黃太祥（湖北東貝新能源有限公司，435006）

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基于PLC的SCR催化劑干燥煅燒自動控制系統(tǒng)

黃太祥
（湖北東貝新能源有限公司，435006）

摘要：本文介紹了SCR催化劑在一級干燥，二級干燥，煅燒生產(chǎn)過程的電氣自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由研華工控機(jī)和西門子PLC組成集中分散控制系統(tǒng)，采用冗余技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。

關(guān)鍵詞：PLC；SCR；溫度；壓力

0　引言

氮氧化合物是空氣污染的主要原因，對人體、植物、其他有機(jī)體極其有害。氮氧化合物主要來源于燃煤燃燒，因此控制氮氧化合物在空氣中的排放是必需解決的課題。SCR技術(shù)就是在溫度為320～400℃時，在催化劑作用下，利用NH3對氮氧化合物的還原功能，將燃煤燃燒產(chǎn)生氮氧化合物還原成氮?dú)夂退?，催化劑是整個SCR技術(shù)的關(guān)鍵。SCR催化劑在制作成型后，需經(jīng)過一級干燥、二級干燥、煅燒等工藝過程，本文介紹了某公司SCR催化劑生產(chǎn)線采用PLC和工控機(jī)技術(shù)自動控制一級干燥，二級干燥，煅燒等關(guān)鍵工藝過程的控制方法。

1　設(shè)備配置與控制要求

1.1一級干燥。一級干燥設(shè)有32間干燥室，32間干燥室共用一臺15KW排潮風(fēng)機(jī)，采用15KW變頻器控制，在進(jìn)入每個干燥室的排潮管道設(shè)置1臺排潮氣動調(diào)節(jié)閥，在加濕管道設(shè)置1臺加濕氣動調(diào)節(jié)閥。干燥室加熱采用蒸汽空氣換熱方式，設(shè)置1臺加熱氣動調(diào)節(jié)閥；每間干燥室設(shè)有4KW循環(huán)風(fēng)機(jī)一臺，采用4KW變頻器控制。

1.2二級干燥。二級干燥采用隧道窯進(jìn)行干燥。隧道窯加熱采用蒸汽空氣換熱器，分三組加熱，配置3臺換熱器和3臺4KW送風(fēng)風(fēng)機(jī)，送風(fēng)風(fēng)管設(shè)置3只PT100溫度傳感器和3臺加熱氣動調(diào)節(jié)閥，送風(fēng)風(fēng)機(jī)采用4KW變頻器控制；送風(fēng)風(fēng)管上設(shè)置3臺壓力變送器，通過對應(yīng)送風(fēng)機(jī)的變頻器來控制該送風(fēng)風(fēng)管壓力。設(shè)置5.5KW排廢風(fēng)機(jī)1臺，采用5.5KW變頻器控制，排廢管道設(shè)置壓力變送器1臺，控制排廢管道壓力。設(shè)置2.2KW循環(huán)風(fēng)機(jī)18臺，采用接觸器控制。設(shè)置1臺溫濕度傳感器，顯示窯內(nèi)溫濕度。

1.3煅燒。煅燒采用6條網(wǎng)帶窯來進(jìn)行。每條窯長53米，設(shè)置3KW網(wǎng)帶傳動電機(jī)1臺，采用4KW變頻器控制，設(shè)置網(wǎng)帶測速裝置1套。該網(wǎng)帶窯熱源為電加熱，設(shè)置216支紅外加熱管，分成12組，采用可控硅控制。設(shè)置15KW排廢風(fēng)機(jī)1臺，采用15KW變頻器控制，在排廢風(fēng)管設(shè)置1臺壓力變送器，通過排廢風(fēng)機(jī)變頻器控制排廢管道壓力。在網(wǎng)帶窯冷卻段還設(shè)有1.1KW冷卻循環(huán)風(fēng)機(jī)1臺，采用1.1KW變頻器控制。

2　控制系統(tǒng)設(shè)計

本控制系統(tǒng)采用西門子S7-300/400系列PLC和研華工控機(jī)

組成集中分散控制系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)采用冗余技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性，實(shí)現(xiàn)設(shè)備控制、故障報警、數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)通訊等多功能組合。控制系統(tǒng)包括工程師站、操作站、冗余PLC系統(tǒng)和ET200遠(yuǎn)程子站等。一級干燥、二級干燥及六條網(wǎng)帶窯將分別以ET200子站的形式通過PROFIBUS-DP總線連接至冗余PLC系統(tǒng)，PLC系統(tǒng)通過以太網(wǎng)的方式與上位機(jī)（工程師站和操作站）連接。系統(tǒng)框圖如下圖示：

2.1ET200子站。每個ET200子站由2個6ES7153-2BA02-0XB0接口模塊和若干信號模塊組成。

一級干燥采用6個ET200子站來完成所有信號采集及輸出控制，二級干燥采用1個ET200M子站，煅燒部分共計6個子站。本系統(tǒng)總共采用13個ET200M子站，共計使用了26個6ES7153-2BA02-0XB0模塊，20個32路開關(guān)量輸入模塊6ES7321-1BL00-0AA0 ，10個32路開關(guān)量輸出模塊6ES7322-1BL00-0AA0，48 個8路模擬量輸入模塊6ES7331-1KF02-0AB0，29個8路模擬量輸出模塊6ES7332-5HF00-0AB0，8個6路模擬量輸入輸出模塊6ES7334-0CE01-0AA0。

2.2冗余PLC系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)由電源模塊6ES7404-0KA02-0AA0，CPU模塊6ES7412-3HJ14-0AB0，以太網(wǎng)模塊6ES7443-1EX30-0XE0組成。兩套獨(dú)立的PLC系統(tǒng)組成冗余系統(tǒng)。

在一級干燥部分，每個干燥室設(shè)有一個溫度控制點(diǎn)和一個濕度控制點(diǎn)，PLC根據(jù)實(shí)測溫度信號和給定溫度值，經(jīng)過PID運(yùn)算后輸出信號給加熱氣動調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)換熱器的蒸汽流量來控制干燥室的溫度。濕度控制采用與排潮氣動調(diào)節(jié)閥聯(lián)鎖控制方式，當(dāng)干燥室內(nèi)濕度小于設(shè)定濕度時，排潮氣動調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，加濕氣動調(diào)節(jié)閥開啟。

二級干燥設(shè)置了3個溫度控制點(diǎn)和4個壓力控制點(diǎn)，3個溫度控制點(diǎn)分別設(shè)在對應(yīng)三組送風(fēng)管道上，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)氣動調(diào)節(jié)閥開度大小調(diào)節(jié)蒸汽流量，從而控制送風(fēng)管道熱風(fēng)溫度。4個壓力控制點(diǎn)分別設(shè)在排廢管道和三組送風(fēng)管道上，均采用變頻器控制，根據(jù)給定壓力和實(shí)測壓力值經(jīng)過PID運(yùn)算后輸出頻率信號給變頻器，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制壓力的目的。

煅燒部分有6條網(wǎng)帶窯，每條網(wǎng)帶窯設(shè)置了12個溫度控制點(diǎn)，采用可控硅調(diào)壓模塊控制，通過調(diào)節(jié)紅外加熱管上的電壓大小，控制窯內(nèi)溫控點(diǎn)溫度。在排廢管道設(shè)有一個壓力控制點(diǎn)，通過變頻器來控制排廢風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)壓力控制。網(wǎng)帶傳輸速度是根據(jù)網(wǎng)帶測速裝置測出的速度，調(diào)節(jié)傳動電機(jī)變頻器的輸出信號，從而控制網(wǎng)帶傳輸速度。

2.3上位機(jī)。上位機(jī)采用研華工控機(jī)，分為工程師站和操作站，采用西門子WINCC組態(tài)軟件。操作站可按不同級別加密，不同級別操作員操作權(quán)限不同。在運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時圖形顯示生產(chǎn)線各設(shè)備運(yùn)行情況，顯示各個工藝參數(shù)的變化曲線和數(shù)值大小，動態(tài)顯示生產(chǎn)工藝流程。

3　結(jié)語

由西門子PLC組成的現(xiàn)場子站和冗余PLC系統(tǒng)，和研華工控機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成了現(xiàn)場與遠(yuǎn)程控制，直接控制與網(wǎng)絡(luò)控制，實(shí)時控制與數(shù)據(jù)在線管理的立體控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工藝、設(shè)備、電氣控制的有機(jī)結(jié)合，降低了設(shè)備運(yùn)行成本，所生產(chǎn)的催化劑脫硝效率高，適用范圍廣，使用壽命長。

參考文獻(xiàn)

甄立東.西門子WINCC V7基礎(chǔ)與應(yīng)用.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2011.1

Automatic control system for drying and calcination of SCR catalyst based on PLC

Huang Taixiang
（Hubei East Bay New Energy Co.， Ltd.， 435006）

Abstract：This paper describes the SCR catalyst in a dry，secondary drying，calcining process for the production of electrical automatic control system，the system by Advantech industrial computer and Siemens PLC composed of distributed control system，redundant technology is adopted to improve the reliability of the system and implementation of equipment control，remote control，and other functions.

Keywords：PLC；SCR；temperature；pressure