畢業(yè)設(shè)計(jì)---電廠脫硫dcs下位機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)施

1、<p>　　電廠脫硫DCS下位機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)施</p><p>　　作 者 姓 名 付力業(yè) </p><p>　　專 業(yè) 自動(dòng)化 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</

2、b></p><p>　　第一章 電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　1.1電廠脫硫工藝簡(jiǎn)介3</p><p>　　1.1.1電廠脫硫原理及脫硫工藝流程4</p><p>　　1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析4</p><p>　　1.3電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)方案論證5</p><

3、p>　　1.3.1可編程控制器選擇5</p><p>　　1.3.2數(shù)據(jù)采集電路6</p><p>　　1.3.3 PLC與上位機(jī)通信電路7</p><p>　　第二章 電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1下位機(jī)I/O的擴(kuò)展8</p><p>　　2.1.1電廠脫硫系統(tǒng)的數(shù)字量8

4、</p><p>　　2.1.2 PLC數(shù)字I/O模塊的選擇9</p><p>　　2.1.3電廠脫硫系統(tǒng)的模擬量11</p><p>　　2.1.4 PLC模擬I/O模塊的選擇12</p><p>　　2.2 PLC其他模塊的選擇12</p><p>　　2.2.1主機(jī)模塊12</p><

5、;p>　　2.2.2電源部分模塊14</p><p>　　2.2.3通信接口模塊14</p><p>　　第三章 電廠脫硫下位機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)15</p><p>　　3.1 脫硫控制系統(tǒng)的控制流程圖15</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)控制基本思路16</p><p>　　3.2程序編寫(xiě)步驟22

6、</p><p>　　3.3部分子系統(tǒng)的程序介紹24</p><p>　　3.3.1除霧系統(tǒng)的控制24</p><p>　　3.3.2制漿系統(tǒng)的控制25</p><p>　　3.3.3供漿系統(tǒng)的控制26</p><p>　　3.3.4排漿的控制27</p><p>　　3.4組態(tài)監(jiān)控軟

7、件的設(shè)計(jì)28</p><p>　　第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)30</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)31</b></p><p><b>　　致 謝32</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　我國(guó)每年因酸雨和二氧化

8、硫污染造成損失高達(dá)上千億元人民幣。消減二氧化硫的排放量，控制大氣二氧化硫污染，保護(hù)大氣環(huán)境質(zhì)量，是我國(guó)目前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)環(huán)境保護(hù)的重要課題之一。</p><p>　　本文首先簡(jiǎn)述了煙氣脫硫工藝的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r。通過(guò)分析不同煙氣脫硫方法的特點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)際，對(duì)濕式煙氣脫硫工藝進(jìn)行了相關(guān)介紹，并對(duì)其工藝流程設(shè)計(jì)進(jìn)行了描述。</p><p>　　在充分理解分散控制系統(tǒng)及濕法煙氣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，

9、根據(jù)實(shí)際需求對(duì)煙氣脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行了選型；在詳細(xì)分析煙氣脫硫過(guò)程中被控對(duì)象的特性和控制原理，以及對(duì)FGD-DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及組站設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹后，本文還探討了煙氣脫硫系統(tǒng)啟動(dòng)、停止控制的邏輯設(shè)計(jì)及煙氣脫硫系統(tǒng)緊急停運(yùn)時(shí)的對(duì)策，并根據(jù)煙氣脫硫系統(tǒng)各子系統(tǒng)的特性及具體控制要求，設(shè)計(jì)出了一套相適應(yīng)的控制策略，對(duì)子系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，系統(tǒng)組態(tài)及控制策略也進(jìn)行了詳細(xì)描述。</p><p>　　關(guān)鍵詞：

10、煙氣脫硫 自動(dòng)控制系統(tǒng) 可編程控制器 集散控制系統(tǒng)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Each year, the losses of China cause by acid rain and SO2 pollution reached up to thousands of billion Yuan, so for the

11、 present and for quite a long time in future, to reduce the emission of SO2, to control the air pollution of SO2, and to protect the quality of atmosphere have been one of our country’s important issues on environmental

12、protection.</p><p>　　The paper firstly outlines the development of flue gas desulphurization technology. By analyzing the different characteristics of flue gas desulphurization method， combined with practica

13、l , the paper introduces the wet flue gas desulphurization with practical ,the paper introduces the wet flue gas desulphurization technology related presentations, and describes the design of technique process. </p>

14、;<p>　　Based on the full understanding of distributed control system and wet flue gas desulphurization technology , and according to the actual demand of the automatic control system of flue gas desulphurization ,

15、 selection of hardware is done , After a detailed analysis of the object features and control principle of desulphurization process ,and a introduction on the structure ,function and design group of FGD-DCS automatic con

16、trol system of the structure , the article discusses the logic design on h</p><p>　　Key words： flue gas desulphurization ；automatic control system ；programmable logic controller distributed control system<

17、;/p><p>　　第一章 電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　1.1電廠脫硫工藝簡(jiǎn)介</p><p>　　我國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，一次能源消費(fèi)總量?jī)H次于美國(guó)，居世界第二位，在我國(guó)的一次能源和發(fā)電能源構(gòu)成中，煤占據(jù)了絕對(duì)的主導(dǎo)地位，并且在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，我國(guó)一次能源以煤為主的格局也不會(huì)發(fā)生變化。我國(guó)電力的生產(chǎn)仍以燃煤機(jī)組為主，大量的燃煤和煤中較高的

18、含硫量導(dǎo)致大量的SO2 排放。目前我國(guó)已經(jīng)是世界上最大的SO2排放國(guó)，SO2帶來(lái)的大氣污染及酸雨問(wèn)題日益嚴(yán)重。我國(guó)的大氣污染屬于典型的煤煙型污染，以粉塵和酸雨危害最大，酸雨問(wèn)題實(shí)質(zhì)就是SO2問(wèn)題，我國(guó)的酸雨區(qū)面積已占國(guó)土面積的30%，每年酸雨造成的損失在百億元以上，控制SO2排放總量是抑制我國(guó)酸雨污染發(fā)展的關(guān)鍵，因此加強(qiáng)對(duì)SO2排放的控制，已成為我國(guó)當(dāng)前刻不容緩的任務(wù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)起著關(guān)鍵作用，要提高脫硫效率

19、就必須提高控制系統(tǒng)的水平和控制質(zhì)量。</p><p>　　脫硫工藝指從煙道氣或其他工業(yè)廢氣中除去硫氧化物(SO2和SO3)。脫硫工藝主要分為濕法、半干法和干法三類[1]。</p><p>　　1）濕法煙氣脫硫技術(shù)</p><p>　　濕法煙氣脫硫(WFGD)是采用液體吸收劑凈化煙氣中的SO2。近年來(lái)，常見(jiàn)的濕法煙氣脫硫技術(shù)有：石灰石/石灰-石膏法、亞硫酸鈉循環(huán)吸收法

20、、氧化鎂及海水脫硫等等。濕法煙氣脫硫技術(shù)比較成熟，在眾多的脫硫技術(shù)中占據(jù)主導(dǎo)地位，其脫硫反應(yīng)速度快，脫硫效率高，脫硫劑利用率高，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，適合大型燃煤電廠的煙氣脫硫。但是濕法煙氣脫硫存在初期投資大，系統(tǒng)復(fù)雜，占地面積大，能耗高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，管道易堵塞，廢水難以處理等問(wèn)題。濕法以石灰石－石膏法應(yīng)用最普遍，也可以根據(jù)實(shí)際情況采用氧化鎂、氨水、純堿、強(qiáng)堿等作為吸收劑。</p><p>　　2）半干法煙氣脫硫技術(shù)&

21、lt;/p><p>　　半干法煙氣脫硫技術(shù)兼有于法與濕法的一些特點(diǎn)，可分為脫硫劑在干狀態(tài)下脫硫，在濕狀態(tài)下再生(如水洗活性炭再生流程)和脫硫劑在濕狀態(tài)下脫硫，在于狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物(如噴霧干燥法)兩種半干法。特別是在濕狀態(tài)下脫硫在于狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物的半干法，以其兼有濕法脫硫反應(yīng)速度快、脫硫效率高和干法無(wú)廢水廢酸排出、脫硫后產(chǎn)物易于處理的好處而受到人們的廣泛關(guān)注 。半干法煙氣脫硫技術(shù)將低投資和優(yōu)良的性能巧妙地結(jié)合，但

22、是也存在吸收劑利用率較低和吸收劑消耗量大的問(wèn)題。</p><p>　　3） 干法煙氣脫硫技術(shù)</p><p>　　干法煙氣脫硫(DFGD)是采用粉狀吸收劑、吸附劑或催化劑在干態(tài)下與燃煤產(chǎn)生的SO2反應(yīng)，去除煙氣中的SO2 。主要包括：爐內(nèi)噴鈣爐后增濕活化技術(shù)、循環(huán)流化床干法煙氣脫硫、移動(dòng)床活性炭脫硫法、磷氨肥法、電子束照射法、荷電干式噴射脫硫法等。干法煙氣脫硫技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在于

23、狀態(tài)下進(jìn)行，沒(méi)有廢水產(chǎn)生，設(shè)備腐蝕小，煙氣無(wú)需再熱，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備易于維護(hù)，運(yùn)行費(fèi)用低。但干法脫硫技術(shù)存在脫硫劑利用率低，脫硫效率低等缺點(diǎn)。</p><p>　　1.1.1電廠脫硫原理及脫硫工藝流程</p><p>　　石灰石/石膏法脫硫工藝采用石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸收漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及鼓

24、入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石膏。其脫硫主要反應(yīng)為：</p><p>　　SO2+H2O → H2SO3 CaCO3+H2SO3 → CaSO3+CO2+H2O</p><p>　　CaSO3+O2 → CaSO4 CaSO4+H2O → CaSO4·2H2O</p><p>　　石灰石/石膏濕法煙氣脫

25、硫的基本工藝流程為：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵后，由引風(fēng)機(jī)送入脫硫系統(tǒng)，煙氣由進(jìn)口煙道進(jìn)入由增壓風(fēng)機(jī)增壓后，經(jīng)氣氣換熱器降溫，進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，煙氣由下向上流動(dòng)，石灰石漿液由上向下洗滌煙氣，在吸收塔底部，鼓入空氣進(jìn)行氧化，生成的石膏由石膏漿液泵送人脫水系統(tǒng)。</p><p>　　石灰石/石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要由以下子系統(tǒng)組成：煙氣循環(huán)系統(tǒng)、除霧系統(tǒng)、工藝水循環(huán)系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石灰石漿液供漿系統(tǒng)、脫硫

26、塔系統(tǒng)、排漿系統(tǒng)[2]，見(jiàn)圖1-1。</p><p>　　圖1-1脫硫工藝流程</p><p>　　1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案分析</p><p>　　根據(jù)對(duì)脫硫工藝及控制系統(tǒng)功能的要求，目前通常采用的脫硫控制系統(tǒng)方案有五種：手動(dòng)控制，常規(guī)繼電器控制，模擬儀表和工控機(jī)的控制，PLC和工控機(jī)的控制和DCS的控制[3]。</p><p>　　方案 一：手

27、動(dòng)控制是一種最原始的控制方式，由于人不能及時(shí)的反饋系統(tǒng)運(yùn)行信息，而且容易疲勞，所以用手動(dòng)控制效率低下，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且準(zhǔn)確性也值得懷疑。所以用純手動(dòng)控制的成本是十分昂貴的。因此在當(dāng)前的系統(tǒng)中除了必要時(shí)，如出現(xiàn)故障等時(shí)候，已經(jīng)完全被淘汰。</p><p>　　方案 二：至于使用繼電器來(lái)控制煙氣脫硫系統(tǒng)，這種控制方案投資比較省，但也只能適用控制設(shè)備比較少，比較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，是屬于自動(dòng)化程度化程度不是很高的控制方案。一旦系

28、統(tǒng)控制量較多或者系統(tǒng)比較復(fù)雜的話，常規(guī)繼電器控制就滿足不了，容易出現(xiàn)失誤，不夠穩(wěn)定。隨著電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用的迅速發(fā)展，特別是PLC大舉進(jìn)入數(shù)控領(lǐng)域，繼電器控制也退出了主導(dǎo)的地位。</p><p>　　方案 三：采用模擬儀表和工控機(jī)的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中、小型電廠，系統(tǒng)配置簡(jiǎn)潔，造價(jià)較低。但在一些大、中型的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)要同現(xiàn)場(chǎng)其他電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種聯(lián)鎖關(guān)系，在這種情況下，單一依靠工控

29、機(jī)以及模擬儀表無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些復(fù)雜的控制功能，系統(tǒng)的可靠性較低[4]。</p><p>　　方案 四：采用PLC和工控機(jī)的控制系統(tǒng)，將PLC作為系統(tǒng)的控制核心，工控機(jī)與PLC結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)通訊。PLC是面向工業(yè)發(fā)展起來(lái)的一種新型的工業(yè)控制器，具有編程靈活、功能齊全、控制簡(jiǎn)單、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、重量輕、耗電省等特點(diǎn)，在脫硫系統(tǒng)中廣泛采用了PLC控制，改善了工人的工作環(huán)境，提高了脫硫的效率，取得了很大的經(jīng)濟(jì)成

30、效[5]。</p><p>　　方案 五：采用DCS的控制系統(tǒng)，充分利用DCS的軟、硬件資源，提高系統(tǒng)的可靠性。DCS，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或稱之為集散系統(tǒng)，是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方法上卻完全不同。但由于DCS系統(tǒng)造價(jià)較高，所以一般在一些有著較為全面規(guī)范的大中型控制系

31、統(tǒng)中使用[6]。</p><p>　　本工程控制系統(tǒng)采用方案四，以PLC 做下位機(jī)控制，工控機(jī)做上位機(jī)來(lái)控制脫硫系統(tǒng)。操作人員在脫硫控制室操作上位機(jī)進(jìn)行整套工藝系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫系統(tǒng)的順序自動(dòng)啟停，運(yùn)行參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)和存儲(chǔ)，并對(duì)關(guān)鍵參數(shù)實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)可獨(dú)立運(yùn)行，也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)入廠方計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　1.3電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)方案論證</p>

32、;<p>　　1.3.1可編程控制器選擇</p><p>　　PLC采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)[7]。</p><p><b>　　PLC

33、的特點(diǎn)：</b></p><p>　　1)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的

34、電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。</p><p>　　2)配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)。</p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。</p><p>　　3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎。</p>

35、<p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開(kāi)關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。</p><p>　　4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造。</p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的

36、接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　5)體積小，重量輕，能耗低。</p><p>　　煙氣脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)硬件的要求很高，所以系統(tǒng)必須具備較高的可靠性，較快的速度等，在PLC產(chǎn)品中，S7-300 PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活；它具有緊湊、無(wú)槽位限制

37、的模塊化結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)選用了SIEMENS公司生產(chǎn)的緊湊模塊式結(jié)構(gòu)的小型SIMATIC S7-300可編程控制器，它是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多，性能價(jià)格比較好的高性能PLC。</p><p>　　1.3.2數(shù)據(jù)采集電路</p><p>　　根據(jù)脫硫控制系統(tǒng)的要求，脫硫系統(tǒng)需要采集的主要數(shù)據(jù)為：漿液pH值、煙氣壓力、煙氣溫度、吸收塔液位、吸收塔漿液密度等。</p><p>　　

38、漿液pH值通過(guò)pH傳感器測(cè)量，其工作原理是：在一定的范圍內(nèi)，酸堿溶液的濃度與其電導(dǎo)率的大小成比例。因而，只要測(cè)出溶液電導(dǎo)率的大小變可得知酸堿濃度的高低。當(dāng)被測(cè)溶液流入專用電導(dǎo)池時(shí)，如果忽略電極極化和分布電容，則可以等效為一個(gè)純電阻。在有恒壓交變電流流過(guò)時(shí)，其輸出電流與電導(dǎo)率成線性關(guān)系，而電導(dǎo)率又與溶液中酸、堿濃度成比例關(guān)系。因此只要測(cè)出溶液電流，便可算出酸、堿、鹽的濃度，即算出溶液的pH值。pH傳感器輸出4～20 mA信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換

39、裝置后送PLC[8]。</p><p>　　煙氣溫度的測(cè)量主要使用的是PT1OO的熱電阻和熱電偶，根據(jù)測(cè)量溫度范圍和安裝的要求，選用了熱電阻PT100測(cè)溫組件，溫度信號(hào)通過(guò)PT100和相應(yīng)的調(diào)理模塊轉(zhuǎn)換成0～5 V的電壓量，送入A/D轉(zhuǎn)換裝置。</p><p>　　壓力測(cè)量傳感器也有很多形式，比如電阻式、電感式壓力傳感器，電容式、壓點(diǎn)式壓力傳感器等，根據(jù)使用環(huán)境、介質(zhì)性能、壓力范圍等的不同

40、，綜合考慮加以選擇。選用電感式壓力傳感器。</p><p>　　1.3.3 PLC與上位機(jī)通信電路</p><p>　　隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的高速發(fā)展,工業(yè)自動(dòng)化水平提高到一個(gè)嶄新的高度。工業(yè)自動(dòng)化根據(jù)其特點(diǎn)和使用方向又可分為過(guò)程控制自動(dòng)化、面向生產(chǎn)和制造業(yè)的自動(dòng)化以及自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)。這些工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建立和發(fā)展都有一個(gè)共同的特點(diǎn),即由直接控制系統(tǒng)向集散型控制系統(tǒng)發(fā)展,而這種集散型控

41、制系統(tǒng)的發(fā)展都是以各種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。通過(guò)這些形形色色的工業(yè)總線系統(tǒng),各種工業(yè)設(shè)備構(gòu)成一個(gè)既分散又統(tǒng)一的整體[9]。</p><p>　　當(dāng)任意兩臺(tái)設(shè)備之間有信息交換時(shí)，它們之間就產(chǎn)生了通信。PLC通信是指PLC與PLC、PLC與計(jì)算機(jī)、PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或遠(yuǎn)程I/O之間的信息交換。PLC通信的任務(wù)就是將地理位置不同的PLC、計(jì)算機(jī)、各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備等，通過(guò)通信介質(zhì)連接起來(lái)，按照規(guī)定的通信協(xié)議，以某種特定的通信方式高效

42、率地完成數(shù)據(jù)的傳送、交換和處理。</p><p>　　PROFIBUS是一種國(guó)際性的開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP， PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-PA 3個(gè)兼容的版本。本文根據(jù)實(shí)際工程的需要選用PROFIBUS-DP。</p><p>　　PROFIBUS-DP的特點(diǎn)有：經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速，廉價(jià)的通信連接，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分

43、布式I/O之間通信設(shè)計(jì)，使用PROFIBUS-DP模塊可取代昂貴的24V或4-20mA并行信號(hào)線。用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳輸。PROFIBUS-DP用于設(shè)備級(jí)的高速數(shù)據(jù)傳送，中央控制器通過(guò)高速串行線同分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信，多數(shù)數(shù)據(jù)交換是周期性的，除此之外，智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備還需要非周期性通信，以進(jìn)行配置，診斷和報(bào)警處理[10]。</p><p>　　基于PROFIBUS-DP構(gòu)建的系統(tǒng)分為主站和從站，主站為中央

44、控制器，從站為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，它們之間采用主從方式進(jìn)行通信，見(jiàn)圖1-2。主站決定總線的數(shù)據(jù)通信，它周期地接收從站的輸人信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。從站沒(méi)有總線控制權(quán)，僅對(duì)接收到的信息給予確認(rèn)或當(dāng)主站發(fā)出請(qǐng)求時(shí)向它發(fā)送信息。</p><p>　　圖1-2控制系統(tǒng)的硬件組成</p><p>　　第二章 電廠脫硫系統(tǒng)下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1下位機(jī)I/O的

45、擴(kuò)展</p><p>　　PLC平均的I/O點(diǎn)的價(jià)格還比較高，因此應(yīng)該合理選用PLC的I/O點(diǎn)的數(shù)量，在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的I/O點(diǎn)最少，但必須留有一定的裕量。通常I/O點(diǎn)數(shù)是根據(jù)被控對(duì)象的輸入、輸出信號(hào)的實(shí)際需要，再加上10%-15%的裕量來(lái)確定[11]。</p><p>　　2.1.1電廠脫硫系統(tǒng)的數(shù)字量</p><p>　　本方案是對(duì)電廠的三組鍋爐進(jìn)

46、行設(shè)計(jì)的，根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，對(duì)需要控制的數(shù)字量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)。共需要90個(gè)輸入點(diǎn)和84個(gè)輸出點(diǎn)。各個(gè)數(shù)字量信號(hào)見(jiàn)表2-1和表2-2。</p><p>　　表2-1 控制系統(tǒng)數(shù)字輸入量點(diǎn)數(shù)表</p><p>　　表2-2 控制系統(tǒng)數(shù)字輸出量點(diǎn)數(shù)表</p><p>　　2.1.2 PLC數(shù)字I/O模塊的選擇</p><p>　　1.

47、0;開(kāi)關(guān)量輸入模塊的選擇</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入模塊是用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為PLC內(nèi)部接受的低電壓信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)、外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：</p><p>　　1）輸入信號(hào)的類型及電壓等級(jí)</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入模塊有直流輸入、交流輸入和交流/直流輸入三種類型。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)和周?chē)h(huán)境因

48、素等。直流輸入模塊的延遲時(shí)間較短，還可以直接與接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)等電子輸入設(shè)備連接；交流輸入模塊可靠性好，適合于有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入模塊的輸入信號(hào)的電壓等級(jí)有：直流5V、12V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。選擇時(shí)主要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)輸入設(shè)備與輸入模塊之間的距離來(lái)考慮。一般5V、12V、24V用于傳輸距離較近場(chǎng)合，如5V輸入模塊最遠(yuǎn)不得超過(guò)10米。距離較遠(yuǎn)的

49、應(yīng)選用輸入電壓等級(jí)較高的模塊。</p><p><b>　　2）輸入接線方式</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要有匯點(diǎn)式和分組式兩種接線方式。匯點(diǎn)式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊所有輸入點(diǎn)共用一個(gè)公共端（COM）；而分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊是將輸入點(diǎn)分成若干組，每一組（幾個(gè)輸入點(diǎn)）有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的。分組式的開(kāi)關(guān)量輸入模塊價(jià)格較匯點(diǎn)式的高，如果輸入信號(hào)之間不需

50、要分隔，一般選用匯點(diǎn)式的。</p><p>　　2. 開(kāi)關(guān)量輸出模塊的選擇</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出模塊是將PLC內(nèi)部低電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)外部輸出設(shè)備的開(kāi)關(guān)信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)PLC內(nèi)外信號(hào)的電氣隔離。選擇時(shí)主要應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面：</p><p><b>　　1）輸出方式</b></p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出

51、模塊有繼電器輸出、晶閘管輸出和晶體管輸出三種方式。繼電器輸出的價(jià)格便宜，既可以用于驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載，又可用于直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬、導(dǎo)通壓降小，同時(shí)承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但其屬于有觸點(diǎn)元件，動(dòng)作速度較慢（驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載時(shí)，觸點(diǎn)動(dòng)作頻率不得超過(guò)1Hz）、壽命較短、可靠性較差，只能適用于不頻繁通斷的場(chǎng)合。</p><p><b>　　2）輸出接線方式</b></p>

52、;<p>　　開(kāi)關(guān)量輸出模塊主要有分組式和分隔式兩種接線方式。分組式輸出是幾個(gè)輸出點(diǎn)為一組，一組有一個(gè)公共端，各組之間是分隔的，可分別用于驅(qū)動(dòng)不同電源的外部輸出設(shè)備；分隔式輸出是每一個(gè)輸出點(diǎn)就有一個(gè)公共端，各輸出點(diǎn)之間相互隔離。選擇時(shí)主要根據(jù)PLC輸出設(shè)備的電源類型和電壓等級(jí)的多少而定。一般整體式PLC既有分組式輸出，也有分隔式輸出。</p><p><b>　　3）驅(qū)動(dòng)能力</b&

53、gt;</p><p>　　開(kāi)關(guān)量輸出模塊的輸出電流(驅(qū)動(dòng)能力)必須大于PLC外接輸出設(shè)備的額定電流。用戶應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸出設(shè)備的電流大小來(lái)選擇輸出模塊的輸出電流。如果實(shí)際輸出設(shè)備的電流較大，輸出模塊無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)，可增加中間放大環(huán)節(jié)。</p><p>　　根據(jù)以上表中的輸入/輸出量的點(diǎn)數(shù)，綜合考慮選擇SIMATIC S7-300可編程控制器典型的數(shù)字量輸入/輸出擴(kuò)展模塊有：SM 321 DI3

54、2xDC24V 24V直流32點(diǎn)數(shù)字輸入模塊三個(gè)，SM 322 DO16x RELAC 120V/230V 交流120V/230V繼電器16點(diǎn)數(shù)字輸出模塊六個(gè)[12]。</p><p>　　為了盡量減少?gòu)?qiáng)電對(duì)PLC的干擾，所有的數(shù)字量都經(jīng)過(guò)了中間繼電器進(jìn)行了隔離，信號(hào)先經(jīng)過(guò)繼電器，然后再到強(qiáng)電部分的執(zhí)行繼電器，見(jiàn)圖2-1；將弱電控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)需要的強(qiáng)電信號(hào)輸出，以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、指示燈等被控設(shè)備的執(zhí)行元件

55、。</p><p>　　圖2-1 PLC的輸出抗干擾保護(hù)</p><p>　　2.1.3電廠脫硫系統(tǒng)的模擬量</p><p>　　模擬量控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)脫硫控制系統(tǒng)的模擬量閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，脫硫控制系統(tǒng)的主要閉環(huán)調(diào)節(jié)回路有：增壓風(fēng)機(jī)入口壓力調(diào)節(jié)、吸收塔液位自動(dòng)調(diào)節(jié)、石灰石供漿流量調(diào)節(jié)等。 系統(tǒng)所需模擬量輸入輸出點(diǎn)數(shù)如表2-3和表2-3列出。</p><p

56、>　　表2-3控制系統(tǒng)模擬量輸入量點(diǎn)數(shù)表</p><p>　　表2-4控制系統(tǒng)模擬量輸出量點(diǎn)數(shù)表</p><p>　　2.1.4 PLC模擬I/O模塊的選擇</p><p>　　模擬量I/O模塊的主要功能是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并與PLC內(nèi)部總線相連，同時(shí)為了安全也有電氣隔離功能。模擬量輸入（A/D）模塊是將現(xiàn)場(chǎng)由傳感器檢測(cè)而產(chǎn)生的連續(xù)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部可接受的

57、數(shù)字量；模擬量輸出(D/A)模塊是將PLC內(nèi)部的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)輸出。</p><p>　　典型模擬量I/O模塊的量程為-10V—+10V、0—+10V、4—20mA等，可根據(jù)實(shí)際需要選用，同時(shí)還應(yīng)考慮其分辨率和轉(zhuǎn)換精度等因素。轉(zhuǎn)換位數(shù)越高，精度越高，相應(yīng)的模塊的制造成本越高。轉(zhuǎn)換的位數(shù)受技術(shù)因素的限制，不能無(wú)限的增加。</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)控制要求和模擬量的點(diǎn)數(shù)，模擬量輸入

58、輸出模塊選擇如下：SM331 AI8 x13Bit 13位8路模擬量輸入模塊8個(gè)，SM332 AO8x12Bit 12位8路輸出模塊3個(gè)。</p><p>　　2.2 PLC其他模塊的選擇</p><p><b>　　2.2.1主機(jī)模塊</b></p><p>　　隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、

59、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。</p><p>　　PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下，力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：</p><p><b>　　1）合理的結(jié)構(gòu)型式</b></p><

60、p>　　PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2）安裝方式的選擇</b></p>

61、<p>　　PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型PLC，但必須要附加通訊模塊。</p><p>&l

62、t;b>　　3）相應(yīng)的功能要求</b></p><p>　　一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能，對(duì)于只需要開(kāi)關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開(kāi)關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜，要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能，可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度，選用中檔或高檔PLC。但是中

63、、高檔PLC價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。</p><p><b>　　4）響應(yīng)速度要求</b></p><p>　　PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器，不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC，或者某些功能或信號(hào)，有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度，可選用具有高速I(mǎi)/O處理功能的PLC，

64、或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。</p><p>　　5）系統(tǒng)可靠性的要求</p><p>　　對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。</p><p>　　中央處理單元一般由控制器、運(yùn)算器和寄存器組成，這些電路都集成在一個(gè)芯片內(nèi)。CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲(chǔ)單元、輸入輸出接口電

65、路接口相連。為了綜合考慮，減少成本，選用帶有PRFIBUS-DP主站/ 從站接口接口的CPU 313C-2DP。</p><p>　　2.2.2電源部分模塊</p><p>　　PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開(kāi)關(guān)電源為PLC的中央處理器、存儲(chǔ)器等電路提供5V，12V，24V等直流電源，使PLC能正常工作。</p><p>　　電源部件的形式有多種，對(duì)于整體

66、式結(jié)構(gòu)的PLC，通常電源封裝到機(jī)殼內(nèi)部，對(duì)于模塊式的PLC，有的采用單獨(dú)的電源模塊，有的將電源和CPU封裝在一個(gè)模塊中。</p><p>　　對(duì)于S7-300來(lái)說(shuō)，電源模塊是單獨(dú)的，有提供電流2A，5A，10A的三種。根據(jù)系統(tǒng)的要求，將電源模塊選為：PS 307 5A。</p><p>　　2.2.3通信接口模塊</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)“人-機(jī)”或“機(jī)-機(jī)”之

67、間的對(duì)話，PLC有多種通信接口。PLC通過(guò)這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機(jī)、和其他的PLC或計(jì)算機(jī)相連。為了與監(jiān)控的上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合控制，采用PRFIBUS-DP通信，其接口為于CPU模塊上。</p><p>　　第三章 電廠脫硫下位機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 脫硫控制系統(tǒng)的控制流程圖</p><p>　　圖3-1程序控制流

68、程圖</p><p>　　3.1.1系統(tǒng)控制基本思路</p><p><b>　?。?）順序控制</b></p><p>　　在自動(dòng)方式，各設(shè)備根據(jù)聯(lián)鎖條件、時(shí)間條件或上位機(jī)指令實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止。將煙氣系統(tǒng)、除霧系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、供漿系統(tǒng)、排漿系統(tǒng)、工藝水循環(huán)系統(tǒng)通過(guò)程序設(shè)計(jì)把各個(gè)子系統(tǒng)連鎖在一起，一旦任何一個(gè)子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，立即將煙氣由旁路排放出

69、去，脫硫塔內(nèi)的漿液排到事故漿池，同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警，從而有效防止生產(chǎn)事故的發(fā)生。六個(gè)子系統(tǒng)的啟動(dòng)順序?yàn)椋号艥{系統(tǒng)→制漿系統(tǒng) →供漿系統(tǒng)→煙氣系統(tǒng)→除霧系統(tǒng)。停止順序相反。如果排漿系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，立即停止其他子系統(tǒng)并將石灰漿引入事故漿回流池。</p><p><b>　　（2）閉環(huán)控制</b></p><p>　　為了便于程序編寫(xiě)和調(diào)試，將整個(gè)系統(tǒng)分為了許多子系統(tǒng)。各個(gè)子

70、系統(tǒng)采用閉環(huán)反饋來(lái)控制和調(diào)節(jié)，見(jiàn)圖3-2，現(xiàn)場(chǎng)的變量經(jīng)過(guò)測(cè)量變送單元轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳到PLC中，PLC經(jīng)過(guò)與設(shè)定值比較的偏差輸出一個(gè)控制信號(hào)到執(zhí)行器，執(zhí)行器再去控制現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備。</p><p>　　圖3-2 閉環(huán)控制框圖</p><p>　　在脫硫塔循環(huán)泵出口壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)中采用了PID控制器，在PID控制器中用到了比例控制和積分控制，沒(méi)有采用到微分控制[13]。</p>&l

71、t;p>　　PID控制器是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活。在控制脫硫塔循環(huán)泵出口壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)過(guò)程中，采用了PID調(diào)節(jié)算法，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制。</p><p>　　PID控制規(guī)律：

72、 （3-1）</p><p>　　在PLC S7-300的編程中，有專門(mén)的PID控制模塊，只需將各個(gè)PID控制參數(shù)設(shè)置好就可以直接調(diào)用PID模塊，F(xiàn)B41引腳見(jiàn)圖3-3和引腳參數(shù)見(jiàn)表3-1、表3-2。</p><p>　　圖3-3 FB41引腳圖</p><p>　　表3-1 FB41輸入?yún)?shù)</p><p

73、>　　表3-2 FB41的輸出參數(shù)</p><p><b>　?。?）電機(jī)控制</b></p><p>　　在系統(tǒng)控制中現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中有很多電機(jī)，為了在編寫(xiě)程序時(shí)方便，單獨(dú)建立了一個(gè)功能，專門(mén)用于控制電機(jī)，見(jiàn)圖3-4和表3-3。這樣在用到時(shí)直接調(diào)用就可以了，很大程度上減輕了編寫(xiě)程序的工作量見(jiàn)，圖3-5，在模擬量轉(zhuǎn)換時(shí)同樣也單獨(dú)建立了一個(gè)功能[14]。</p&g

74、t;<p>　　首先插入一個(gè)功能，打開(kāi)后定義輸入輸出引腳的名稱，變量類型，然后對(duì)各個(gè)引腳之間的關(guān)系進(jìn)行編寫(xiě)程序即可，再用到時(shí)直接調(diào)用就行了。</p><p>　　表3-3 FC05電機(jī)/泵手自動(dòng)控制模塊的輸入輸出量</p><p>　　圖3-4電機(jī)控制功能圖</p><p>　　圖3-5工藝水循環(huán)控制中調(diào)用FC5模塊</p><p&

75、gt;<b>　　3.2程序編寫(xiě)步驟</b></p><p>　　SIMATIC Manager用于基本的組態(tài)和編程。SIMATIC管理器具有下列功能： 建立項(xiàng)目、硬件組態(tài)及參數(shù)設(shè)定、組態(tài)硬件網(wǎng)絡(luò)、編寫(xiě)程序、編輯、調(diào)試程序。</p><p>　?。?）啟動(dòng)SIMATIC Manager 建立一個(gè)工程文件后，建立一個(gè)S7-300站點(diǎn)，然后進(jìn)行硬件組態(tài)，見(jiàn)圖3-6。將選好

76、的電源模塊、主機(jī)模塊、通信模塊、I/O模塊等選好插入到導(dǎo)軌上，建立起硬件連接，并相應(yīng)做好參數(shù)設(shè)置[15]。</p><p><b>　　圖3-6硬件組態(tài)</b></p><p>　?。?）在建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，存放相應(yīng)的數(shù)據(jù)和中間變量，見(jiàn)圖3-7。如：模擬量經(jīng)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)、PID設(shè)置的參數(shù)等其他一些用到的中間變量。</p><p>　　圖3-7程

77、序變量表（部分）</p><p>　?。?）建立多個(gè)功能，并將整個(gè)系統(tǒng)分為多個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)的程序都集中在一個(gè)功能中編寫(xiě)，見(jiàn)圖3-8。這樣有利于在程序調(diào)試時(shí)查找和修改錯(cuò)誤。</p><p><b>　　圖3-8各個(gè)功能</b></p><p>　?。?）根據(jù)控制要求在各個(gè)功能中編寫(xiě)好相應(yīng)的程序，根據(jù)系統(tǒng)控制流程圖在主程序中直接調(diào)用編寫(xiě)好的功

78、能，見(jiàn)圖3-9，寫(xiě)好后進(jìn)行編譯，調(diào)試修改。</p><p>　　圖3-9主程序中調(diào)用各個(gè)功能（部分）</p><p>　　3.3部分子系統(tǒng)的程序介紹</p><p>　　3.3.1除霧系統(tǒng)的控制</p><p>　　除霧器沖洗系統(tǒng)由9個(gè)電磁閥組成，每組3個(gè)，共三組。它們是按一定的順序輪流開(kāi)關(guān)，兩個(gè)工藝相鄰閥門(mén)之間的開(kāi)啟間隔時(shí)間是固定的。在程序

79、中每個(gè)閥門(mén)對(duì)應(yīng)一個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器去控制電磁閥的開(kāi)關(guān)時(shí)間，上一個(gè)閥門(mén)定時(shí)器的輸出做為下一個(gè)定時(shí)器的啟動(dòng)信號(hào)，這樣就構(gòu)成了電磁閥順序輪流開(kāi)關(guān)的控制，見(jiàn)圖3-10。</p><p>　　圖3-10除霧控制（部分）</p><p>　　3.3.2制漿系統(tǒng)的控制</p><p>　　制漿系統(tǒng)根據(jù)漿液池中漿液的密度和池中的液位來(lái)控制制漿系統(tǒng)的啟停的，當(dāng)池中漿液減少，低于下線時(shí)開(kāi)

80、啟制漿加水電動(dòng)閥，向池中加水，當(dāng)石灰漿密度下降時(shí)，開(kāi)啟卸料閥加入石灰。制漿池液位的差壓變送器檢測(cè)到水位下降后，PLC開(kāi)啟加水電動(dòng)閥，向制漿池中加水；池中的密度計(jì)監(jiān)測(cè)石灰漿的密度，密度下降就開(kāi)啟皮帶秤，在開(kāi)啟加料閥。密度高時(shí)，先關(guān)閉加料閥，再關(guān)皮帶秤，見(jiàn)圖3-11。</p><p>　　圖3-11制漿控制（部分）</p><p>　　3.3.3供漿系統(tǒng)的控制</p><p

81、>　　石灰石供漿流量調(diào)節(jié)的目的在于調(diào)節(jié)吸收塔內(nèi)的pH值，使煙氣與石灰石漿液在最適合的pH值下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這是保證脫硫質(zhì)量的關(guān)鍵之處。供漿系統(tǒng)的開(kāi)啟只要受檢測(cè)吸收塔內(nèi)石灰漿pH值的pH計(jì)的反饋信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)。同時(shí)在供漿時(shí)也要考慮吸收塔內(nèi)的石灰漿漿液的液位，見(jiàn)圖3-12。</p><p>　　圖3-12供漿控制（部分）</p><p>　　3.3.4排漿的控制</p><

82、;p>　　由于灰漿沉積速度很快，特別是鍋爐壓火或停爐一段時(shí)間后，再加上煙氣中的余灰很快沉積在排漿泵的入口處，造成排漿泵每次重載啟動(dòng)，甚至堵轉(zhuǎn)，使泵的密封圈，軸承，電機(jī)等損壞。為了解決以上問(wèn)題，在排漿泵每次啟動(dòng)前20s自動(dòng)開(kāi)啟沖洗閥，用具有一定壓力的自來(lái)水沖松排漿泵入口處板結(jié)的灰漿。</p><p>　　排漿系統(tǒng)的工作主要受塔內(nèi)的漿液液位的控制，隨著脫硫塔的工作，石灰漿會(huì)沉積到脫硫塔的底部，密度也會(huì)上升，為了

83、防止密度過(guò)高后阻塞，在密度上升到一定值后，若供漿泵還不斷大量供漿，則立即開(kāi)啟排漿泵排出石灰漿，見(jiàn)圖3-13。</p><p>　　圖3-13排漿控制(部分)</p><p>　　3.4組態(tài)監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，種類繁多的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得

84、傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無(wú)法滿足用戶的各種需求。在開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)；已開(kāi)發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來(lái)的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。</p><p>　　通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述

85、實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成自動(dòng)化控制工程。 </p><p>　　組態(tài)為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)[16]： </p><p>　　1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)； </p

86、><p>　　2）封裝性，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)，就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能； </p><p>　　3）通用性，每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備的I/O Driver、開(kāi)放式的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫(huà)面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫(huà)效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)

87、功能的工程，不受行業(yè)限制。</p><p>　　在眾多的組態(tài)軟件中，常見(jiàn)的組態(tài)軟件有wincc、ifix、intoch和國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件組態(tài)王、世紀(jì)星、三維力控、北京昆侖通態(tài)等其軟件各種開(kāi)發(fā)功能各有千秋。采用哪種組態(tài)軟件并不重要，關(guān)鍵是利用軟件實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)中的控制思想和控制模式。選用國(guó)內(nèi)北京昆侖通態(tài)作為組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，繪制的人機(jī)界面如圖3-14。</p><p><b>　　

88、圖3-14組態(tài)界面</b></p><p><b>　　第四章 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過(guò)這段時(shí)間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，完成了這份論文——電廠脫硫DCS下位機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)施。在此過(guò)程中，我了解了許多關(guān)于脫硫工藝的有關(guān)知識(shí)，以及我國(guó)脫硫系統(tǒng)自動(dòng)控制的現(xiàn)狀，掌握了電廠脫硫DCS系統(tǒng)的構(gòu)成及基本設(shè)計(jì)方法。對(duì)PLC的有知識(shí)，有了更深入的了解。對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工

89、作有了很大的幫助。在設(shè)計(jì)中還是碰到了很多困難，在指導(dǎo)老師和同學(xué)們的幫助下，通過(guò)查閱資料，逐項(xiàng)克服困難，進(jìn)一步加深了對(duì)所選課題的理解及以前所學(xué)理論的總結(jié)，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。</p><p>　　由于個(gè)人知識(shí)面和能力所限，完成的設(shè)計(jì)基本上滿足了各項(xiàng)相關(guān)要求，但仍有不足，還需進(jìn)一步的改進(jìn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

90、p>　　[1] 鐘秦．燃煤煙氣脫硫脫硝技術(shù)及工程實(shí)例[M]．北京化學(xué)工業(yè)出版社，2002:5-10.</p><p>　　[2] 張新生，李長(zhǎng)春，李光霞．燃煤電廠煙氣脫硫[M]．中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1991:8-12.</p><p>　　[3] 肖漓,周?chē)?guó)榮．濕式鈣/鎂法煙氣脫硫自動(dòng)控制系統(tǒng)[J]．電力環(huán)境保護(hù)，2009，25(1):11-12．</p><

91、;p>　　[4] 劉剛,周興野,王大虎．煙氣脫硫自動(dòng)化控制系統(tǒng)[J]．儀表技術(shù)與傳感器，2001，(5):24-25．</p><p>　　[5] 鄭晅. 基于PLC 的火電廠煙氣脫硫控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[J]．現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，（19）：173-175．</p><p>　　[6] Chapman．C．M．Distributed Control for Distribut

92、ed System，Control in Building Energy Management System．IEE Colloquium on,30 May．1990，23(5):1-5．</p><p>　　[7] 朱紹祥，張宏生，殷錫章編著．程序控制器原理與應(yīng)用[M]．上海交通大學(xué)出版社，1992:103-150．</p><p>　　[8] L．L．Grekhow， V．A．B

93、ilenko．PROCESS CONTROL SYSTEM OF A 500-MW UINT OF THE REFTINSKAYA LOCALHYDROELECTRIC POWER PLANT，Hydro technical Construction 2002，25(4):427-432．</p><p>　　[9] 黃凈．電氣控制與可編程序控制器[M]．機(jī)械工業(yè)出版社．2003:89-134.</p&g

94、t;<p>　　[10] 羅紅福．PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線工程應(yīng)用實(shí)例解析[M]．中國(guó)電力出版社，2008:9-17.</p><p>　　[11] 張鳳珊主編．電氣控制及可編程控制器．中國(guó)輕工業(yè)出版社，1994.4:50-147.</p><p>　　[12] 西門(mén)子S7-300 參考手冊(cè)．西門(mén)子(中國(guó))有限公司.2005</p><p>

95、;　　[13] 辛玲玲, 張建江, 周水琴．自動(dòng)控制技術(shù)在火電廠煙氣濕法脫硫中的應(yīng)用[J]．中國(guó)電力.2007, 40(8):75-78.</p><p>　　[14] 廖常初．PLC編程及應(yīng)用[M]，第3版．機(jī)械工業(yè)出版社，2008:105-175.</p><p>　　[15] 胡敏. 深入淺出S7-300 PLC．西門(mén)子(中國(guó))有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)．北京航空航天大學(xué)出版社，2

96、004:89-127.</p><p>　　[16] MCGS用戶指南．北京：北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司，2005:4-11.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　四年大學(xué)的時(shí)間即將結(jié)束，在大學(xué)里學(xué)到了很多知識(shí)，非常感謝各位老師，是你們讓我扎實(shí)的掌握了專業(yè)知識(shí)，懂得了做人做事的各種道理。為我以后走向社會(huì)，

97、走向工作崗位奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　這個(gè)學(xué)期完成的這份畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我在大學(xué)里的最后一份答卷。在完成這份畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中許多老師和同學(xué)給了我很大的幫助，讓我才能在這么短的時(shí)間內(nèi)完成這篇論文。在此首先感謝自動(dòng)化教研室的王斌鵬老師給予我的指導(dǎo)和幫助，如果沒(méi)有他的幫助，我可能會(huì)走很多彎路。另外感謝四年來(lái)各位老師對(duì)我的鼓勵(lì)和幫助，最后要感謝我的同學(xué)們，許多同學(xué)提供的資料和方法對(duì)我都很有用處。非常感謝大家!&