DCS控制系统在焦炉地面除尘站的应用

引言
    随着我国工业化进程的不断加快．环境问题已经成为关系到人类前途和命运的尖锐而敏感的问题。生活在山西这块沃土上．煤炭焦化产业由南到北随处可见，而这些行业在给企业带来巨大利润的同时给我们的生活环境所带来的工业粉尘污染也是令人痛心疾首。随着国家环保治理力度的不断加大．各企业在环保治理方面的投入也在日益加强。地处山西腹地的西山煤电集团五麟焦化厂为响应国家环保政策,为l、2号焦炉配置了一座地面除尘站，除尘站的控制系统采用了时下流行的DCS集散控制系统。系统通过控制地面除尘站的除尘主风机的转速配合调节炉前密封管道和地面除尘站连接管道间的非常阀的开与关，把拦焦车在导焦、焦炉在出焦时在拦焦车导焦栅和熄焦车等处产生大量阵发性的高温烟尘通过导焦车上的吸尘罩捕集后，经过固定在炉前的胶带密封管道和地面除尘站连接管道进入除尘器本体进行净化处理，净化后的烟气经除尘器上部集合管通过通风机排人大气，在除尘器中被捕集下来的粉尘经双层排灰阀进入刮板运输机送入粉尘仓，最后由加湿卸灰机定期将粉尘装入汽车后运输。

1 系统硬件配置
    为了保证整个控制系统在安全、可靠的情况下长期运行．系统配置了一个工程师站，一个操作员站两个操作站和一套由西门子S7-300系列PLC产品控制系统。具体配置如下：
    (1)操作站：操作站采用配置为PⅣ2．4G、512MB、80G、52XCDROM的研华工控机两台主机，21英寸彩色显视器两台，单色打印机和UPS电源各一台。
    (2)PLC控制系统：PLC控制系统采用了西门子S7-300系列产品组成分布式I／0控制方式。主站由：S7-300-CPU一块、电源模板一块、通讯模板IM365一块以及S7-300的I／O模块组成。从站采用：由IM365接口模板以及S7-300的I／0模块组成。现场输入信号通过端子直接输入PLC柜，输出信号由输出继电器来实现PLC-I／O模块与现场设备实现电器隔离。系统规模：开关量输入点(DI)：176点；开关量输出点(D0)：64点；模拟量输入点(AI)32点。
    (3)通讯：操作站OPS与PLC控制系统之间的通讯网络是PROFIBUS网络，由西门子通讯模块CP5611网卡实现PROFIBUS通讯。通过(PG口、PC口)构成高速的数据通讯网。实现上位机与下位机之间数据通讯。系统硬件构成见图l。

2 集散控制系统特点
    DCS控制系统综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术．采用了多层分级的结构，它把计算机、仪表和电控技术融合在一起．结合相应的软件，不仅能够实现数据自动采集、处理、工艺画面显示、参数超限报警、设备故障报警和报表打印等功能，而且并对主要工艺参数形成了历史趋势记录，随时查看，并设置了安全操作级别，既方便了管理，又使系统运行更加安全可靠，适用于电力、冶金、建材、造纸、煤化工、城市污水处理等行业中现代化生产的控制与管理需求。目前已成为工业过程控制的主流系统。它的特点是：
    (1)控制功能强。
    (2)系统可靠性高。
    (3)有良好的人机界面。
    (4)软、硬件采用模块化结构。
    (5)系统容易开发、扩展。
    (6)用组态软件，编程简单，操作方便，容易掌握。
    (7)有良好的性价比。

3 控制方案
    l、2#焦炉除尘控制系统所控制的电气设备有：除尘主风机、液力偶合器电动执行器、非常阀、刮板运输机、风机入口阀、仓壁振打器、双层排灰阀、脉冲控制仪、料位计等。所有这些被控设备除料位计外均设有集控和就地控制两种模式，现场维护非常方便。
    本系统控制的难点是液力耦合风机转速的调节和炉前密封管道和地面除尘站连接管道间的非常阀的开度调节，与它们一同要进行连锁控制的设备还有风机前的风门人口调节阀，如果这三者之间的连锁问题处理的不当，整个除尘站的本体将有可能毁于一旦。本系统控制的关键点是仓壁振打器、双层排灰阀、刮板运输机、脉冲控制仪、料位计之间的连锁控制。系统启动之前要对所有被控设备进行状态检测，不符合启动要求时系统将无法启动运行。确保生产设备及操作人员的安全。
    整个系统采取分时段的工作方式：焦炉不出焦时除尘主风机低速运行，非常阀关闭；仓壁振打器、双层排灰阀、刮板运输机、脉冲控制仪也不工作。焦炉出焦时除尘主风机将高速运行，同时打开非常阀．把拦焦车在导焦、焦炉在出焦时在拦焦车导焦栅和熄焦车等处产生大量阵发性的高温烟尘通过导焦车上的吸尘罩捕集后，经过固定在炉前的胶带密封管道和地面除尘站连接管道进入除尘器本体进行净化处理．这时仓壁振打器、双层排灰阀、刮板运输机、脉冲控制仪将按要求一次投入工作；所有的除尘室都工作一遍后，仓壁振打器、双层排灰阀、刮板运输机、脉冲控制仪进入待机状态，除尘主风机进入低速运行．同时关闭非常阀，等待下一次焦炉出焦信号的到来．如此循环往复。上位机软件采用北京昆仑通泰自动化软件科技有限公司的MCGS组态王和西门子的STEP7编程软件，该组态软件可方便地同国内外各种品牌的PLC建立PROFIBUS网络连接或INTRNET网络连接。操作站主画面(见图2)。

    系统主画面简介明了．所有地面除尘站的受控电气设备的运行状态画面上一目了然。主画面中同时给出了除尘器前烟气温度、除尘器后烟气温度、冷却器前烟气温度、风机轴承温度、偶合器进油温度、偶合器出油温度、主电机轴承温度、主电机定子温度、压缩空气压力、除尘器进出口差压、偶合器进油压力、偶合器转速、风机轴承振幅的监测指示。

4 结束语
    系统在设计时采用了高抗干扰能力的硬件电路和模块化设计。使系统具有了优异的工作性能。现场测试和用户使用情况表明，该系统性能稳定可靠，设计简单实用；另外该系统极易扩展，应用于不同规模的地面除尘站控制，还可方便的通过网络接入企业内部局域网或互联网，具有较高的推广价值和广阔的市场前景，建设周期短，投资回报好，环保标准高，使得它必将在国家环保治理方面做出更大的贡献。