马标
泰山中联水泥有限公司 山东 泰安 271413
摘要：本文主要针对水泥磨收尘器升级改造进行全面分析研究，重点论述了西门子S7-200smart PLC作为袋收尘控制系统的核心部件，采用合理的设计方法，在降低了控制系统成本的同时，大大提高了系统的可靠性，从而为水泥磨正常运转提供了保障。
关键词：水泥企业；收尘器改造；S7-200smart PLC
引言：在水泥生产过程中，粉尘是主要污染源，袋收尘作为主要环保设备，对于粉尘的收集排放起到极其重要的作用。我公司水泥磨调配站气箱式收尘器，建于2003年，原有控制系统年久老化，配件基本停产，故障频繁，收尘效果不理想，故急需升级改造。
1袋收尘工作原理概述
本次改造的收尘器为一台六室气箱式脉冲袋收尘器，含尘气体进入收尘器后，气流中颗粒较粗的粉尘由于惯性碰撞、自然沉降等原因落入灰斗中，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经滤袋过滤后，尘粒被阻留在滤袋外面，净化的气体由滤袋内部进入箱体，再由出风口排出大气，达到收尘目的。随着过滤工况的不断进行，气流通过内部装有金属骨架的滤袋，粉尘被收集在滤袋外表面，达到一定时间后，提升阀动作，切断通过滤室的气流，然后脉冲阀动作，一股高压高速气流进入喷吹管，使附着在滤袋上的粉尘脱落，沉降到灰斗中，清灰完毕后，提升阀再次打开，收尘又进入过滤状态。
2清灰工艺流程
根据PLC程序进行定时清灰。首先控制启动收尘器第一室的提升阀动作，切断通过滤室的气流，再开启脉冲阀，其释放的高压压缩空气对滤袋进行脉冲喷吹清灰，使滤袋突然膨胀，从而振落附着的粉尘，粉尘沉落在灰斗内。随后PLC按设定间隔时间关闭提升阀，恢复第一室的过滤，然后再启动第二室的提升阀，切断第二室的过滤气流，开启第二室的脉冲阀释放高压压缩空气，对第二室气箱内滤袋进行脉冲喷吹清灰，清除第二室滤袋上的粉尘。依次进行清灰，直至最后一个室清灰完毕，根据设定的间隔时间，进入下一次循环清灰的过程。
3控制系统硬件
3.1.此次袋收尘改造采用西门子S7-200smart PLC作为核心控制部件，是西门子S7-200 PLC的加强版，其优点有：
3.1.1种类多样。S7-200 smart系列PLC的CPU模块有多种类可供用户选择，并且CPU上的最大点数可到60点，可以满足小型自动化设备的控制要求。同时，CPU模块还分为标准型和经济性两种，对于不同的需求，可以灵活配置并降低成本。
3.1.2扩展性强。S7-200 smart系列PLC具有可扩展的信号板，用户可以根据需要，自己设计和分配DI，DO，AI，AO等模块以及通讯单元。通过信号板，用户可以灵活配置，提升产品的扩展性。
3.1.3运算速度更快。S7-200 smart系列PLC拥有西门子专用高速处理器芯片，基本指令执行时间非常快，可达0.15us，相比S7-200系列的PLC，它的运算速度明显更快。
3.1.4自带以太网口。S7-200 smart系列PLC最重要的特点是自带以太网接口，这个新增功能相比使用S7-200系列PLC的用户，可以免去订购专用编程电缆，只用一根网线就能进行程序的上传、下载、监控等，节约了成本。
3.1.5编程软件占用空间小。S7-200 smart系列PLC的编程软件容量较小，安装完成后大概仅占用几十兆的空间，而S7-200系列PLC的编程软件安装完成后大约占用几百兆的空间，而S7-1200系列PLC的编程软件安装完成后大约占用几千兆的空间。由此可见，S7-200 smart系列PLC的编程软件占用硬盘空间更小。
3.2本控制系统使用了18个输入点和9个输出点。输入点分别是：手动开启的6个提升阀、1个脉冲阀，4个外部状态信号，以及外接的脉冲时间和清灰间隔时间调节器。输出点分别是：6个提升阀，1个脉冲阀，斜槽风机和下料器驱动，并设有过载保护.控制柜门上设有现场操作按钮和工作状态指示灯。所有控制都经PLC进行输出，并且将斜槽风机机与下料器的运行信号接入PLC的输入点I0.0、I0.1，在程序内部设置联锁，提高系统的运行可靠性。
3.3在控制柜外部有一个急停按钮，用于紧急情况下切断PLC电源及控制回路的电源，实现停机。提升阀和脉冲阀等所有的输出都采用单独的中间继电器，使 PLC与外部因素的干扰最小化，保证系统的可靠与安全。同时，本控制柜内6个提升阀继电器的常开点分别并接脉冲阀继电器的输出COM线，实现了6个脉冲电磁阀在1个继电器上动作，这就节省了5个脉冲阀继电器。另外，可以旋转外部时间调节器按钮来控制脉冲时间和间隔时间，以满足现场工艺要求。
接线图：
4 PLC软件编制
4.1清灰控制系统模式分为：远程模式和机旁模式。远程模式下,设备的启停由中控DCS控制，在运行过程中，中控操作员可以根据控制系统反馈的信号，对设备的运行状态进行监控；机旁模式下，现场岗位工可以通过按钮，对设备的每个电磁阀进行单机操作，可用于设备安装调试或停产检修期间的打点测试。
4.2举例S7-200smart PLC自动清灰动作过程：远程/机旁转换开关打到远程，自动/手动转换开关打到自动，KA2、KA4吸合，I0.2、I0.3接通，中控DCS驱动信号接通后，KA1吸合，PLC开始工作。首先Q0.7和Q1.0接通，KM1(斜槽风机)和KM2(下料器)工作，KM1、KM2运行信号接通后，一室提升阀开始工作，PLC输出点Q0.0状态为1，KA5中间继电器得电，1#提升阀得电工作；在提升阀工作5秒后，PLC输出点Q0.6状态为1，KA11得电，脉冲阀根据设定的时间工作，设定时间到后PLC停止Q0.6输出，KA11失电，5秒后Q0.0状态为0，KA5失电，一室脉冲清灰完成。随后根据时间调节器设定的清灰间隔，二室开始工作，动作过程同一室，直至第六个室完成工作，再循环到第一室，以此往复工作。
应现场工艺要求，脉冲阀工作时间需要调整到1秒，在STEP7编程软件改动如下图：
结语
本PLC控制系统采用了更为合理的逻辑编程，提高了整个收尘系统的可靠性与稳定性，已经广泛用于我公司多个生产现场，运转情况良好。
目前，政府对于企业的环保要求越来越严格，尤其是水泥行业的粉尘排放。因此，本控制系统的良好使用，为粉尘颗粒物的超低排放提供了有力的保障。
参考文献
[1]卓民，李国华，西门子小型PLC在水泥厂气箱式脉冲袋收尘控制上的应用，数控技术，2011（12）
[2]史智琛.窑尾袋收尘器的改进[J].水泥技术，2012（3）.
[3]易祖耀.电-袋除尘器控制系统设计与实现[J].华电技术，2013（11）
作者简介：马标，男，1986年2月出生，大学本科，注册安全工程师，主要从事电气维修工作。身份证号： 370921198602074535