0 引言

　　隨著人們對生活環境認識的提高，越來越多的火電廠中配置了煙氣脫硫系統，石灰石粉作為燃煤鍋爐中主要的脫硫劑，其購買價格的高低直接影響發電成本。一般石灰石粉粒度越低價格越高，為了降低成本，大部分電廠購買石灰石原料，用自設的制粉系統制備石灰石粉，因此制粉系統也成為了環保中脫硫環節的一個重要組成部分，該系統的可靠性、穩定性及自動化程度直接關系到脫硫系統的正常運行和火電廠的經濟效益。

可編程控制器(PLC)具有結構緊湊、可靠性高、組態靈活、編程簡單、調試維護方便等優點。該系統以西門子S7—300系列PLC編程軟件為編程基礎，通過數字式和模擬式的輸入、輸出進行自動控制，結合winCC的組態界面，實行實時監控。該石灰石制粉控制系統已順利投產，目前運行穩定。

1 系統組成和控制要求

　　1.1 制粉系統的組成

　　基于西門子PLC的自動控制系統，主要是將從礦廠采購的石灰石經過一定的加工過程，制備出滿足需要的石灰石成品粉，用于火電廠的煙氣脫硫劑。該石灰石粉制備系統包括破碎系統和粉碎系統。破碎系統主要包括振動給料機、破碎機、斗式提升機等；粉碎系統主要由振動給料機、粉碎機、斗式提升機、振動篩、布袋除塵器等組成。兩系統中間通過塊料倉連接；該塊料倉起到一定的緩沖作用。

　　1.2 工藝控制要求

　　工藝要求該制粉系統的各設備按預先指定的順序依次啟動和停止，完成對石灰石的破碎和粉碎過程。系統設備啟動時要按逆序進行，先啟動布袋除塵器，然后間隔一定的時間依次啟動其他設備。停機順序正好與啟動順序相反，要先停振動給料機。

　　在該系統中，振動給料機和粉碎機之間不需要閉環控制，只要給振動給料機預先設個定值來控制給料量即可。成品倉中設置2個小型傳感器作為料位儀，用來檢測石灰石粉的總量，當粉量達到所設定的高料位時，通過程序控制立即聯鎖停止破碎系統；當粉量達到所設定的低料位時，系統指示報警。

2 系統配置

　　　　所設I／O點數應多于系統所需點數，以作備用。根據I／O點數確定該控制系統的配置。控制系統采用傳統的上、下位機的主從式結構，一臺配有PROFIBUSCP5611通訊卡的DELL商務計算機作為上位機，通過PRoFlBus DP總線與PLc的cPu連接。根據控制方案的設計，上位機監控軟件采用西門子公司的wincc6．0組態軟件，運行環境為windowsXP操作系統。下位機的執行機構采用西門子S7—300系列PLc：電源模塊1個，Ps 307 5 A；cPU模塊1個，313—2DP 16DL／16DO；數字量輸入模塊1個，D132×DC24 V；數字量輸Ⅳ輸出模塊1個，8入\8出，DC24 V，0.5 A；模擬量輸入模塊2個，A18×12Bit；模擬量輸出模塊1個，A08×12Bit；直流24 V開關電源1個。控制系統的網絡配置如圖3所示。

3 控制方案

　　3.1 制粉系統工作過程

　　原料斗下設有出料口，為保證石灰石原料能夠均勻地卸出并確保其卸空率，出料口設有振動給料機給破碎機送料，破碎機對石灰石進行一級破碎，再經斗式提升機將破碎后的石灰石運輸到塊料倉中，至此，石灰石破碎過程完成。塊料倉的出料口處同樣設置振動給料機，按照粉碎機的臺時粉碎量給振動給料機設定給料量，喂入粉碎機中進行粉磨，磨出的石灰石粉經由斗式提升機送入振動篩中進行粗、細粉分離，粗粉被送入粉碎機中繼續研磨，細粉即成品粉被收集送人成品倉儲存。

　　3.2 系統的控制

　　控制方式分為就地控制、遠程手動控制和自動聯鎖控制。就地控制即在生產現場對設備進行控制，一般是某個設備現場檢修或故障時使用。遠程手動控制是在控制室中利用程序進行手動控制，可對設備進行單獨調試。自動聯鎖控制是完全交由已經編制好的程序進行全部生產控制。

　　工作原理：通過對各設備得電、失電的控制，來控制設備的啟動、停止；通過改變PLC的輸入，來實現系統的聯鎖動作。控制流程如圖4所示。其中DlOl、D102、D103分別為破碎系統的振動給料機、破碎機和斗式提升機；D104、D105、D106、D107、D108依次為粉碎系統的振動給料機、粉碎機、斗式提升機、振動篩和布袋除塵器。

　　為了提高控制系統的可靠性和效率，在方案中設計了2條生產線，即常規的冗余，采用成倍增加設備的方式來參與控制，以期能夠將因控制設備的意外而導致的整個制粉系統停機減少。

4 軟件設計

　　4.1 控制程序設計

　　系統采用的是西門子系列編程軟件STEP 7，此編程軟件中用戶可以編寫子程序放在程序模塊FC中，在主程序中可直接調用這些程序模塊，為編程帶來方便。程序中子程序為各電動機啟、停的程序，在循環主程序中，對每臺設備的啟、停的控制都可調用此電動機的控制程序。

　　當啟動位常開觸點閉合，運行輸出位得電，同時其常開觸點閉合，這樣達到自鎖的目的。為了實現順序聯鎖控制，啟動時，先啟動D108，然后把D108的運行輸出狀態經過延時后，作為D107的啟動輸入，然后依次啟動D106-D101。停止時，先停D101，再把其停止輸出狀態延時后，作為D102停止的輸入，然后依次停止D103～D108。同時任一設備的故障都可作為其前面設備停止的輸入，使其前面的設備緊急停車，而其后面的設備可順序延時停車。

　　4.2 監控界面設計

　　系統采用西門子公司的WinCC6.0組態軟件設計監控界面，外表美觀，設計簡單，操作方便。

　　此界面明確顯示了該系統的工藝流程和設備組成。系統運行時，在此界面上可根據設備顏色的變換來監控設備運行狀態，設備旁可顯示運行頻率或電流來實現數據檢測，各設備可通過各自的啟停按鈕實現單獨啟、停功能，右下角的狀態轉換按鈕可實現手動、自動的無擾動切換，另外，還設置了報警顯示和解除等功能。

　　該監控軟件可實現工業生產過程中數據的實時顯示和處理、生產過程動態可視化控制、參數設定和相應控制、監控報警、生成報表等功能。

5 結語

　　該控制系統可實現石灰石粉制備系統的自動控制，現場數據采集，實時監控，過程顯示，故障報警等功能。PLC既可完成各種復雜的工藝流程，又可通過修改軟件來改變控制過程，無論是從設計思路還是設計過程來說，都非常的靈活，并且調試簡便。