西门子6ES7223-1HF22-0XA8支持验货
引言
锅炉是工业生产和人们生活中使用广泛的设备之一，锅炉水的处理工作，对确保锅炉安全、经济运行、节约燃料有着重要的意义，它是锅炉运行中的一项重要的技术基础工作。如果锅炉给水没有经过水处理或水处理不当，不但会缩短锅炉的使用寿命、浪费燃料，甚至会造成重大设备事故和人员伤亡。锅炉使用单位必须因炉、因水制定锅炉水质标准，并根据实际情况选用合适的水处理工艺。目前锅炉水处理系统中的工艺流程设计中使用广泛的是离子交换法(化学处理法)和渗透法(物理处理法)。传统的水处理过程多为继电器控制或人工操作，系统故障多，工人劳动强度大，运行成本高，对运行可靠、的控制系统需要迫切。本文介绍的是基于化学处理法工艺的水处理过程智能控制系统。
2 化学水处理工艺简述
本系统受河北某企业委托进行设计和实施，水源为水库地表水，设计供水能力为40T/h，系统主要设备:浮动床机械过滤器2台，逆流式固定床阴、阳离子交换器各2台及除碳设备和废水处理池等。通过过滤器去除原水中的悬浮物，阴、阳床去除原水中的各种离子，废水通过酸碱中和达到排放标准后排放，并通过检测相关工艺参数判断过滤器、阴床、阳床是否失效并自动进行再生处理，一般情况下两套设备并列运行，供水量富裕时一套设备再生完成后处于待机状态，在另一套设备失效(水质不合格)需再生时自动投入运行，两套设备共用原水供应、酸碱计量、除盐水储存，工艺流程简图如图1所示。
图1 工艺流程简图
2.1 逆流式固定床离子交换器的基本操作和工艺过程
(1) 交换过程
水经过进水装置均匀配水后，以一定的流速，自上而下地通过一定高度的树脂层，水中离子和树脂中的可交换离子进行交换，使出水符合要求，经出水装置送出。当出水水质超标后，应停止运行。实际上是交换器的运行过程。
影响交换器运行的主要影响有:树脂层的高度;交换速度;树脂的工作交换容量。
(2) 反洗过程
在交换器运行失效后，需对树脂进行反洗，使压实的树脂层充分膨胀，保证再生的彻底，洗掉树脂上部交换时截留的下的杂质。
小反洗:反洗水从中部装置进入，并从交换器顶部排出，反洗中排以上的压实层及中间排水装置上污物。**控制在，时间10-20min，洗到水清为止。待10-20运行周期过后再进行大反洗。
大反洗:反洗水从底部排水装置进入，使之从下而上通过树脂层冲洗到出水清晰。
(3) 再生过程
当出水水质超标后就要再生。即用一定量的适当浓度的再生剂，以一定的速度从交换器底部自下而上与失效树脂层进行接触，使其恢复交换能力。时间为30min左右，上升**为。
(4) 置换过程
在再生液进完后，继续以再生过程的同方向进软化水，使后部分再生液完全通过失效树脂层。时间为30-40min。
(5) 小正洗
置换结束后从交换器上部进水，中间排水装置出水，以清洗渗入压实层中及上部的再生液。时间为10min左右，**为。
(6) 大正洗
小正洗结束后，关闭中间排水装置，开下部排水阀，用按顺流方向冲洗树脂层到出水合格。**为。
2.2 过滤器工作过程
主要包括:过滤、气洗、正洗和反洗等步序。
3 系统主要检测、控制要求
根据生产工艺要求，系统控制以时间顺序控制为主，通过检测过滤器出水**和进出水差压值、阳床的钠度和阴床的电导率控制整个生产过程的正常制水和再生，根据污水池的PH值控制加酸加碱量以保证污水合理排放。整个水处理系统控制均由PLC来完成。
监控水处理系统整个生产过程，包括各项水质参数、设备的运行情况,检测控制各个阀门的启闭状态，各运行步序中**控制通过PLC的AO控制水泵变频器来控制，自控系统通过上位机的管理功能，实现数据的记录存档、报表打印等。
4 系统选型及组成
基于系统以上检测及控制要求，我们可以看出:系统控制以时间顺序控制为主，开关量输入输出点比较多，如果选用DCS系统来完成势必造成投资浪费，随着PLC自身技术的发展，其灵活的系统扩展与组成，通讯功能的完善和**以及优越的性价比，与IPC的方便连接，使得PLC的应用领域越来越广泛。本系统设计选用PLC为主完成数据采集和控制功能，由工控机通过组态软件来完成画面组态和监控功能。结合国内外市场自控产品现状并着重考虑系统的实用性和经济性，自控系统采用进口和国产设备相结合，PLC选用美国莫迪康的Premium产品，**计、液位计、电导仪、钠度仪、PH计等传感器选用优质国产件，组态软件采用国产组态王,以便与锅炉控制系统互连。系统组成框图如图2所示。
图2 系统组成框图
5 系统功能
(1) 数据采集
开关量数据采集:对系统内部各种阀门、水泵、风机等设备的运行、停机等开关量信号进行采集，通过I/O接口送入PLC，作为设备状态的参数，以便PLC执行控制。
模拟量数据采集:采集水温、水质参数、**、水位、PH值等模拟量信号。
(2) 自动控制
本系统通过PLC和IPC实现对水处理系统各生产工艺的自动控制。可在上位机对主要阀门的启闭、设备的启停进行操作。系统仍保持就地操作功能，该功能作为设备调试、故障检修时使用，能通过现场手动/自动开关来进行切换。
(3) 设备智能化控制
通过软件优化设计能及早发现事故或故障的征兆，并及时提出处理预案。
(4) 实时、历史数据处理和报表生成
数据库采集设备运行状态、生产情况、水量、水质等数据，对实时参数进行动态显示。历史数据可按曲线方式显示。并能自动生成报表、直接支持Excel软件。
(5) 画面显示
在计算机上能显示整个系统的工艺结构、检测参数及报警画面。
(6) 报警和事故处理
对设备参数超限、水质参数异常以及设备运行状态失控进行报警以及提示故障设备检修方法，便下操作人员和维修人员及时处理。在发生紧急故障或报警预定时间内无应答时，将诊断结果进行分析，并执行处理事故程序。
(7) 报表打印和管理
可管理整个水处理系统，对生产工艺进行24小时监视，可按需记录并打印生产工艺过程报表，可选择班报表、日报表、月报表。
(8) 系统组态和参数设置
根据实际需要，技术人员可通过密码进入系统在线修改、参数设置及系统组态。
6 结束语
该系统经现场使用已近一年，使用情况良好，得到用户的肯定和好评,使我们感到在以时间顺序控制为主的系统中PLC具有别的控制器无法比拟的优越性。
引言
某厂抓矿行车采用绕线式异步电动机转子串接频敏电阻器进行启动和调速，这种继电器-接触器控制方式在实际运行中存在着以下问题:
(1) 行车工作环境恶劣，工作任务繁重，电动机所串频敏电阻器烧损、断裂和接地故障时有发生，造成电动机频繁烧损;
(2) 由于机体震动及导电性粉尘环境，继电器-接触器控制系统的可靠性差、故障率高、维护困难、维护费用高、检修工人疲于维护;
(3) 转子串频敏电阻器调速，机械特性软，负载变化时，运行不平稳，且运行中频敏电阻器长期发热，电能浪费严重;
(4) 各接触器在大电流状态下频繁分断、吸合，造成电网高次谐波污染严重，电网功率因数低。
于是该厂采用了PLC代替了继电器-接触器控制，将变频器代替电动机转子串频敏电阻器的调速方式，改造后，运行效果显著，解决了以上问题。
2 PLC控制的行车变频拖动系统组成
2.1 系统组成
行车的大车、小车、抓斗**、抓斗开闭电机都需独立运行，大车有两台电机驱动，小车、抓斗**、抓斗开闭各为一台电机驱动，整个系统有5台电机。为了保证各部分安全运行互不影响，采用了4台变频器拖动，并用4台PLC分别加以控制，系统组成如图1所示:
图1 PLC控制变频拖动系统组成
PLC接收主令控制器的速度控制信号，该信号为数字量控制信号，信号电平为AC220V。这些信号包括:主令控制器发出的正、反转信号、电机过热保护信号、安全限位信号及启动、急停、复位、零锁等信号，全部信号采用汇点式输入。PLC针对这些信号完成系统的逻辑控制功能，并向变频器发出起、停、正、反转及调速等控制信号，使电动机处于所需的工作状态。
变频器接收PLC提供的控制信号，并按设定向电机输出可变频、变压的电源，从而实现电机的调速。操作人员按实际需要通过主令控制器向PLC发出各种控制信号。
**电机在下放重物时，电机反转，由于重力加速度的原因，电机处于再生制动状态，拖动系统的机械能转化为电能，并存储在电压型变频器的滤波电容器的两端，使直流电压不断上升，甚至能够击穿电器绝缘，当电压上升到设定值时，接入泄能电阻来消耗直流电路的这部分能量，保证变频器安全运行。
2.2 变频器与PLC通信
系统采用现场总线方式代替传统的模拟量或开关量方式控制变频器。系统中，小车及**变频器通过选件模块连接至Profibus-DP总线上，综合考虑数据传输的实时性及稳定性，系统选用PPC-3作为数据传输格式，波特率选择387.5kbps。采用总线结构后，系统优化，具体表现如下:
(1) 布线简单
只需1根两芯的屏蔽双绞线，而采用别的方式至少要4根电缆，从而减少了维护工作。
(2) 给定稳定
避免了因信号的漂移、电磁干扰等诸多因素而引起模拟量给定抖动，系统速度给定更加可靠。
(3) 速度连续
相对于采用开关量作为速度给定的系统，速度给定由离散量变成了连续量，使得变频器可以接受来自PLC的速度微调指令，以实现抬吊作业平衡。
2.3 备用应急系统
当总线干缆或总线上某点出现损坏时，有可能使系统无法正常工作。系统中设有一套备用的系统，以防止紧急情况下总线不能正常使用，但又不能停止作业的工况。变频器设有两套控制方式，一套采用总线通信，用于正常控制;一套采用开关量控制，用于应急状况。通过PLC切换两套参数，两套参数在手柄档位的速度给定上完全一致，从使用角度感觉不出两套参数的切换。
2.4 同步与纠偏
行车在抓斗**抬吊作业时，系统进入自动纠偏模式，以保证吊钩在抬吊时钢丝位置同步。由于机械安装时磨擦阻转矩，机械抱闸的调整不可能完全一致，系统不采用动态实时纠偏，而采用一种折衷方案，其工作原理为:系统在PLC中设置2个阈值，阈值1用于启动吊钩的自动纠偏，阈值2用于结束自动纠偏;PLC读入安装在起升卷筒上编码器的数据并实时计算起升高度;PLC比较所读入的2个起升高度，当2个高度之差大于阈值1时，PLC将一个微小的速度偏差量叠加在由手柄确定的基准速度上，当两个高度之差小于阈值2时，取消该偏差量，通过惯性减少起升高差;后，PLC将计算合成后的速度值能过Profibus-DP下载至变频器中，作为抓斗**电机的速度给定。
3 PLC软硬件设计及应用
3.1 PLC的硬件设计
行车大车、小车、抓斗**、抓斗开闭电机分别由不同的PLC控制，大车、小车、**、开闭电机都运行在电动工作状态，变频器及PLC的控制结构及软、硬件实现基本相同。**电机运行状态有电动、反接制动、再生制动等状态，变频器及PLC之间的控制结构较大车、小车复杂。以**电机为例，其PLC的I/O接线如图2所示，变频器接线图如图3所示。
3.2 车的工作过程
图2 PLC系统的I/O接线图
图3 变频器接线图
当行车的驾驶室及横梁拦杆的门关好后，1#、2#安全开关的常闭接点打开，急停开关断开，主令控制器置于零位，此时才能按下启动按钮，接通电源。当主令控制器置于上升档位，电机正转，通过调节速度档位，控制变频器输出不同的电压，达到调节抓斗**电机的转速。当主令控制器置于下降3挡且满负荷时，电机正转，此时电机处于反接制动状态。当主令控制器置于下降2挡且负荷较重时，为强制下降阶段，电机反转，在重力加速度的作用下，电机进入再生制动状态。当电机由稳定高速向低速换档极快时，电机也会进入再生制动状态。当主令控制器置于下降1挡时，电机反转，处于电动状态。运行中，不论何种原因电机停止运转，为防止重物急速下降，保留了原来的三相液压制动器。
在紧急状态下，可按下急停按钮，一方面机械制动器动作，另一方面，将变频器紧急停机控制端EMS接通，变频器停止工作。当抓斗**电机因故障跳闸，热继电器动作，电机过载等动作，在故障排除后，可按下复位按钮，接通变频器复位控制端RST，使变频器恢复到运行状态。
3.3 PLC的软件设计
选用FXON系列PLC，采用摸块式编程，具体模块如下:
(1) 高度换算功能块。用于将格雷码转换成二进制码，二进制码转换成起升高度及起升高度偏差调整;
(2) 变频器开关量控制功能块。用于大车、小车及抓斗起升变频器起动、停止和速度给定的开关量控制;
(3)变频器的通信控制功能块。用于大车、小车、**电机变频器的启动、停止、速度给定。还用于变频器的控制字与状态字的读取。图4为大车的软件控制流程图，小车、**电机、开闭电机的软件流程图和大车的相似。
3.4 安全保护措施
(1)配电部分:除设有缺相、过流、短路等保护外，还在行车两侧端梁及平台处设置2只安全开关，只有开关均闭合时，才允许行车运行。在行车上还设有登机请求及应答按钮，用于行车工作中其它工作人员的安全登机。
(2)变频器部分:选用的ACS600系列变频器具有电机过载、缺相、接地、过流、直流母线过压等保护，抓斗**电机及小车变频器当切换至总线控制方式时具有通信故障监视功能。
(3)行程开关保护:各机构均设有行程限位保护。单动工况时，小车及抓斗**限位开关各自独立;联动工况时，小车1后限位及小车2前限位作为联动工况允许条件，小车1前限位及小车2后限位做为小车限位，起升1及起升2只要有一个限位动作，则视为起升限位。
(4)其它保护:所有机构均有零位保护、过流保护。抓斗**机构还有超载保护及超速保护。当超速开关动作时，断开变频器主接触器电源。
4 结束语
PLC控制的变频拖动系统应用到行车，各电机各档速度、加速时间、制动时间都可根据实际工况条件设定，十分方便。从运行结果来看，负载变化时，电机速度运行平稳。设备的故障率大幅度降低，电机烧毁明显减少，减少了到电网高次谐波的影响。设备检修时排除故障的速度明显加快，设备维护量大大减少。
1引言
凌钢1#高炉热风炉系统由3座内燃改造式热风炉组成，其煤气系统、助燃风系统、冷风、热风混风系统的切断阀采用电动和液压传动阀门，设计送风温度为1100℃，采用分离式热管余热回收数量。
热风炉控制系统是高炉自动化系统工程中基础自动化子系统，它采用美国A-B公司的PLC-5可编程控制器，Ethernet高速数据工业局域网和OS监控系统。热风炉自动控制系统由仪控和电控两部分组成。仪控主要完成工艺生产过程参数控制和调节阀的自动调节及控制。电控主要完成换炉自动控制。2自动化系统组成
PLC-5系列可编程序控制器是美国A-B公司在20世纪80年代后期开始推出的产品，是一种既可进行顺序控制和程序控制，又可进行闭环过程控制的的半型可编程控制器。它不仅具有一个功能强且完善的指令系统，易于扩展、具有模板插件型结构。适用于各种被控对象与生产过程。
多平台开发软件，在高层编程软件支持下，可方便对其梯形图编程，顺序功能流程图编程，实现模块化编程，工作站采用多用“20”彩色图形工件站，通过Ethernet的工业局域网，实现对生产自动化过程监控和管理，见图1。
图1 系统框图
3主要控测项目和控制
热风炉主要是为高炉提供稳定高温的热风，主要检测项目有拱顶温度、废气温度、换热器助燃风出/入口温度、换热器废气入/出口温度、煤气和助燃风压力、**、冷却水压力、**等。控测信号进入PLC后进行线性化计算，气体**温度与压力补正，并在上位工作站OS上显示所有数据。
(1) 热风炉送风自动控制
热风炉是蓄热式的，它交替工作，有“燃烧”、“送风”和“闷炉”(过渡状态)三种状态。状态的变换是根据工艺、设备和安全的要求。热风炉控制系统为两烧送的送风制度，送风温度由送风炉出口的不同风温混合而成。当送风温度低于设定值，调节冷风调节阀开度。当送风温度高于设定值时，还必须渗入一定的冷风。
4换炉控制系统
热风炉换炉可以有“全自动”(定时换炉，三个热风炉顺序转换)、“单炉自动”(只该热风炉自动转换状态，但要操作台主按相应按钮起动)、“遥控手动”(操作台上单个阀控制，此时仍保持阀间联锁)、“机旁手动”(只控修时使用，各阀除联锁)等四种操作方式。
(1) 全自动操作方式
在3座热风炉工作时，可选择两烧一关变风量，操作人员在OS工作站上设定换炉时间，周期地进修全自动操作。例如，由“燃烧”转为“送风”的顺序为:关闭煤气、空气切断阀和燃烧阀→延时若干秒后关闭烟道阀(至此各阀关闭而转入“阀炉状态”)→开启冷风旁通阀(进入灌入冷风)→延时若干秒后开启热风阀→打开冷风阀→关闭冷风旁通阀;而“送风”转入“燃烧”的顺序为:关冷风阀→关热风阀→开废气阀(放去炉内延留废气)→延时若干秒均压后开烟道阀→关废气阀→开煤气切断阀、燃烧阀(煤气调节阀微开若干秒，点火后全开)→开空气燃烧阀。各阀顺序动作，具有一定联锁，特别须防止有关燃烧各阀未关时开启送风有关各阀或其动作;
(2) 单炉自动操作
操作人员在OS工作站上调出各热风炉单炉自动操作通;根据热风炉初始工作状态选择日的工作状态。例如:焖炉→燃烧、燃烧→焖炉，焖炉→送风，送风→焖炉、送风→隔离、燃烧→隔离等多种转换状态，各阀门按规定的程序动作;
(3) 遥控手动
操作人员在OS上位工作站通过功能键选择联锁手动操作方式，根据热风炉初始工作状态选择要转换目的工作状态。在热风炉值班室OS上位工作站上对各阀门进行单个开、关遥控操作。为确保人身和设备安全，所有阀门的开、关都是在满足必要联锁条件下执行;
(4) 机旁手动
使用现场控制箱上的按钮，可单独操作所有阀门设备，各阀门间的联锁关系全部解除，只是在发生故障和阀试检修时使用。
上述操作均在热风炉值班室OS上位工作站上，操作十分方便，画面清晰。上位机监视操作画面，方便于值班人员检查、操作热风炉生产工况、事故报警、诊断等。
监视画面根据工艺生产工况，包括有:热风炉工艺流程总貌;热风炉单体工作状态画面;热风炉换炉顺控画面;热风炉工艺参数:温度、压力、**等数据显示画面;工艺参数趋势记录画面;事故报警记录画面等。