6ES7223-1BL22-0XA8售后

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0 引言
    催化裂化再生工艺有再生和不再生两种形式。对于不再生工艺，烟气中含有3％～10％的，其回收利用是节约能源保护环境的一项重要课题。对于再生工艺，由于热平衡及再生设备的限制，往往需要改造再生设施，设备投入比较大。此外，重油催化裂化进料中含有较高的贵重金属(如，铂、铑等)，生产运行中引起催化剂失效，助燃剂损失也较大。因此．催化裂化再生工艺常采用不再生工艺，配以后续装置气体。许多炼油厂设置余热锅炉，辅以瓦斯气助燃，回收C0高温再生烟气的物理显热和化学能，同时再生烟气中CO及其他有害气体对大气的污染。
    目前，CO焚烧炉和余热锅炉控制系统采用国外进口模块化的集散控制系统(DCS)、顺序控制系统(SCS)，设备价格比较昂贵。另外。由于知识产权保护和技术沟通问题，设备一旦出现问题，现场技术人员无法及时判断、处理异常现象，再生烟气中CO及其他有害气体无法燃烧或爆燃，造成下游装置的余热锅炉炉管温，过热蒸汽品质降低等严重事故。针对以上情况研究和设计了一套立的基于PLC的焚烧自动控制系统，该设计简单易行，设备成本和维护费用较低，降低了对国外技术的依赖性，大幅度地提高了生产的性和性。

l 焚烧炉工艺概况
    CO焚烧炉为圆筒形直立结构，其下部为燃料燃烧室，中下部为催化再生烟气与二次风混燃的混合室。催化再生烟气进入焚烧炉后与燃烧后的高温烟气充分混合，使催化再生烟气温度达到着火点(约850℃)，使CO在焚烧炉内绝热燃烧。焚烧后产生的高温烟气进入余热锅炉系统，用于产生3．82 MPa，450℃的中压过热蒸汽。
    焚烧炉燃烧室部分采用环形进气、进风系统，进风管环形布设于燃烧室外侧，在燃烧室壁四周开设有均匀分布的若干进气／进风口，使燃气(燃油)从四周径向喷入燃烧室，在燃烧室内形成涡流，使燃料充分燃烧。混合室部分采用同样的设计理念，中下部的再生烟气经多个径向圆孔切向进入焚烧炉，二次风供给系统是沿烟气喷口周边进风，确保再生烟气与燃烧室出口的高温烟气充分强烈混合，使再生烟气在焚烧炉内绝热燃烧。
    燃烧器采用油气联合燃烧器，油气管为套装结构，中间为油嘴，外套管为气嘴，油嘴为压力蒸汽雾化油，气嘴采用0．3～0．5 MPa高压瓦斯，可油、气单烧，也可油气混烧。本例以瓦斯气为主，若瓦斯量不足等异常情况发生时，补烧燃料油。

2 焚烧炉控制系统组成
    根据焚烧炉的燃烧工艺，确保装置的运作，并考虑节省投资，

2．1 控制机理
    CO在适当的高温且氧气充足的环境下可燃烧并分解为无害气体，而在较低的温度或氧气不足的条件下，则可能无法分解。因此，利用焚烧炉的温度及氧气是控制的关键。CO焚烧炉先利用燃烧器将燃烧室炉膛温度升高，同时用风机使燃烧室炉膛内氧气充足，然后由PLC根据热电偶等温控设备所检测到的温度范围值，按预定程序启动燃气或燃油控制单元，将瓦斯气或燃油送入燃烧室充分燃烧，燃烧室出来的高温烟气与催化裂化再生烟气充分混合，引起CO烟气起燃和燃烧。在CO燃烧过程中会释放出热能，可令混合室温度进一步上升，此时PLC又可控制燃烧器火焰喷嘴的开关进行温度调控，令混合室温度处在配以风机单元提供的二次风一个适当的范围内，既混合室的又保证再生烟气中的CO等有害气体充分燃烧。
2．2 监控对象
    (1)焚烧炉本体：包括燃烧室和混合室。工艺中的控制关键点是焚烧炉的温度，包括燃烧室温度、混合室温度、焚烧炉出口温度等。
    (2)燃烧器单元：燃烧器单元包括燃烧器本体、点火装置和火焰监测装置。燃烧器本体采用扩散式结构，并配以旋流稳燃器以增强燃烧效果。本燃烧器一共设有六个喷嘴，呈环状排列，可根据工艺要求开启任何一个或多个。点火装置采用伸缩式直接点火方式，选用带信号反馈的高能点火装置，由伸缩式点、点火器和阀组等组成。火焰检测装置是由紫外光进行检测的火焰监视器、信号处理器、控制组件和冷却阀组等构成，用于监测燃烧器火焰。
    (3)燃料控制系统：分燃气控制单元和燃油控制单元。燃气控制单元包括自力式调压阀、电动快关阀、电磁放散阀、低压蒸扫电磁阀、燃气气动调节阀、阻火器和燃气高、低压力开关等仪器仪表；燃油控制单元包括自力式调压阀、电磁快关阀、低压蒸扫电磁阀、燃油气动调节阀、阻火器和燃油高、低压力开关等设备。阀门仪器仪表均采用防爆型以确保。PLC根据焚烧炉燃烧室和混合室的温度调节燃气调节阀开度和燃油阀组，以调整燃烧器的燃料量和二次供风量，终修正混合室的温度。
    (4)一次和二次助燃风单元：由鼓风机、电动风门、空气过滤器及风管道等组成，为燃烧器提供适宜的助燃风和火焰检测器等设备冷却吹扫，同时为PLC提供连锁信号。
    (5)保护单元由燃料高低压报警开关，停机吹扫阀组、泄漏检测组件和上位机DCS紧急控制组件等。
    (6)操作控制柜用于现场点火、运行和停机操作，火检处理器、现场显示报警，风机自动控制系统及与上位机DCS与现场仪表转接等。
2．3 控制系统
    选用SIMATIC S7-300 PLC作为控制设备，是因为其具有性高、抗干扰能力强、硬件配套齐全、维修方便等特点。向上和上位机DCS通讯，接受上位机的命令，并将燃烧系统的工况如实传送给上位机。向下接受各种模拟量、数字量和开关量信号，同时，控制燃烧器单元、燃料控制系统、一次、二次供风单元和各种现场设备等。为实现燃烧系统的自动控制功能，专门设计控制系统的软硬件部分。其硬件包括仪表、可控阀组、点火装置、火焰监视组件、风机控制组件、保护装置和控制柜内的隔离单元，以及PLC控制。现场各种检测装置将监测信号通过输入输出隔离单元将信号送入PLC控制，进行逻辑运算和相应的控制调节等。
    PLC可同时接受燃烧现场操作人员和上位机DCS的操作指令，对燃烧系统的运行过程进行监控。为燃烧系统的和维护改造，PLC采用冗余配置。燃烧控制系统作为整个余热锅炉自动控制的一个相对立的子系统，完成自身功能的同时可受控于余热锅炉DCS控制。控制系统采用SIEMENS Step 7 V5．2软件平台设计完成控制程序。PLC系统控制程序能完成对相应硬件设备控制的同时，自动进行连锁检查，确认设备当动及运行过程的条件，并自动进行自锁并保护。

3 焚烧炉控制系统设计
3．1 燃烧过程及其控制
    当本体设备工况和上下游工艺需启动焚烧炉，当控制系统启动，由风机吹扫炉膛，目的是将炉膛内原有的气体吹扫干净，以防止炉内残留可燃气体，点火时引起爆燃损坏燃烧室，同时为燃烧室足够的氧气。

根据本次工艺要求，为确保再生烟气中的CO能焚烧。控制系统设定的燃烧室温度为1 000℃，混合室设定的温度为850℃。根据燃烧瓦斯量及其组分确定出其燃烧所需的理论一次通风量，保证助燃的瓦斯能在燃烧室内充分燃烧；二次风量应在一次风调整到位的基础上，根据燃烧室温度等参数再进行调整，以确保CO在高温下燃烧。在运行中，要通过总风量的调节，以及一次风和二次风的合理分配来组织合理的炉风空气动力工况和燃烧工况。在燃烧室温度1 000℃，须点燃多个喷嘴或开启燃油系统，加速升温；当炉温达1 100℃时，为了炉膛的及节省能源，可关闭部分喷嘴或燃油系统，此时维持燃烧室温度。
3．2 功能实现
    为满足CO焚烧炉的经济运行和生产，焚烧控制系统不仅具有备程序控制、负荷自动调节和保护等功能，各状态指示、报警及控制均可在PLC上自动实现。为此设计若干子程序分别实现自动点火、管道自动吹扫、泄漏检测、自动灭火和燃料等功能。
    (1)自动点火：点火过程全部实现自动化，操作人员在点火条件具备工况下点击启动点火按钮或在PLC监控屏幕下启动点火按钮，点火子程序启用，对应设备完成相应的动作。开始风机运行，吹扫电磁阀BW1、电动阀l和2打开，吹扫管道5min后，电动阀1和2关闭，引燃电磁阀GVl和GV2打开，点火装置BE持续点火5s火焰建立，燃气电动阀1和2打开，5s后引燃电磁阀GV1和GV2关闭，调节阀TY1调火，后火焰监视器UV监视燃烧。若无火检信号，则立即关闭所有燃气阀，同时发出“点火失败”报警。
    (2)管道自动吹扫：在点火启动前、点火失败后、停机后或运行过程中，都需要对燃烧室及燃料气管道及阀组进行吹扫，以有效地炉膛、管阀和烟道中可能聚集的可燃气体，以防发生事故。
    (3)泄漏检测：燃料气管道联接和电动快关阀及放散阀是否泄漏，关系到燃烧站设备和操作人员的。在燃烧站冷启动前，燃烧室、管道和阀组吹扫后，进行泄漏检测。该子程序分为调节阀TY1泄漏子程序、电动阀BV1泄漏子程序、电动阀BV2泄漏子程序、电磁阀GW1泄漏子程序等。
    (4)自动灭火：当燃料信号或上位机DCS发出停炉等信号时，焚烧炉自动灭火进入备起状态或停炉状态，同时在PLC控制柜上声光报警并指示停炉原因如下：风机故障、燃料气高低压报警、火焰监视器无火焰信号、控制阀故障等。

4 结语
    该设计方案经东北某石油化工公司应用证明，基于PLC的焚烧炉控制系统能满足的焚烧的技术指标，能在恶劣的现场环境下长时间稳定运行。经**验收，该焚烧炉所排放的尾气符合国家的排放标准。控制系统故障率低，，充分显示了其适应性强，性高的特点，对于中小型的燃烧控制系统应用有一定的推广。

 由于以前曾从事过PLC程序设计,也可以说对PLC(三菱,西门子),变频器(三菱)很熟悉了,梯形图以其筒单易学,确实是个好东西,PLC系统的抗干扰性能确实是一般的单片机系统所不能比拟的.由于工作关系,做了许多三菱方面的系统.影响深的是组装CC-bbbb网络,一点一点啃资料,但后效果不错,用力控2.6做人机界面,用Q02CPU做主站,FX2n做从站,自我感觉还是挺不错的一个系统,客户反映也不错,可心里总觉得有一点遗憾. 

    也许与PLC有缘,到人材市场走走,本来想找一个软件设计方面的工作,但没想到下午就有公司打电话了解我的情况,后确定让我去设计PLC,说实话,当时心里确实没底,但是也很有信心,因为单片机(51,PIC)设计也是我的强项.这真得感谢以前的公司与经理,让我涉猎到了比较宽的领域,电子设计,单片机程序设计,VB程序设计,机床电路,当然了,还有PLC,都算不上特别精通吧,至少也可以说是熟悉的很,也做了很多这样的项目.说白了,PLC也就是一个经过特别设计的单片机系统吗? 

    由于各方面基础比较好吧,工作也很快上手,由以前的写梯形图,到现在的译码执行梯形图,由原来的面向一个完整的PLC,到现在的面对单片机输入输出扫描电路,确实感觉自己又进步了很多,先用汇编写主程序,后考虑到移植性又改成C语言,总之,感觉到中国人自己做PLC是可以的,为什么要把钱让外国人赚呢?特别是,我们以前公司用它的产品多了.的确,中国的技术没有国外的成熟,但不去搞永远就没出路.我做了一个筒单的比较:日本三菱的FX2n-48MR市场价3000无左右,输入输出各24个点,一般应用于小型控制系统,但如果我们自己设计的话,销售价格至少可以少一半,虽然速度可能慢一点,工艺可能差一点,但做为小型控制系统,速度是远远的大于要求速度的,像我们公司的技术也可达到一步基本指令5us的速度(当然也可以快一些,但没有必要),一般的1000步左右程序10ms就跑完了. 

   在抗干扰方面只要做好光电隔离,一样的可以达到要求. 

   也许,PLC国产化需要走漫长的路,但我们应当相信,只要我们这些技术人员努力,中国人不过分追求,以务实的态度去选择PLC,相信PLC国产化的路会越走越宽的

    在很多应用场合中，需要用到语音录放功能，如机、电话自动应答装置等。本文介绍一种简单实用的dsPIc数字信号控制器，用来完成语音录放功能。由于dsPIC强大的数字信号处理功能，可以提供后续的复杂处理等，具有良好的易扩展性。

1 dsPlC系列的简单介绍
    dsPIC系列是Microchip公司推出的新型16位数字信号控制器。它结合了单片机的控制优点及数字信号处理器(DSP)的高速运算特性，为嵌入式系统提供了单一芯片解决方案。它继承了PlC单片机系列的哈佛总线结构和精简指令集(RISC)技术，以及寻址方式简单、运行速度快、功耗低、驱动能力强等优点，同时集成了主板级的DSP功能，能够提供强大的数字信号处理能力；此外，还提供了如UART、CAN、SPI等丰富的外围接口，可以方便地与其他设备进行通信互联。本文介绍使用dsPIC数字信号控制器的SPI接口与ISD语音芯片进行通信控制，使用的芯片型号为dsPIc30F6014。

2 ISD系列语音录放芯片
    ISD系列语音芯片是美国ISD公司推出的产品。该系列芯片采用多电平直接模拟存储(Chip Corder)技术，声音不需要A/D转换和压缩，每个采样直接存储在片内的闪烁存储器中，避免了A/D转换的误差；能够真实、自然地还原语音、音乐及效果声；避免了一般固体录音电路量化和压缩造成的量化噪声和金属声。ISD4000系列采用CM0s技术，内含晶体振荡器、防混叠滤波器、平滑滤波器、自动静噪、音频功率放大器及高密度多电平闪烁存储阵列等，只需要很少的外围器件即可构成一个完整的语音录放系统。它的操作命令通过串行通信接口(SPI)或Microwire送入；采样频率可为4.O Hz、5.3 Hz、6.4 Hz、8.O Hz，频率越低，录放时间越长，但音质会有所下降；片内信息存于闪烁存储器中，可在断电情况下保存(典型值)，反复录音10万次；器件工作电压3 v，工作电流25～30 mA，音质好，适用于移动电话及其他便携式电子产品。本设计使用的芯片型号为ISD4002，单片录放时间为120 s。

3 SPI接口介绍
    SPI是由美国摩托罗拉公司推出的一种同步串行传输规范，常作为单片机外设芯片串行扩展接口。SPI有4个引脚：SS(从器件选择线)、SDO(串行数据输出线)、SDI(串行数据输入线)和SCK(同步串行时钟线)。SPI可以用全双工通信方式同时发送和接收8(16)位数据，过程如下：主机启动发送过程，送出时钟脉冲信号，主移位寄存器的数据通过SDO移入到从移位寄存器，同时从移位寄存器中的数据通过SDI移人到主移位寄存器中。8(16)个时钟脉冲过后，时钟停顿，主移位寄存器中的8(16)位数据全部移人到从移位寄存器中，随即又被自动装入从接收缓冲器中，从机接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。同理，从移位寄存器中的8位数据全部移入到主寄存器中，随即又被自动装入到主接收缓冲器中．主接收缓冲器满标志位(BF)和中断标志位(SSPIF)置“1”。主CPU检测到主接收缓冲器的满标志位或者中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据。同样，从CPU检测到从接收缓冲器满标志位或中断标志位置1后，就可以读取接收缓冲器中的数据，这样就完成了一次相互通信过程。这里设置dsPIC30F6014为主控制器，ISD4002为从器件，通过SPI口完成通信控制的过程。

4 dsPIC的SPI函数库
    dsPIC30F6014提供了2个SPI接口模块，每个接口模块包括三个特殊功能寄存器和四个引脚。SPIxBUF是数据缓冲寄存器。需要注意的是，接收缓冲SPIxRBF和发送缓冲SPIxTBF共享同一个地址，即它们都是地址映射到SPIxBUF的。也就是说，当对接收或发送缓冲寄存器操作时，都只能对SPIxBUF进行操作，而不能直接对SPIxRBF或SPIxTBF进行操作。SPIxCON是控制寄存器，用来对sPI模块的操作模式等进行配置；SPIxSTAT是状态寄存器，用来标示SPI模块所处的状态。

 通过对控制寄存器的配置，可以将SPI模块设置为8位或16位模式、主模式或从模式、帧同步等多种操作模式，还可以对时钟边沿、时钟分频倍数等进行配置。这里使用了以dsPIC为主，ISD为从的主从模式。Microchip提供的外围接口库可以方便地完成这些配置工作。

    dsPIC Lange Tools Libraries是MictoChip公司提供给的一套工具库，其中主要含3个子库．DSP库，提供常用的DSP函数；外围接口库，提供对dsPIC系列所有外围接口的驱动函数，包括SPI接口；标准C及数学函数库，可在Microchip的网站下载(www．microchip． com)。我们使用其中的外围接口库中的SPI库函数即可。SPI库中主要包括以下几个函数：
    ①configIntSPIx SPI中断配置函数。该函数可以对sPI接口的中断使能位以及中断级进行配置，返回值为空。
    ②CloseSPlx关闭SPI接口。
    ③DataRdySPlx SPl接口数据就绪。该函数用来判断SPI接收缓冲区中是否有数据等待读出。若返回值为1，表示缓冲区中数据已经就绪，等待读出；若返回值为0，则标示缓冲区为空。
    ④ReadSPIx读SPI接口缓冲区。
    ⑤WriteSPIx向SPI接口发送缓冲区写数据。
    ⑥OpenSPIx打开SPI接口。该函数包含2个参数：configl和config2。configl中包含对SPI接口操作模式的配置信息，将写入控制寄存器；config2中包含SPI的状态信息，将写入状态寄存器。该函数在打开SPI接口的同时完成对其的配置。
    ⑦puasSPIx函数将一个字符串数据写入到发送缓冲区中。
    ⑧getsSPIx函数将从接收缓冲区读人长度的字符串数据，并转存到的空间。

    除了这8个函数以外，该库还提供了相应的宏指令完成同样的功能，可以在程序中方便地使用。

5 lSD4002
    ISD4002工作于SPI串行接口。SPI协议是一个同步串行协议，协议定微控制器的SPI移位寄存器在SCLK的下降沿动作。对ISD4002而言，在时钟上升沿锁存MOSI引脚数据．存下降沿将数据送至MISO引脚．协议具体内容如下：
    ①所有串行开始于SS下降沿；
    ②SS在传输期间保持为低电平，在两条指令之间保持为高电平；
    ③数据在时钟上升沿移入，在下降沿移出；
    ④SS变低，输入指令和地址之后，ISD才会开始录放动作；
    ⑤指令格式是10位地址码加6位控制码；
    ⑥ISD的任何操作(含快进)如果遇到EOM或OVF则产生一个中断，该中断状态在下一个SPI周期开始时被；
    ⑦使用读指令会使中断状态为移出ISD的MISO引脚时，控制及地址数据也同步从MOSI移入；
    ⑧所有操作在运行位(RUN)置1时开始，置0时结束；
    ⑨所有指令都在SS上升沿开始执行。

  对于ISD4002，器件延时TPUD(8kHz采样时，约为25 ms)后才能开始操作；因此，用户发完上电指令后，等待TPUD.才能发出一条操作指令。下面是典型的操作。

    从00处发音，应遵循如下时序：
    发POWERUP命令；
    等待TPUD(上电延时)；
    发地址值为00的SFTY命令；
    发Y命令。
    器件会从00开始放音，当出现EOM时，立即中断，停止放音。
    如果从00处录音，则按以下时序；
    发POWER UP命令；
    等待TPUD(上电延时)；
    发POWER UP命令
    等待2倍TPUD；
    发地址值为00的SETREC命令；
    发REC命令。
    器件便从00开始，一直到出现OVF(存储器末尾)时，录音停止。

6 电路设计
    本电路采用dsPICC30F6014数字信号控制器，通过3个按键开关控制ISD4002录放音芯片的动作。S1、S2、S3分别接到控制器外部中断INTl、INT2、INT3上。当按下S1时，开始录音，再次按下S1时停止录音。如此反复即可实现多段录音。同理，按下S2时开始放音，再次按下S2是停止放音。如此反复顺序播放多段录音。按下S3关机。

(1)硬件电路设计
   整个电路由语音录放电路、话筒输入电路、按键开关电路及LCD显示电路构成。由于本设计输出直接驱动普通耳机，经实验不需外部功放电路，直接利用ISD4002内部功放输出即可。ISD4002作为从机，其SPI接口的MOSI接控制器的SDO；MISO接控制器的SDI；SCLK接SCK；SS接控制器的SS即可。LCD用于人机交互的界面显示。

(2)软件设计
    程序包括主程序以及几个子程序。主程序中，在完成初始化的工作之后，进入一个while循环，等待响应按键触发的中断，若有按键按下，则进入相应的中断服务程序。在按键S1的中断服务程序中，设置一个标志变量，Sl每按下一次，标志变量取反，用来控制录音及停止录音。同理，S2的中断服务程序中也设置一个标志变量，控制开始放音及停止放音。S3的中断服务程序中则发送Power-Down指令关机。程序清单中给出了主程序以及中断服务程序，另外包括LCD驱动程序以及dsPIC的SPI函数库等。

7 总 结
    该电路易于实现，功能简单实用，可扩展性较好；输出声音清晰、自然。如要增加录音时间，可选用ISD4000系列的其他芯片，程序基本相同。另外，在设计过程中有以下几点事项需要注意：
    ①在SPI的中，不同芯片所定义的传输顺序可能不同，因此要注意是先传高位还是先传低位。ISD4002要求先传高位数据，如果与主芯片所定义的顺序相反，则只要把指令码反过来传即可。
    ②由于ISD4002要求在时钟前半个周期把数据放在传输线上，因此，在使用dsPIC的SPI函数库时需要注意SPI初始化。在本设计中，使用的配置为SPl—CKE—ON&CLK_P0L_ACTIVE_HIGH。
    以上两点可能会帮助解决一些常见问题。