6ES7223-1PL22-0XA8供应现货
针对杭州大地废物焚烧有限公司的危险废物焚烧处理系统，应用模糊控制技术，实现了危险废物焚烧过程的实时监控、分析和优化。实际运行结果表明：该系统技术性 能优良，运行稳定可靠，操作直观方便，控制效果良好，使生产过程准确高效、安全可靠。
1危险废物焚烧工艺简介
危险废物焚烧处理的工艺包含焚烧系统和烟气处理系统两大部分。焚烧系统由废物热分解及烟气高温焚烧，即所谓一燃室和二燃室组成。烟气处理系统由热回收、急冷和酸性气体吸收设备组成，如图1所示。危险废物焚烧过程工艺流程可以简单概括为：废物经预处理后，用传送带送到料斗进入回转窑，液体废物经喷雾送入回转窑窑头或二燃室。回转窑连续旋转，残渣自窑尾落入水封中，由刮板机刮出。回转窑有助燃燃烧器，使窑内温度维持在700～900 ℃。燃烧过程中烟气由窑尾排出，进入二燃室高温燃烧，用两只辅助燃烧器来维持足够的燃烧温度(大于1100 ℃)。二燃室出来的烟气进入余热锅炉，降温至450 ℃左右，经急冷塔急冷到150 ℃以下，再经布袋除尘器除尘后，进引风机、烟囱排空。
2回转窑温度的模糊控制
在危险废物焚烧过程中，回转窑窑尾温度是一个重要工艺参数，回转窑窑尾 温度的稳定对危险废物的充分燃烧和节能有重大的影响。根据对生产工艺和现场采样数据的 分析以及操作人员经验的可以发现：
(1)增加回转窑燃烧器燃油喷入量，则加剧回转窑内的燃烧，使回转温度升高，油量越大，温度上升的速度越快；
(2)增加危险废物的投入量，使回转窑内燃烧物增多，窑内温度升高，但根据危险废物种类的不同，对温度的影响程度也不同；
(3)回转窑的转速对窑内温度影响不大，正常情况下，回转窑转速保持不变；
(4)压缩空气如果流量小，燃烧不充分，温度降低。
从上面的分析可以看到：影响回转窑温度的因素很多，其中燃烧器燃油喷入量是主要因素，而废物投入量、废物种类和压缩空气流量也对回转窑内温度有一定的影响。上述的各个因素存在耦合关系，它们的作用也不是线性的，难以建立一个准确的数学模型来描述该过程，若采用传统的控制方法实现分解炉温度的自动控制非常困难，采用了模糊控制技术来实现对回转窑温度的调节。
笔者设计了一个双输入单输出的模糊控制器，输入变量为回转窑温度偏差E和温度偏差变化EC，输出变量为燃烧器燃油喷入量增量，并将危险废物的投入量和压缩空气量作为干扰因素。
模糊控制器输入变量E的论域为［－40，40］，模糊子集记为｛NB、NM、NS、ZE、P S、PM、PB｝；EC的论域为［－40，40］，模糊子集记为｛NB、NM、NS、Z E、PS、PM、PB｝；输出变量U的论域为［－100，100］，模糊子集记为｛NB、NM、NS、ZE、PS、PM、PB｝。E、EC、U的隶属度函数如图2所示。
模糊控制器设计的核心是模糊规则库的建立，建立模糊规则库常用的方法是 根据工艺操作规程及操作人员经验的抽取相应的模糊规则，这种方法较为简便，但获得的规则较为粗糙，且因操作人员经验的不同而带有一定的主观性。另一种方法是应用系统辨识技术，根据输入输出数据建立对象的模糊模型，再根据模糊模型提取相应的模糊控制规则。在此采用了先建立对象的模糊模型，再提取模糊控制规则，借鉴操作人员的经验和现场控制情况对控制规则作适当修改，后所得的规则如表1所示。
该模糊控制器在杭州大地废物焚烧有限公司运行过程中，取得了良好的控制效果。采用模糊控制策略的回转窑窑尾温度变化曲线如图3所示，图4为采用PID控制策略的温度变化曲线，回转窑窑尾温度设定值800 ℃。由图可见，采用模糊控制策略后，回转窑窑尾温度控制转为平稳，对比采用PID控制策略的温度变化曲线，可见效果非常明显。
3计算机控制实现
杭州大地废物焚烧有限公司废物焚烧计算机控制系统采用的西门子PLC可以通过标准现场总线PROFIBUS－DP与服务器相连，接入系统。PROFIBUS符合IEC61158和EN50170标准，保证系统集成对其他厂商的标准化部件的开放。系统配置如图5所示，采用3层结构，底层采用西门子公司的中小型PLC S7－300。根据系统的输入／输出和 控制回路数量，实际选用2台PLC组成PROFIBUS网络，选用集成有PROFIBUS接口的CPU315－DP。S7－300PLC以及操作站之间同样采用PROFIBUS－DP网络联接。2台操作站完全相同并相互热备，其中任意一台操作站死机一台仍然可以正常操作。当2台操作站都死机PLC仍可维持正常工作，两台操作站充当网络服务器。两台操作站均装有以太网卡，与以太网上的一台数据库服务器连接。数据服务器接收实时过程数据并向Intranet和Internet发布。
考虑到系统安全可靠运行，系统对所控设备分别设置了计算机控制和现场控制两种操作功能，各主要设备在现场都有手操器和启／停开关，由于危险废物焚烧现场设备较多，故系统对设备的联锁、顺序启／停以及故障停车顺序等都编制了相应软件，避免事故发生。
4结论
基于模糊控制的计算机控制系统于2002年11月在杭州大地废物焚烧有限公司投入运行，对危险废弃物焚烧全过程监控，实现自动进料、自动化运行和安全监控。危险废物可自动进炉，避免人工操作的不便，废物进炉后，自动点火助燃。保证废物在炉内连续流动、搅动和翻滚，使其与空气充分接触，完成干燥和燃烧过程，使生产过程准确高效、安全可靠。
如果PLC能够与交流采样装置直接通讯，那么上面的问题就迎刃而解。下面以罗克韦尔自动化公司生产的1746-BAS-T(以下简称BAS-T)模件为例，详细介绍了PLC通讯模件在水电厂监控系统中的实际应用。
2 BAS-T模件软硬件介绍
2.1 BAS-T模件硬件介绍
罗克韦尔自动化公司生产的BAS-T模件是用于SLC500系列PLC的一种高性能的通讯模件。BAS-T模件具有两个可编程的串口，支持RS-232、RS-422、RS-485通讯。它可以通过1746I/O背板与一个SLC500CPU通讯或者通过它自带的DH485端口与DH485网络通讯。在BAS-T模件内部有24kB电保持RAM，还可以选用8kB或32KkB的非电保持内存模块。BAS-T模件具有八个LED灯用来指示其工作状态。BAS-T模件的外观如图1。LED灯定义如图2。
图1 BAS-T模件外观
图2 BAS-T模件指示灯定义
2.2 BAS-T模件通讯端口特性
(1) PRT1:电隔离端口
可与用户设备通讯，也是模件的编程端口。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通讯，可选波特率300~19200bps。
(2) PRT2:电隔离端口
可与用户设备通讯或者以ABDF1规约与MODEM通讯。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通讯，可选波特率300~19200bps。(注意:当PRT2采用ABDF1规约通讯时，DH485端口通讯会被禁止。)
(3) DH485:非电隔离端口
与DH485网络连接，但不能直接接入DH485网络，必须通过1747-AIC模块才能接入DH485网络。
2.3 BAS-T模件的编辑软件
罗克韦尔自动化公司为BAS-T模件提供了一套BASIC开发软件——1747-PBASE，该软件工作于MS-DOS环境下，可以用来配置BAS-T模件，还可以编译、上传、下载BASIC程序。
3 BAS-T模件在实际工程中的应用
在湖北燕子桥水电站监控系统中，机组LCU采用了SLC500系列PLC，并安装了BAS-T模件，外部安装了一台珠海派诺公司生产的型号为PMAC9900的交流采样装置采集机组的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等交流量信号。BAS-T模件与PMAC9900装置进行通讯，读取PMAC9900装置测量的交流量信号。
3.1 硬件连接
(1)PMAC9900装置采用了标准的MODBUS通讯规约，支持RS-485通讯接口。设置PMAC9900的通讯参数如下:
波特率:9600bps
站地址:1
(2)将BAS-T模件的PRT1作为编程端口，PRT2作为设备通讯口，通过RS-485方式连接交流采样装置，DH485端口未使用。通过BAS-T模件上的跳线设置通讯参数如下:
PRT1:RS-232方式，默认的通讯参数。
PRT2:RS-485方式，ASCII通讯口。
(3) 将BAS-T模件和PMAC9900装置按照图3所示方式连接。
图3 设备连接
3.2 BAS-T模件软件编程
(1)BAS-T模件采用专用的BASIC语言，BASIC语言使用“PUSH”命令设置参数，通过“CALL”命令执行操作。具体格式如下:
PUSH x //设置指令的参数
CALL y //执行代号为y的指令
(2) 在MS-DOS环境下运行PBASE.exe，编辑并编译完成后的程序如下:
0 REM BTRAN V1.03 ,C:ABBASIC9900.BDL,01-03-04,01:36PM
//软件编译信息
10 MODE(PRT2,19200,N,8,1,N,R)
//设定通讯端口和通讯参数
20 PUSH 1
30 CALL 37
//清除PRT2的bbbbb buffer
40 PUSH 3
50 CALL 120
//清除SLC的M0 file和M1 file(注1)
60 PUSH 4
70 PUSH 1
80 PUSH 0
90 PUSH 0
100 PUSH 1
110 CALL 23
//将SLC的M0 file中存储的数据通过PRT2发送出去
120 POP SOK
//输出CALL 23指令执行的结果
130 PUSH 2
140 PUSH 65
150 PUSH 0
160 PUSH 1
170 PUSH 0
180 PUSH 0
190 PUSH 1
200 CALL 22
//将通过PRT2接受到的数据传输到SLC的M1 file中
210 POP ROK
//输出CALL 22指令执行的结果
220 PUSH 1
230 CALL 37
240 GOTO 240
//实现程序自动循环执行(注2)
>>EOF<<
//程序结束符
注1:M0 file和M1 file是CPU与BAS-T模件进行数据交换的数据存储文件。
注2:BAS-T模件通过特定的语言格式实现模件程序的自动循环执行，使BAS-T模件能够不断的读取PMAC9900装置的数据。
(3)用1747-CP3通讯电缆连接BAS-T模件的PRT1和编程电脑的串口1，通过PBASE软件将上面编译好的程序下载到BAS-T模件。
图3 设备连接
3.3 PLC软件编程
(1) 硬件配置
BAS-T模件读取PMAC9900装置数据时发出的信文长度为8字节，需要占用4个字寄存器;PMAC9900装置正常返回数据的信文长度为65字节，需要占用33个字寄存器;加上BAS-T模件对信文字数的统计占用1个字寄存器，M0length和M1length均设为34个字(该长度只需大于实际信文长度即可)。在PLC编程软件RSLogix500中按图4所示方式配置BAS-T模件。