西门子S7―200PLC在电除尘器低压系统中的应用

摘 要：文章介绍了电除尘器低压系统，并就如何采用S7-200PLC进行控制的原理及硬件设计方案记性了分析。

关键词：电除尘器低压系统；可编程控制器S7-200PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）5-0037-01

现代化工业的飞速发展，给人类的生活带来了极大的方便，同时也给人类的生存环境带来了不可避免的污染。在我国的大气粉尘污染治理中，电除尘器是净化含尘气体最有效的装置，目前已经广泛应用于电力、冶金、水泥、化工等诸多领域。电除尘器低压系统是一种多功能的自动控制系统，它与电除尘器本体、高压供电装置构成电除尘器系统三大部分。它控制特性的好坏和控制功能完善与否，对实现电除尘器运行的自动化和管理的智能化，改善电除尘器的运行状况，提高电除尘器的除尘效率，延长各部分构件的使用寿命及节约能源等都有直接影响和现实意义。

1 电除尘器控制系统

电除尘器控制系统包括高压系统及低压控制系统，低压控制系统有以下部分组成：绝缘子加热、振打控制、隔离开关机料位等开关量显示，进出口喇叭温度测试、IPC通讯等。

振打控制包括阳极电机振打及顶部电磁振打。工作目的是电场的阴阳极的进行清灰。电除尘器顶部根据机组大小不同布置了约几十到几百个不等的电磁振打器，控制方式采用矩阵形式，通过行列选对应到相应振打器，进行振打清灰。每套振打控制器可控制的最大矩阵为16×16（行×列），控制系统可通过触摸屏或上位机控制系统，根据现场运行情况对振打周期、振打高度进行设置。且各个振打器的振打周期，高度均为可调节。侧部电机振打，最多控制16台电机，每台电机各为一组，侧部电机振打可以多个电机同时振打，所有电机共同拥有一个振打大周期，且具有独立的起始时间、工作时间、停止时间，按时序运行。

绝缘子加热按加热方式分为蒸汽加热和电加热，按加热部位分为保温箱加热及灰斗加热。保温箱加热的目的是对阳极系统的绝缘子进行保温，避免高压绝缘子因附着水珠而失去绝缘能力，导致电场无法正常工作；灰斗加热因为灰斗内温度较低，可能造成粉尘结块造成堵灰现象。

2 PLC选型

目前PLC生产厂家很多，其中品牌有：日本欧姆龙（OMRON）、三菱（MITSUBISHI）、德国西门子（SIEMENS S7-200，300，400）、AB公司（SLC500）、施耐德（TWIDO和MODICON）等。根据电除尘器低压控制的要求，PLC作为适用于各种恶劣工况，运行可能性强，相应的成本较单片机等控制器高。

西门子品牌的S7-200系列性价比较高，运行速度快，功能强大，编程简单方便。故电除尘低压系统的控制器首选西门子S7-200 PLC。

以西门子S70-200 PLC控制一台约150 MW机组配套的电除尘器为例说明，除尘系统包括以下设备：

①顶部阴极电磁振打器48件（占PLC I/O量为4入/10出）；②侧部阳极振打电机8台（占PLC I/O量为8入/8出）；③绝缘子保温箱加热2路（占PLC I/O量为2入/2出）；④灰斗电加热8路（占PLC I/O量为8入/8出）；⑤灰斗卸灰电机8台（占PLC I/O量为8入/8出）；⑥高低料位控制（占PLC I/O量为16入）；⑦进出口烟温显示；⑧高压隔离开关到位显示（占PLC I/O量为8入）；⑨具有通讯功能；⑩有综合报警输出（占PLC I/O量为1出）。

根据上述设备及相关要求，已统计出需输入点数为64点（含DUT-4 100占用的点数），输出点数为37点，测温回路14路（保温箱测温2路，灰斗测温8路，进出口喇叭测温4路），为了节约成本，这里不采用模拟量模块，而是采用DUT-4 100温度采集模块，该模块可提供8路温度采集，但每块模块需占有5个输入点。由于该项目的控制对象较多，顶部阴极电磁振打系统要求脉冲信号输出，且还需要有通讯功能。故选用CPU-226 XM（晶体管输出）较合适，它程序容量较大，带有2个通讯接口，本机I/O点24入/16出，可带7个扩展模块，最大数字量I/O可达256点。则该台电除尘器的PLC配制如下：

CPU：CPU-226 XM（晶体管输出） 1块

输入模块：EM221 3块

输入/输出模块：EM223 （16点继电器输出） 1块

输入/输出模块：EM223 （8点继电器输出） 1块

中文文本显示器：TD200 1块

温度采集模块：DUT-4 100 2块

开关电源：S-50-24 1块

上述配置增加了开关电源，是因为CPU-226 XM（晶体管输出）只可提供额定容量5 V DC电源1 000 mA和24 V DC电源400 mA，而该套配置需消耗功率为：5 V DC电源320 mA（30 mA/EM221，150 mA/EM223 16点，80 mA/EM223 8点）；24 V DC电源约需1 300 mA（4 mA/输入点，8 mA/输出点，150 mA/DUT-4 100，120 mA/TD200，400 mA/顶部阴极电磁振打系统）。所以该CPU提供的5 VDC电源足以供本机及扩展模块，而24V DC电源却满足不了。

该台电除尘器PLC控制器方框图如图1所示：

从上述方框图可以看出，电除尘低压控制系统以PLC为主控部分，通过通讯，上位机系统也可同时远程监控除尘系统各个设备，保证系统正常运行。该系统具有可靠性高、易操作、易维护，人机界面好等特点，并可和上位机构成电除尘器智能控制系统。

对于更大型的电除尘器，如双列双室四电场，在选用PLC时，可按上述类似的配置方式选用2套或更多套来实现。

3 PLC程序设计

上述电除尘器低压控制系统，通常程序设计时，把控制对象按功能分类，分成各个控制单元：电磁振打控制系统、电机控制系统，电加热控制系统、开关量显示、进出口烟温显示等。每个系统分别编好一个子程序，每台电除尘器根据控制的具体对象，分别调用上述功能的子程序。从而使编程简单、方便、快速。

4 结 语

可编程器S7-200 PLC，因性价比高，编程简单易学，有很好的人机界面，适合电除尘器低压系统的控制。目前我公司电除尘低压控制已采用S7-200 PLC作为控制器的产品数百台，其中大部分已投入使用，据用户反馈，该控制系统运行可靠，故障率极低。所以西门子S7-200 PLC今后在电除尘器低压控制系统中可继续推广使用。

参考文献：

[1] 西门子（中国）有限公司.SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册[M].北京：西门子（中国）有限公司，2002.

[2] 仲崇权，杨素英，张立勇，等.可编程序控制器通用数据采集方法的研究[J].工业控制计算机，2002，（1）.