:拌合設(shè)備機(jī)組→給料設(shè)備機(jī)組→敷料設(shè)備機(jī)組→壓褶成型設(shè)備機(jī)組→天然氣焙燒爐設(shè)備機(jī)組→裝箱打包設(shè)備機(jī)組,輔助設(shè)備有:網(wǎng)板清洗設(shè)備機(jī)組;理化設(shè)備;成品運(yùn)輸設(shè)備;廠區(qū)監(jiān)視設(shè)備等等。

        1.生產(chǎn)工藝

        1.1 拌合設(shè)備工藝

        拌合設(shè)備是工藝體現(xiàn)的精華部分。7種粉料和一定比例AB溶液在一定時(shí)間內(nèi)在拌和機(jī)內(nèi)逐漸融合攪拌。7種粉料由7臺葉輪給料秤精細(xì)給定,AB液用2臺容積泵模擬給定,一臺攪拌機(jī)。7種粉料和AB液在一定時(shí)間內(nèi)均勻給定拌合,控制采用S7-200PLC模擬量采集,數(shù)據(jù)計(jì)算,過程控制數(shù)據(jù)修正,模擬量輸出等軟件編程,達(dá)到動(dòng)態(tài)精度0.5%的控制,拌合出的催化劑泥料經(jīng)過24小時(shí)陳化供給生產(chǎn)線敷料。系統(tǒng)由1AA柜控制。

        1.2 給料設(shè)備工藝

        拌合陳化好的催化劑泥料由擠出機(jī)二次擬合擠出,由切料機(jī)切片,切片通過皮帶機(jī)輸送至網(wǎng)帶上,網(wǎng)帶上等距附著泥料切片,準(zhǔn)備好進(jìn)入下道工序棍壓敷料。網(wǎng)帶由放卷機(jī)輸出,網(wǎng)帶接頭經(jīng)剪板機(jī)齊邊焊接。

        網(wǎng)帶上單位長度泥料切片,決定著下道工序棍壓敷料效果,在下道工序棍壓后網(wǎng)帶敷料厚度、敷料面積、泥料粘附力等來檢驗(yàn)敷料效果??刂凭W(wǎng)帶速度、擠出泥料速度、泥料切片速度是本工序關(guān)鍵,三個(gè)速度協(xié)調(diào)同步保障泥料切片在單位網(wǎng)帶上數(shù)量,也保障了生產(chǎn)速度,系統(tǒng)由2AA柜控制。

        1.3 敷料設(shè)備工藝

        敷料設(shè)備也就是棍壓敷料設(shè)備,由上級給料設(shè)備機(jī)組供料。2臺烘干爐分為二級烘干,分別安裝在一二級棍壓之間和二三級棍壓之間。泥料切片附在網(wǎng)帶上(等距)進(jìn)入第一級棍壓,第一級棍壓后檢驗(yàn)敷料網(wǎng)帶厚度、敷料面積、泥料粘附力、冗余料,數(shù)據(jù)處理后通訊反饋到給料設(shè)備機(jī)組控制系統(tǒng),給料系統(tǒng)運(yùn)算控制網(wǎng)帶速度、擠出泥料速度、泥料切片速度,調(diào)整泥料切片在單位網(wǎng)帶上數(shù)量,保障第一級棍壓優(yōu)化運(yùn)行。敷料網(wǎng)帶進(jìn)入第一級烘干爐脫水,烘干爐溫度自動(dòng)控制,敷料網(wǎng)帶由爐帶拖出進(jìn)入第二級棍壓。第二級棍壓具有敷料成型,網(wǎng)帶糾偏,含水率檢測,補(bǔ)料等功能,含水率檢測數(shù)據(jù)反饋給一二級烘干爐溫度控制,控制溫度調(diào)整敷料網(wǎng)板含水率,保證產(chǎn)品質(zhì)量是第二級棍壓重要指標(biāo)之一,含水率設(shè)定是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),不同地域需含水率產(chǎn)品不同,需地域工程師提供數(shù)據(jù)。

        二級棍壓后敷料網(wǎng)板進(jìn)入第二級烘干爐,二次脫水,烘干爐溫度自動(dòng)控制,敷料網(wǎng)帶由爐帶拖出進(jìn)入第三級棍壓。第三級棍壓具有敷料成型,網(wǎng)帶糾偏,定尺飛剪等功能。

        一二三級棍壓間隙由伺服電機(jī)調(diào)整,2臺伺服電機(jī)安裝在上滾筒兩端,上滾筒與下滾筒的間隙是敷料網(wǎng)板的厚度,每級棍壓后安裝有網(wǎng)板厚度在線監(jiān)測儀,檢測數(shù)據(jù)通過伺服電機(jī)即時(shí)調(diào)整滾筒間隙。一二三級棍壓滾筒由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng),轉(zhuǎn)速之差根據(jù)實(shí)際網(wǎng)帶拉力設(shè)定。定尺飛剪根據(jù)產(chǎn)品尺寸定尺切塊,飛剪機(jī)中心控制模塊為onk型控制器,精度高,轉(zhuǎn)速快等優(yōu)點(diǎn),由飛剪機(jī)切塊的敷料網(wǎng)板進(jìn)入壓褶成型設(shè)備機(jī)組。系統(tǒng)由3AA柜控制。

        1.4 壓褶成型設(shè)備工藝

        工作順序:飛剪機(jī)切塊的敷料網(wǎng)板進(jìn)入壓褶成型設(shè)備機(jī)組第一條皮帶,敷料網(wǎng)板輸送到分線機(jī)械手工位,敷料網(wǎng)板由分線機(jī)械手分配給2臺壓褶機(jī),敷料網(wǎng)板壓褶成型后由皮帶機(jī)送入裝箱機(jī)械手工位,每箱58塊,由機(jī)械手裝好箱進(jìn)入天然氣焙燒爐設(shè)備機(jī)組。

        分線機(jī)械手是雙臂機(jī)械手,機(jī)械手上裝有吸盤,吸附網(wǎng)板。機(jī)械手十字雙軸上下左右移動(dòng)。裝箱機(jī)械手是單臂機(jī)械手,吸盤180度旋轉(zhuǎn),機(jī)械手上下左右移動(dòng),吸盤180度旋轉(zhuǎn)都是伺服控制系統(tǒng)完成。壓褶機(jī)是一臺結(jié)構(gòu)緊湊、控制復(fù)雜、加工精度高,調(diào)整繁瑣的關(guān)鍵工位,壓褶機(jī)配有輸送皮帶,工件定位擋板,網(wǎng)板動(dòng)態(tài)檢測機(jī)構(gòu),定位擋板,凸輪式4褶連壓機(jī)構(gòu),壓褶機(jī)獨(dú)立控制系統(tǒng),聯(lián)鎖點(diǎn)融入壓褶成型設(shè)備機(jī)組。系統(tǒng)由4AA柜控制。

        1.5 天然氣焙燒爐設(shè)備工藝

        工作順序:敷料網(wǎng)板壓褶成型裝箱機(jī)械手裝箱(58塊),鏈板式輸送機(jī)移箱至轉(zhuǎn)臂式吊裝機(jī)械手處,機(jī)械手吊箱移置天然氣焙燒爐入口,天然氣焙燒爐出口機(jī)械手吊箱移出到裝箱打包設(shè)備機(jī)組。單箱從入爐到出爐需經(jīng)過24小時(shí)21段溫控區(qū),爐出口設(shè)有網(wǎng)板指標(biāo)檢驗(yàn)處,可在線抽檢,即時(shí)反饋,溫控曲線實(shí)時(shí)調(diào)整。

        天然氣焙燒爐由智能儀表+PLC+計(jì)算機(jī)控制模式進(jìn)行溫度、壓力的控制,具有直觀顯示溫度壓力數(shù)據(jù),歷史數(shù)據(jù)存儲15天,監(jiān)控畫面柱狀、表格、曲線相結(jié)合,便于調(diào)整;網(wǎng)箱速度通過變頻器調(diào)節(jié),簡單方便。系統(tǒng)由5AA柜控制。

        1.6 裝箱打包設(shè)備工藝

        敷料網(wǎng)板裝箱焙燒后,經(jīng)過檢驗(yàn)合格運(yùn)至包裝車間,16箱為一模塊包裝好入庫登記造冊。使用設(shè)備:電腦打號機(jī)一臺,3噸吊車一臺,3噸叉車一輛,電焊機(jī)一臺。

        2.控制系統(tǒng)構(gòu)成

        2.1 控制系統(tǒng)

        以上設(shè)備機(jī)組控制系統(tǒng)1AA至5AA柜自成系統(tǒng),通用功能:

        (1)以S7-200PLC CPU226為控制中心通過總線下掛DI\DO\AI\AO擴(kuò)展模塊連接到設(shè)備機(jī)組上的位置開關(guān)及傳感器組件;

        (2)通過EM277的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接到總控室S7-300PLC CPU315-2DP控制柜、IPC工控機(jī)和其它設(shè)備機(jī)組控制系統(tǒng)中的EM277上;

        (3)通過串行通訊端口1的MODBUS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議下掛多臺MM420變頻器控制設(shè)備機(jī)組電機(jī)轉(zhuǎn)速;

        (4)通過串行通訊端口2的USS網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上掛觸摸屏對設(shè)備機(jī)組的轉(zhuǎn)速、位置、溫度、通訊等狀態(tài)進(jìn)行設(shè)定控制,同時(shí)串行通訊端口2還具有PPI網(wǎng)絡(luò)功能,與編程設(shè)備聯(lián)接執(zhí)行軟件數(shù)據(jù)修改程序下載等任務(wù)。

        控制系統(tǒng)三層硬件連接,二級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),控制柜相互獨(dú)立,網(wǎng)絡(luò)串連,設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)、網(wǎng)絡(luò)速度快、效率高,是本控制的優(yōu)點(diǎn)。

        2.2 總線PROFIBUS

        總控室IPC工控機(jī)通過總線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)將1AA至5AA柜控制系統(tǒng)連接,各控制柜PLC采集的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)相互共享,總控室可直接讀取1AA至5AA柜觸摸屏上設(shè)定的參數(shù)數(shù)據(jù)、報(bào)警信號。設(shè)備機(jī)組由觸摸屏就地控制,IPC工控機(jī)對設(shè)備機(jī)組實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制?,F(xiàn)場總線PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)是將現(xiàn)場設(shè)備與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互連而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點(diǎn),是現(xiàn)場設(shè)備智能運(yùn)行的基礎(chǔ)。

        PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP三部分組成。其中PROFIBUS-DP是一種高速(傳輸速率9.6kbps~12Mbps)、經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級網(wǎng)絡(luò),主要用于現(xiàn)場控制器與分散I/O之間的通訊,可滿足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速相應(yīng)的時(shí)間要求;PROFIBUS-PA用IECII58-2標(biāo)準(zhǔn),傳輸速率為31.25kbps,提供本質(zhì)安全特性,適用于安全性要求較高以及由總線供電的場合;PROFIBUS-FMS主要解決車間級通訊問題,完成中等傳輸速度的循環(huán)或者非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)。本控制系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò),設(shè)定傳輸速率1.5Mbps。

        2.3 組態(tài)軟件INTOUCH

        工控機(jī)采用INTOUCH組態(tài)軟件,INTOUCH具有(1)顯示功能:能用圖形實(shí)時(shí)地顯示生產(chǎn)線上各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況,動(dòng)態(tài)顯示生產(chǎn)工藝流程;動(dòng)態(tài)顯示模擬量信號、開關(guān)量信號、各種累計(jì)信號的數(shù)值,通過按鈕、開關(guān)、信號燈、顏色、百分比、填充等手段實(shí)時(shí)生動(dòng)地表達(dá)出來。

        (2)數(shù)據(jù)管理:能夠建立和產(chǎn)生數(shù)據(jù)庫,操作信息庫,故障信息庫。

        (3)數(shù)據(jù)處理:能在INTOUCH的曲線跟蹤功能中,它既可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),也可以查詢歷時(shí)數(shù)據(jù)。

        (4)報(bào)警功能:當(dāng)某一模擬量(如溫度,壓力,流量等)超出給定范圍或某一開關(guān)量(如電機(jī)的啟停,閥門開關(guān)等)發(fā)生變位時(shí),根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級的報(bào)警。

        (5)報(bào)表功能:即時(shí)報(bào)表,日報(bào)表,月報(bào)表,年報(bào)表。

        (6)安全功能:按不同的操作級別分別加密,不同級別的操作員操作權(quán)限不同。

        (7)打印功能:可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形的打印,以及各種報(bào)警的實(shí)時(shí)打印。

        (8)INTOUCH操作站硬件基礎(chǔ)是工控機(jī)和工業(yè)網(wǎng)卡,軟件構(gòu)成為WIN98/NT/2000系統(tǒng)。

        3.結(jié)語

        提出工藝方案,控制變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。根據(jù)設(shè)備機(jī)組各工位職能,控制系統(tǒng)選型、方案確定極為重要,由西門子可編程控制器和觸摸屏組成就地控制系統(tǒng),和INTOUCH操作站監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成就地與遠(yuǎn)程、直控與網(wǎng)絡(luò)、二級三層實(shí)時(shí)控制與數(shù)據(jù)在線管理的立體系統(tǒng),通過在SCR板式脫硝催化劑生產(chǎn)線一年的應(yīng)用,實(shí)踐證明該系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性,可操作性,完全達(dá)到工藝的要求,年產(chǎn)成品10000立方。

        參考文獻(xiàn)

        [1]深入淺出西門子S7-200PLC/西門子(中國)有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)編[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.12.

        [2]寧獻(xiàn)武,劉樹民,劉志杰,何磊,馬楠.SCR脫硝系統(tǒng)對鍋爐設(shè)備的影響及對策[J].電力環(huán)境保護(hù),2009(6):34-36.

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