前言
      氣箱脈沖袋式除塵器是一種高效除塵設(shè)備，它綜合了分室反吹和噴吹脈沖清灰各袋式除塵器的優(yōu)點，克服了分室反吹清灰強度不夠、噴吹脈沖清灰和過濾同時進行的缺點。但除塵器對控制系統(tǒng)要求嚴(yán)格；我廠在篩焦、備煤和石灰均采用此種除塵系統(tǒng)。篩焦原脈沖控制器采用模擬脈沖控制儀，由于設(shè)計和環(huán)境的影響致使脈沖控制儀多次出現(xiàn)故障；脈沖控制儀出現(xiàn)故障后造成整套設(shè)備無法使用，相對環(huán)境污染很大，為徹底解決此類設(shè)備故障，我決定對除塵器電氣控制部分進行技術(shù)改造。

1、篩焦除塵系統(tǒng)工作原理
1.1、篩焦除塵器主要技術(shù)參數(shù)：
1.1.1、處理風(fēng)量：Q=13390m3/h
1.1.2、過濾風(fēng)速：V=1.6~1.55m/min
1.1.3、設(shè)備阻力：1470~1770Pa
1.1.4、脈沖閥：4個   DC24V
1.1.5、提升閥氣缸：4個  DC24V
1.1.6、螺旋卸灰機：YJD-8  0.75KW  1臺
1.2、工作過程：
     當(dāng)含焦塵氣體從進風(fēng)口進入除塵器后，由于慣性作用，氣流中的粗顆粒粉塵直接落入灰斗中起到預(yù)除塵的作用。而較細(xì)粉塵隨氣流折向上均勻進入中部箱體，中箱體內(nèi)布滿裝有金屬骨架的濾袋，粉塵被吸附在濾袋外表面上，凈化后的氣體透過濾袋進入上箱體，并經(jīng)離線閥，匯集到出風(fēng)口排出。隨著過濾進行，濾袋上的粉塵越來越厚，當(dāng)設(shè)備阻力達(dá)到設(shè)定阻力值時，或達(dá)到清灰時間設(shè)定值時自動關(guān)閉一室離線閥后，按設(shè)定程序打開電磁脈沖閥進行反吹清灰，以清除濾袋表面的灰塵，各室的脈沖反吹時間和清灰周期，由反吹程序自動循環(huán)執(zhí)行，反吹后的粉塵落入灰斗中由螺旋卸灰機定時排出。

2、電氣設(shè)計思路說明
     脈沖控制要求能在惡劣環(huán)境下不間斷運行，對可靠性要求較高。西門子S7-200系列的小型可編程控制器價格低、性能優(yōu)良，具有程序容量大、運行速度快、多種中斷、編程靈活等優(yōu)點；特此選用S7-200系列CPU224模塊為控制系統(tǒng)，電磁閥和卷龍電機作為主控對象。為防止外界線路短路等對PLC造成影響，先由PLC控制DC24V中間繼電器，再由中間繼電器驅(qū)動脈沖閥或卷龍接觸器。
     自動控制包括壓差（定阻）和定時兩種控制方式。所謂壓差（定阻）法就是控制濾袋內(nèi)、外側(cè)的壓差，當(dāng)收塵器的壓差到達(dá)設(shè)定值時（一般1470Pa），即由壓差變送器發(fā)出信號，進入PLC內(nèi)，即按設(shè)定的程序進行逐室清灰。壓差檢測點分別設(shè)置在除塵器的進出口總管處，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的壓差時，除塵器各室依次進行脈沖反吹清灰。手動控制脈沖閥反吹清灰也可。
2.1、篩焦除塵改造控制方式：
2.1.1、 控制箱設(shè)有手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)1個、卷龍啟停按鈕1個、反吹啟停按鈕1個。
2.1.2、 手動在工作方式下：轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動；按一下卷龍啟停按鈕，卷龍啟動，再按一下卷龍停止；按一下反吹啟停按鈕，反吹開始，再按一下反吹在此次1#－4#箱體反吹結(jié)束后停止。
2.1.3、 自動在工作方式下：風(fēng)機啟動十分鐘后，自動啟動卷龍啟動3分鐘，然后啟動脈沖反吹防止灰斗積灰過多。     
反吹自動工作方式：除塵器的壓差到達(dá)設(shè)定值時（一般1470Pa），或達(dá)到設(shè)定反吹時間后，首先1#提升閥動作4秒鐘后，然后反吹閥吹0.5秒；從1#提升閥工作到2#提升閥工作時間間隔是21秒；2#、3#、4#箱體工作方式以此類推，循環(huán)工作。
2.1.4、 卷龍自動工作方式：卷龍工作3分鐘，停15分鐘循環(huán)工作。
2.1.5、 手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)打到停止后，卷龍、反吹立即停止。
2.2、據(jù)控制方式設(shè)計如下電氣圖（圖1、2）
 

  
圖1圖2

思路說明
本系統(tǒng)程序由一個主程序、兩個子程序和一個中斷程序構(gòu)成。簡要程序框如下：

3.1、主程序中有手動卷龍控制、手動反吹控制、中斷程序、反吹子程序和卷龍子程序；其中手動反吹和手動卷龍控制使用了一鍵啟動停止，減少了外界元件利于故障的查找。
3.2、反吹子程序中使用了12個接通延時定時器（TON）保證了每一步控制時間的。當(dāng)反吹信號觸發(fā)1＃提升閥雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器（RS）時，1＃提升閥動作，同時1＃、2＃提升閥間隔21秒定時器和4秒后反吹定時器開始計時，4秒鐘后啟動反吹觸發(fā)器反吹0.5秒后復(fù)位，21秒后復(fù)位1＃提升閥觸發(fā)器（RS）觸發(fā)2＃提升閥觸發(fā)器（RS）……依次循環(huán)工作。
3.3、中斷程序，采用PLC內(nèi)部程序聯(lián)鎖停止反吹，主要作用是防止卷龍故障后灰斗集塵過多阻塞卷龍。

4、總結(jié)
    以上技術(shù)改進，經(jīng)過多次S7-200PLC控制系統(tǒng)現(xiàn)場實際運行表明，能夠徹底消除現(xiàn)場原使用脈沖控制儀所帶來的故障，為系統(tǒng)的可靠運行提供了保障。西門子S7-200小型PLC是一種性能優(yōu)越的PLC系統(tǒng)，S7－200的編程軟件指令豐富、簡單易學(xué)，不僅菜單及信息全部中文提示，也可以用中文進行注譯。該軟件可用于程序輸入、編輯、注譯、打印，以及運行調(diào)試，故障診斷等，即可以在聯(lián)機情況下直接在PLC中進行編程和在線監(jiān)測。S7－200系列模塊功能強大，配置靈活，在小型工業(yè)控制方面有著廣闊的應(yīng)用天地，應(yīng)為小型控制系統(tǒng)的設(shè)備。

0 引言

冶金企業(yè)中主要的工藝部分就是連鑄工藝，連鑄工藝的實施大幅度的提高了金屬的收得率和鑄坯的質(zhì)量，節(jié)約了大量的能源。而出坯區(qū)作為和軋鋼部分緊密相連的一段工藝，起到了承上啟下的作用，減小了鋼鐵企業(yè)的節(jié)能降耗能耗。本部分采用德國西門子PLC，通過工業(yè)以太網(wǎng)和二級，三級管理控制系統(tǒng)的應(yīng)用和輥道部分的機電一體品進行以太網(wǎng)通信，來控制輥道的轉(zhuǎn)速和方向，實現(xiàn)鑄坯的切割，噴號，去毛刺和下線等動作，完成預(yù)定的輥道工藝。

1 系統(tǒng)的硬件配置

   連鑄控制系統(tǒng)分為三層，第一層為基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)（BasicAutomation），簡稱BA.第二層為二級控制系統(tǒng)（Level2），第三層為管理型控制系統(tǒng)，稱為三級控制系統(tǒng)?；A(chǔ)自動化系統(tǒng)由4個操作員站，2個工程師站和PDA站組成。工程師站作為服務(wù)器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，操作員站通過遠(yuǎn)程訪問來讀取監(jiān)控畫面，實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制。出坯區(qū)屬于工藝中后一段，硬件有1個S7-400站，6個ET-200M站和14個變頻器組成Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)。如下圖1：

圖1

    同時，通過工業(yè)以太網(wǎng)和其他工藝部分公共部分(Common),鑄流部分（Strand），儀表部分（Instrument）和二冷水部分(Tcs)和機電一體品（含結(jié)晶器震動，結(jié)晶器頁面控制，電磁攪拌，一次切割，二次切割，噴號機，去毛刺機等）進行通信，工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)簡圖如下圖2，圖3：

圖2

圖3

2       PLC系統(tǒng)

出坯區(qū)的現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境惡劣，高溫粉塵，因此要求PLC有較高的可靠性，系統(tǒng)選擇了西門子公司的416系列的PLC，它具有穩(wěn)定的運行性能和強大的組網(wǎng)能力。完全能符合現(xiàn)場的工況。主站由電源模塊、CPU、CP443-1、2塊FM450-1和CP445-5和背板組成，采用AC220作為主站PLC供電電源，DC24V作為其他模塊工作電源電源。

現(xiàn)場遠(yuǎn)程站分別負(fù)責(zé)MCC柜，輥道開關(guān)箱，液壓站，輥道旁的光電開關(guān)的信號和現(xiàn)場操作臺的按鈕信號。每套系統(tǒng)均包括SITOP電源，IM153遠(yuǎn)程模塊和相關(guān)的I/O模塊組成，負(fù)責(zé)接收現(xiàn)場的開關(guān)量信號和模擬量信號。

變頻器通過DP網(wǎng)絡(luò)連接到系統(tǒng)中來，接收和反饋信號來輸出動力，控制輥道的轉(zhuǎn)速和方向。

3        工藝描述和實現(xiàn)

具體工藝如下圖4：

圖4

   如上圖：出坯區(qū)共有輥道RT3—RT17共14組輥道，各組的輥道的輥子數(shù)目不一定相同。其中RT4為二切輥道，本組輥道上有二次切割機；RT9輥道旁有噴印機，稱為噴印輥道；

  RT11,RT12為去毛刺輥道，稱去毛刺輥道1，去毛刺輥道2；RT14為下線輥道，兩側(cè)分別布置有推鋼機和垛板臺。兩組輥道之間均安裝光電開關(guān)，在推鋼機和垛板臺上分別安裝接近開關(guān)來檢測推鋼機的行程和垛板臺上鋼坯的數(shù)目。

   第三組輥道（簡稱RT3）接收從一次切割輥道送來的鑄坯，在后續(xù)輥道RT4無鑄坯時，將鑄坯快速運送到RT4上，根據(jù)從鑄流接收到的鑄坯ID號，來確定鑄坯的切割長度和塊數(shù)。如下圖5：

圖

鑄坯的切割信息通過通信發(fā)送到二次切割機上，切割機根據(jù)RT4第一根輥子上面的編碼器計算鑄坯停在本組輥道上的位置，來進行切割。切割完畢后，根據(jù)塊的數(shù)目和長度來啟動本組輥道的輥子數(shù)向下組輥道運送鑄坯，后續(xù)有RT5,RT6,RT7,RT8四組等待輥道用來停放后續(xù)RT9噴印輥道的不能及時處理的鑄坯。噴印機作為機電一體機接收從上位送來的鑄坯ID號，進行噴印。噴印完畢后，噴印系統(tǒng)反饋一個噴印結(jié)束的信號。本組輥道啟動向下組輥道送坯。送坯完畢，接收從前組輥道運來的鑄坯。

RT11為去毛刺輥道，去毛刺輥道兩側(cè)有兩組光電開關(guān)，通過光電開關(guān)的信號檢測來確定鑄坯的位置，來確定去毛刺輥的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來去鑄坯的頭尾的毛刺。

去毛刺結(jié)束后，鑄坯通過兩組等待輥道RT12和RT13進入到下線輥道，通過板坯所帶的信號來確定板坯的去向。分板坯下線和板坯直送兩種：板坯下線時，下線輥道第一根輥子上的編碼器計算板坯的停止位置，使板坯的中心線和輥道的中心線重合，待輥道停止轉(zhuǎn)動后，啟動推鋼機將板坯推至垛板臺。板坯直送時，推鋼機不動作，編碼器信號不參與控制，板坯直接送入下一組等待輥道，再經(jīng)過兩組軋鋼下線輥道（RT16、RT17）進入軋鋼廠進行后續(xù)的加工。

4. 控制內(nèi)容

       按照保證鑄坯在后面的一組輥道上的控制方案進行控制，如：RT5上面有鑄坯而RT6上無鑄坯，則程序會自動將鑄坯運送到RT6上。

      輥道上板坯的運送順序有RT4－－-RT5－－- RT6－－-RT7－－- RT8－－－－－－－－-RT14－－-垛板臺下線和RT4－－-RT5－－- RT6－－-RT7－－- RT8－－－－－－－－-RT17－－-軋鋼下線兩種。

系統(tǒng)分為自動控制和手動控制和兩種控制方式相結(jié)合的控制方式。自動控制即各輥道按照工藝實現(xiàn)板坯的切割，噴號，去毛刺等生產(chǎn)工藝并自動的將板坯送到終點；手動方式就是由操作人員在后部控制室和現(xiàn)場設(shè)備的手動操作按鈕，通過人為觀測輥道運行情況手動的將鑄坯送至終點的控制方式。兩種方式相結(jié)合的控制方式應(yīng)用在各別輥道間的光電開關(guān)失效導(dǎo)致鑄坯信息無法自動傳遞的時候和特殊工藝時啟用，因為輥道上鑄坯的存在和信息通過光電開關(guān)來進行傳遞，所以本組手動不會影響后續(xù)輥道的自動運行，仍然可以節(jié)省不少人力成本。

5．軟件設(shè)計

       編程軟件采用PCS7V6.0版本，分別安裝在工程師站和現(xiàn)場的操作員站，通過CFC流程圖編程，程序結(jié)構(gòu)清楚，層次分明。通過TCP/IP協(xié)議采集下設(shè)主站的信息，便于工程師站集中管理用于程序員調(diào)試，排查故障和程序的修改。

6. 結(jié)論

      這套控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)采用成熟穩(wěn)定S7-400系統(tǒng)和軟件編程采用西門子結(jié)構(gòu)化編程，程序結(jié)構(gòu)層次清楚，便于現(xiàn)場熟悉工藝的程序員對程序的修改和設(shè)備的維護，上位畫面實時性好，運行穩(wěn)定，完全符合工藝技術(shù)指標(biāo)的要求。