昆明西门子PLC代理商电源供应商

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1 引言

杭州半山发电有限公司共有三台燃气机组和四台燃煤机组，燃煤机组以钱塘江为补给水源，采用雨水、污水和生产废水合流机制。原来生活污水及工业废水经废水处理后达标排放，当污水中污染物较低时直接排放。随着环保要求的日渐提高和节水的需要，电厂对全厂污水和废水处理及回收利用进行了改造，实现了以可编程控制器为集中控制的废水综合处理系统。

2 系统构成及配置

由于电厂废水主要包括生活水、新区废水和煤水三部分，相关的废水治理设备集中分布在三个区域，为了能够对废水处理系统进行集中监控，采用了以PLC和微机组成的控制系统。整个控制系统的构成如图1所示。

在三个废水处理区域分别设置以PLC为的控制子系统，所有PLC均选用美国AB公司的产品：煤水处理车间由于I/O数量较少，使用MICROLOGIX 1200系列PLC;生活水处理车间使用10槽机架8K存储容量的SLC500/03系列PLC;新区废水处理车间使用13槽机架16K存储容量的SLC500/03系列PLC。每套PLC均配置足够容量的I/O点，并有一定的裕度，同时利用1747-AIC隔离链路耦合器将PLC的RS232通讯协议转变成为DH485。废水处理监控使用研华工控机IPC-610，安装具有DH485接口的1784-KTX卡。整个系统以DH485网络相连接，形成操作管理集中和控制分散的废水处理综合系统。

3 系统监控功能

废水处理监控计算机安装iFIX软件，Rslinx通讯程序、ABR驱动程序以及Rslogix PLC编程软件 。利用iFIX软件实现各种控制画面，运行人员的操作手段，通过Rslinx完成监控计算机与三个PLC之间的实时通讯，Rslogix完成控制程序的设计调试下装等处理。主要实现如下功能：

① 对整个工艺系统进行集中监控，实现自动数据采集、数据处理、工况显示、实时趋势、参数报警、历史曲线和报表输出功能;

② 完成整个工艺系统内工作泵与备用泵之间的联锁功能，实现水泵与水位、流量的联锁保护功能;

③ 完成生活污水处理系统内相关设备的程序启动、时间程序冲洗、反冲洗等功能;

④ 实现新区废水处理系统内氧化剂、助凝剂、混凝剂自动加控制;

⑤ 完成煤水处理车间高浊度净化器、提升含煤废水泵、复用反冲洗水泵自动加药与程序控制;

⑥ 在线修改控制水位、加式、加药量、系统冲洗时间、反冲洗时间等控制参数。

4 系统控制实现

在整个废水处理系统中，以PLC为构成三个立的区域控制系统，由于三个控制系统对象差别较大，下面以生活水处理系统为例进行说明。

① 生活水处理车间

图2是生活水处理车间工艺流程图。主要设备包括生活污水齿耙清污机、生活污水提升泵、生活污水鼓风机和生活污水处理装置，其中生活污水处理装置如图2虚线内的部分，包括斜管沉淀池、C/N滤池、N滤池、反冲洗水箱和反冲洗中间水箱。整个系统的控制主要包括正常处理和污水处理装置反洗两个部分：正常处理过程比较简单，只要将管路中相应的阀门打开和启动对应的水泵;污水处理装置反洗包括C/N滤池反洗和N滤池反洗，在滤池反洗过程中，放水历时1分钟、气洗历时5分钟、气水联合洗历时3分钟、水洗历时2分钟，整个反洗过程为11分钟，反洗周期为设备正常运行后，2天一次。

② 滤池操作控制

生活污水处理装置中包括C/N滤池和N滤池，C/N滤池和N滤池的阀门连接如图3所示。两个滤池都包括运行和反洗两部分操作，表1所示的是C/N滤池在运行和反洗中的状态。

表1：C/N滤池运行和反洗时阀门的状态（▲表示关闭，△打开）

③滤池操作PLC控制程序实现

从滤池工作的全过程来看，各个操作之间存在明显的顺序，因此采用Rslogix软件的顺序功能图来实现控制程序，顺序功能图实现的结构如图4所示。整个滤池的操作分为停运、运行、放水、气反洗、水气反洗和水反洗六个步，每个步执行开关阀门和定时操作，步与步之间的转换的条件使用PLC内部的定时器的时间信号和通过PLC的DI模块输入的阀门状态。

5 小结

废水综合处理系统将工业废水和生活废水进行深度处理，达到了循环用水标准;对含煤废水进行处理，达到了煤场冲洗用水的标准。废水综合处理系统的实施，提高了废水的回收效率，一方面减少了废水的排放量，减轻了对周围地区环境的污染，减少了排污费用;另一方面减少了水资源的开采，获得了很高的经济效益和社会效益。

PLC在废水综合处理系统中的应用，实现了系统的集中监控，提高了运行人员的工作效率，增加了整个系统的透明度和可维护性。

本文作者的点：利用PLC的通信功能，将分散的废水处理系统连接在一起，形成了操作管理集中和控制分散的综合系统，提高了系统的经济性。

城市生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用垃圾焚烧的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧日处理废物能力为1～350t，余热锅炉的热容量小，发电机组小，一般为20兆瓦以内。因此，垃圾焚烧发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。一般来说，大型电厂的主机控制系统是无法采用PLC来控制的，只有一些辅机系统才能够使用PLC。但是，随着现场总线技术及微处理器性能的突飞猛进，PLC集散控制系统已经成功应用在中型及较复杂的控制领域中，例如，垃圾焚烧发电厂就可以使用PLC控制系统，这样可以大大降低控制系统的成本。 

  　　本文将介绍广东省南海市垃圾焚烧发电厂PLC控制系统，此控制系统由珠海市广东亚科技股份有限公司成功开发，并一次成功投入生产运行。

2 控制系统总体方案介绍 

    制系统采用Siemens S7-400系列PLC，Siemens公司的S7-400系列PLC是90年代推出的S7系列中的大型机型，具有完善的功能和强大的通讯能力，特别是总线标准之一的Profibus，得到很多厂家的支持，非常有利于分布式控制系统的使用，Profibus-DP总线的通讯速率可达12Mbps。S7-417H双机热备系统和ET200M分布式I/O组成的Profibus-DP总线网构成切换结构，实现故障时的无扰动自动切换，可用在性能要求高的控制系统中。但是S7-417H双机热备系统造价相对昂贵，为了减少硬件投资，可以选用软件双冗余（用416CPU进行双机热备），采用分布式I/O的Profibus-DP现场控制总线，上位机与PLC之间采用OSM/ESM环形100兆工业以太网光网进行通讯, 上位机采用Intouch7.1组态软件进行系统组态。该厂的垃圾焚烧工艺引进美国Basic公司的技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到环保要求, 一期日焚烧处理垃圾200t。该工艺技术在我国具有实际推广的应用。 

  （1） 工作原理 

  　　垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，垃圾与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合燃烧，燃烧产生的热量由余热锅炉回收。余热锅炉产生的高温高压水蒸汽推动汽机发电，燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出。由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入二、三级燃烧室，进行进一步燃烧，使烟气的温度高达1000℃，烟气在此停留时间不少于2s, 使有毒的烟气分解，后经烟气处理设备及除尘设备（电除尘、布袋除尘）处理合格后排入大气。 

  （2） 环保发电厂主要设备 

  ① 焚化炉锅炉2台，每台主要的技术参数如下: 

     垃圾处理量: 8.33t/h 
     产生蒸汽量: 22.5t/h 
     过热蒸汽压力: 4.0MPa 
     过热蒸汽温度: 400℃ 
     炉膛温度: 980℃ 
     给水温度: 145℃ 
  ② 汽轮机发电机组一套，主要的技术参数如下: 

     主蒸汽压力: 3.9MPa 
     主蒸汽温度: 390℃ 
  ③ 发电机主要的技术参数如下: 

     功率: 12000kW 
     出线电压: 10.5kV 
     频率: 50Hz 
     额定转速: 3000r/min 
     功率因数: 0.8 
     励磁方式: 无刷励磁系统 
  ④ 烟气处理系统两套 

  ⑤ 配套电气供配电系统 

  　　该PLC集散控制系统I/O点数有3000余点，其中模拟量300余个

    电机分批自启动技术在石油化工等连续生产企业中有着广泛的用途。以PLC为控制单元的电机分批自启动系统具有以下功能及特点：（1）能够实时地监控电机的运行状态；（2）记忆电网波动前电机的运行状态，只有在电网波动前处于运行状态而且在电网波动时停机的电机才具备电机自启动条件；（3）准确及时地捕获电网电压信息。（4）分批自启动的电机按照工艺流程需要，在PLC中预先设置，同时为避免多台电机在自启动中对电网的影响、电机分批自启动中采用分批延时处理方式；（5）具有多路输入和多路输出功能，实现多台电机自启动集中控制；（6）具备远程通信接口，实现与上位机或DCS系统的通信，在上位机或DCS系统中方便地对该系统进行监控和维护。

    洛阳石油化工总厂的2套PLC电机分批自启动设备，采用西门于S7。300系列PLC，它以CPU313为处理单元，每执行1000条二进制指令约需0．7ms。S7—300同时具备128点数字量输入／输出和32路模拟量输入／输出，12KB的RAM，20KB的负载存储器；能够满足电机状态和系统电压的实时监控和及时实现电机分批自启动的要求。

1 系统组成

    2套PLC电机分批自启动系统根据变电所供电方式，每一段低压母线采用l台PIC。系统硬件主要分为外围电路和单元2部分。外围电路主要完成母线电压、电机运行状态等信号的采集、处理和转换以及电机启动指令的驱动等。单元（即PLC）主要完成信号处理，发出电机驱动指令。

1.1 外围电路

    外围电路主要包括以下几个部分：（1）母线电压采样监测。它通过1个电流型电压变送器将0—380V交流母线电压转换为4＊20mA直流信号。（2）电机运行状态信号监控。电机运行状态信号通过电机控制回路中的1个干接点输入到PLC的输入模块。所有信号的输入都经过光藕隔离，以提高抗干扰能力。（3）电机驱动单元。电机启动信号由PLC发出，输出单元不直接驱动电机，而是通过1个220V、10AAC的中间继电器带动电机操作回路。这样一方面提高了驱动能力，另一方面使得电气操作回路和PLC控制回路分隔，提高了系统的性。

1．2单元

    根据系统的要求，其PLC主要有以下几部分：

    （1）CPU313及系统软件。它完成电压和电机运行状态监测，实时进行逻辑判断，发出电机分批自启动指令。CPU313有4种操作选择：RUN—P、RUN、STOP和MRES运行方式。

    （2）模拟量输入模块SM331（8路输入）。它把电压变送器输入的4。20mA的模拟量转换为数字信号，并将数字信号送到PI，C的控制单元，以供PLC做出电压判断。

    （3）数字量输入模块SM321。16路输入2个，32路输入1个，完成62台电机运行状态监测和PLC电机分批自启动系统运行、调试状态监侧，电机运行状态信号通过电机操作回路中的接触器辅助接点接至该模块。

    （4）数字量输出模块SM322（输出8路）。

    接受PLC控制单元的指令，完成电机驱动信号输出，通过出口中间继电器，驱动电机操作回路，完成电机分批自启动。

2 系统软件设计

    电机分批自启动系统软件主要为：（1）完成系统初始化；（2）正常状态下的数据监测；（3）电网电压出现波动后，即电网电压降至70％，所有电机都会因为电气保护装置而强制退出运行，在此之前，程序已经做出判断并锁存电机状态信号；（4）当电力系统恢复正常（3s内，母线电压恢复至95％）时，程序依据故障前保存的电机状态信号、对具备白启动条件的电机。按照顺序分批发出启动信号，使其恢复运行；（5）无论在正常状态下或是在电机自启动过程中，PLC均实时监侧母线电压；（6）通信接口程序。包括系统监测数据和故障信息，PLC将采集的母线电压信息、电机启动状态信息传输到上位机或DCS系统，便于维护人员实时了解设备运行状况。 

1 系统功能

1.1 系统组成

热电站装机容量13000KVA,全部采用煤发电，安装了四台大型锅炉，小的75吨，大的165吨，燃煤量大，运输皮带长，级数多，运输控制保护闭锁多。

热电站燃料准备系统主要有桥式抓斗起重机、给煤机、皮带输送机、皮带鼓风机、除铁器、刮板输送机、棒条筛、环锤式破碎机、煤位传感器、锅炉位置开关等组成。图1为四级皮带运输系统框图。

1.2 控制要求

热电站燃料准备系统，是一个大型的皮带运输系统，工作任务重，带锅炉多，用煤量大，上燃料的性、性、准确性、及时性，直接关系和影响着全厂的供电质量和生产效益，所以这套系统在运作过程中的性。

要求皮带运输系统从后一条皮带按四、三、二、一逆序启动，加的互锁环节。条皮带都是气垫式皮带运输机，在皮带启动前要求启动它们各自的鼓风机，把皮带吹起，以减小皮带运行时的摩擦，如果鼓风机没有开动，不允许皮带开动，皮带和鼓风机之间要加互锁。四号配仓皮带给锅炉下料，用电动推杆犁式卸料器进行手动和自动下料控制。

用煤流传感器、行程开关控制皮带运行时间。为了提高了系统运行的性，正常运行时进行集中自动控制，在故障或特殊情况时可以现场手动控制。

在每级皮带上都装有除铁器，由于煤中混有杂物，如铁器、易燃易爆的金属物质，特别是，若随煤混进锅炉，将会引起爆炸等危险事故的发生。外面是铁皮裹着，除铁器可以对其起作用，阻止等进入锅炉，引起事故，造成不必要的损失。所以除铁器不开动，皮带不允许开动。

皮带运输机没有开动，不允许开振动给煤机，若给煤机先开，会压死皮带，使其无法正常启动。同样，振动给煤机没有开动，不能启动抓斗起重机往给煤机中送煤，否则会压死给煤机，使其无法启动。

两台振动给煤机，一台正常使用一台备用，相互立不可同时开，要求加互锁。

所有的皮带运输机设备都运作起来后，系统正常工作，使用自动下料，电动推杆犁式卸料器动作抬起放下，要靠锅炉的位置开关控制，自动抬起放下。出现故障，使用手动下料，加一个手动电葫芦使电动推杆犁式卸料器动作抬起放下。

系统要求皮带按一、二、三、四顺序停车，在皮带上装有煤流传感器，要求煤流传感器精度要高，当煤流走完后，通过煤流传感器把皮带停下来。先停给煤机，再停一号皮带，按煤流走完的顺序停皮带，上一级皮带煤流未走完，下一级皮带不允许停下，不能误动作，加必要的互锁保护。

在考虑集中控制的同时，也要考虑现场控制，以免现场发生故障，不能停车，要设现场故障停车开关。设有故障检测及报警系统，对皮带运输机运行状况进行监控，若系统某一部分发生故障，要有报警信号，传入控制室，运行设备在室设指示灯，正常运行工作，指示灯亮;故障时指示灯闪烁，电铃响;停止状态指示灯灭。

2 系统硬件设计

2.1 气垫带式输送机

采用气垫带式输送机，既将通用带式输送机的支承托辊去掉，改用设有气室的盘槽。

由于气垫带式输送机没有滚筒和承载托辊及其阻力，由盘槽上的气孔喷出的气流在盘槽和输送带之间形成非接触支承气膜，在通过盘槽时不出现挠曲和摩擦，从而显著地减小了摩擦损耗，气垫输送带的磨损和撕裂现象比槽形托辊输送带少得多，有效地克服了通用带式输送机的接触支承缺点，因此摩擦力小。功率消耗比普通带式输送机低，也不需要换和修理托辊费用。不发生盘槽与输送机接触而损坏胶带的现象，鼓风机的维修费仅为槽形托辊修费的一小部分，控制设备也较为简单。

2.2 PLC选型

用PLC进行控制，外围设备少，占地空间小，是实现的良好设备，三菱可编程控制器（PLC）功能强，控制精度高，运行速率快，控制功能性好，可以较好地实现集中控制和就地分散控制。

现场的输入信号有起动、停止、煤流传感、南北线选择、锅炉位置、自动卸料、卸料器抬起和放下位置、给煤机选择等20个;输出信号有振动给煤机、皮带鼓风机、皮带除铁器、皮带运输机、棒条筛、破碎机、刮板输送机、卸煤器抬起和放下、故障报警、起动/停车预告等42个，为了减少成本并留有充分的余量，选基本单元FX2N-48MR和扩展单元FX2N-48ER。

3 系统软件设计

PLC常用的编程语言有梯形图语言（LD）、顺序功能图语言（SFC）和功能块语言（FBD），四级皮带输送机控制系统属于典型的顺序控制，所以主要采用顺序功能图（SFC）编程。图2为系统程序流程图。

顺序功能图主要采用步进梯形指令编程方式，为了编程方便，程序中采用了许多中间继电器进行程序的记忆、转换，同时程序中还使用许多内部定时器完成延时功能。

3.1 起动程序

，在准备工作时，把就地集中转开关闭合，北线开关闭合，给煤机选择开关闭合，要自动卸料，把自动卸料开关闭合，做好启动前准备工作。准备工作完备后，按下开车按钮，皮带运输机按编写好的程序在PLC的控制下一步步的启动。图3为起动程序流程图。

3.2 工作程序

当所有的设备启动后，皮带运输机就开始正常的运煤工作，自动卸料的电动推杆式卸料器在锅炉位置开关的控制下自动工作。

3.3 停止程序

工作完毕之后，锅炉注满了，按下停止按钮，然后皮带运输机按程序逐步停止。后所有设备全部停下，等待下一次的工作开始。

3.4 故障程序

在该四级皮带运输机的故障回路中用了下降沿微分输出指令，在设备正常工作时它遇到上升沿不起作用，当故障时设备停止运行，它就接通故障继电器线圈，使故障输出，故障报警，设备停止运行。在正常的停车情况下，它被停车预告输出断开无效，使其不误报故障。

若运行中出现故障，使某一设备不能正常运行，只要该设备因故障而停车，一个下降沿到了，就会接通PLC中的故障中间继电器，故障线圈闭合，把运行电路断开全部停车，发出故障报警声。等到故障解除然后恢复正常。

4 结语

综上所述，本系统方案不仅选择了成熟、的软/硬件，并充分考虑了系统的扩展性，符合控制管理一体化潮流，对今后控制功能和管理功能的扩充提供了很好的基础。本系统自投入运行以来，运行状态良好，自动化水平达到国内**业的水平，了良好的经济效益和社会效益。此项目的经济效益约20万元。

本系统的点主要有：改用气垫带式输送机，没有滚筒和承载托辊，减小了摩擦损耗和功率消耗;电气控制采用PLC与接触器结合，解决了传统的继电器接触器控制的诸多问题，提高了系统的抗干扰能力，降低了故障率，使运行。