西门子6ES7314-1AG14-0AB0接线图形

0 引言
    以可编程控制器(PLC)为核心的装置在矿井提升机中的成功使用，不仅体现了PLC的基本功能，能代替复杂的继电器控制，而且以丰富的程序指令实现了原电子线路中不易完成的功能。在大大减小体积的同时，更提高了系统的控制精度和可靠性，保证了矿井提升机的安全运行。

1 PLC的系统功能
    PLC用于机器的自动控制，具有体积小、功耗低、速度快、可靠性高、抗干扰性强等特点。同时具有灵活性和可扩展性。要改变生产过程只需改变程序即可，非常方便，这是继电器控制电路无法相比的。PLC已成为工业控制领域中主要的自动化装置，它代表了当前电控技术的先进水平。
    根据矿井提升机控制系统的要求，PLC应具有以下功能：
    (1)按照操作工艺要求及系统状态，实现主令操作控制的软接线网络和各水平操作台之间的信息传递、操作联锁，产生给全数字调速系统命令(起P停、设定速度、运行种类、运行方向、故障复位及闸系统、安全保护等指令)。
    (2)根据运行种类，操作方式产生C30所需的速度曲线，实现罐笼运行的准S曲线。
    (3)全数字行程控制。对罐笼位置及运行速度进行全行程控制和监视，使罐笼按位置在准S形速度下运行，实现半自动加速、减速、准确平层，并以数字式及直线式动态显示罐笼运行位置。
    (4)对整个系统进行监控并根据故障种类(紧停、事故停车、一次提升、事故报警)作相应的处理，并发出声光报警，指出故障类型、部位。
    (5)与上位机、C30通讯，处理、传递来自各环节的信息。

2 PLC工作原理
    PLC控制系统的控制回路采用先进的PLC取代原有的继电器逻辑控制系统。PLC作为工业计算机，具有独特的微处理功能，通过采集外部的信号进行逻辑判断后，传输给各个不同的执行元件，实现对提升机的自动控制功能。

 PLC控制系统除了具有原电控系统的所有功能外，还具有以下主要功能：
    (1)后备保护功能；
    (2)减速阶段的多种曲线自动设定及执行功能；
    (3)速度、提升次数、深度直观显示功能；
    (4)声光故障报警功能。

3 PLC控制提升机的优点
    (1)系统主要控制逻辑由PLC实现，灵活性强、控制功能多，其可扩充性、可变性、工艺指标的先进性有较大提高。
    (2)PLC输入输出均带有光电隔离等抗干扰和过载保护措施，程序运行为循环扫描工作方式，而且有自诊断机制，可靠性高。
    (3)系统组成是模块化结构，并可显示故障类型，维护更换方便。
    (4)只对原系统中的主要关键控制逻辑加以改造，系统改造成本低，适合用户的实际需求。
    (5)安全保护有特色，实现了卡箕斗保护、减速开关失效保护、速度继电器失效保护、过速保护、接近井口限速保护、过卷开关与终点开关失效保护、反向下坠．保护，主接触器、加速接触器、动力制动接触故障保护等保护措施。安全性更高，运行平稳、准确。
    (6)实现了全数字化行程控制。用软件实现了速度给定的准S型曲线和调速系统的速度微分前馈控制，改善了调速系统的跟随性；实现了罐笼运行的准S型曲线，提高了传动系统的运行特性和平层精度。

4 应用中要注意的问题
    (1)由于矿井提升机控制系统工作在电磁干扰较严重的环境中，所以选择PLC时应注意电磁兼容性指标，以确保设备的正常工作。对电源变压器、CPU和编程器等主要部件也应采用导电、导磁性能良好的材料加以屏蔽，以防外界干扰。
    (2)除电磁干扰外，外部输入信号的故障、PLC机本身的输入／输出接口处的故障等，也会影响控制系统的正常运行，因此在安全、监视、制动等系统中应采用有高度安全可靠性的冗余结构形式，一旦发生故障，备用装置可立即投入运行。
    (3)采用模块式结构有助于短时修复故障。一旦查出某一模块出现故障，就能迅速更换，使系统恢复正常。

5 结束语
    采用PLC实现矿井提升机的控制逻辑，既增加控制功能，又提高系统性能。利用PLC综合测控机制，解决测速、保护等问题，实现与原系统的良好衔接，提高了系统的综合性能和生产效率，达到低投入高产出。同时提高了提升机的自动化程度，减轻了的劳动强度，使企业自动化和现代化管理水平有很大提升。

1、引言

　　我国是燃煤大国，燃煤排放的SO2成为影响我国城市空气质量的主要污染物。因此，锅炉烟气脱硫是减排SO2的重要手段。

　　锅炉烟气脱硫系统具有很高的复杂性，其对控制系统的要求往往很高。而使用PLC控制已经成为一种较先进，应用势头强劲，应用越来越广泛的一种控制设备。它具有可靠性极高、能经受恶劣环境的考验、功能齐全、等特点，广泛应用于锅炉烟气脱硫工程。作者参与设计山东某热源厂2×75t/h锅炉烟气脱硫控制系统，采用了西门子S7-200可编程控制器，上位机采用北京亚控公司组态王KINGVIEW 6.53工业控制软件，实现对脱硫系统的监控。

2、脱硫系统工艺流程

　　本热源厂采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫技术。该技术以石灰石浆液作为脱硫剂，在吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤，使烟气中的二氧化硫反应生成亚钙，同时向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使亚钙转化为钙，脱硫剂的副产品为石膏。该法脱硫效率高（大于95%），工作可靠性高。

　　该系统包括烟气换热系统、吸收塔脱硫系统、给料系统、石膏脱水和废水处理系统。本文设计的是给料系统的PLC控制系统。

3、锅炉脱硫系统简介

　　（1）本系统为2x75t/h锅炉烟气脱硫工程，每台锅炉前有三台气动双插板阀，系统运行时打开，系统停止时关闭;可现场操作，控制室操作员站操作，每套系统有一台22kw罗茨风机，用于将石灰石粉吹入锅炉，进行脱硫;带有就地/远控转换开关，可由现场控制柜或控制室操作员站操作，并能与炉前气动阀连锁，气动阀不能全部打开，罗茨风机不能运行。

　　（2）每套系统有一台4kw给料机，可变频调速。带有柜门安装的控制面板，可由现场控制柜或控制室操作员站操作给料机的启停，故障复位和给料机转速的控制，并能与罗茨风机连锁，罗茨风机不运行，给料机亦不能运行。

　　（3）两套系统共用一个石灰石粉仓，粉仓上安装有一个高料位、两个低料位三个射频导纳物位开关，带有就地/远控转换开关，可由现场控制柜、现场除尘器操作箱或控制室操作员站操作;现场除尘器操作箱安装于0m层，石灰石粉仓进料口附近，用于进料时操作粉仓除尘器并能检测粉仓内的石灰石粉的高度。

4、PLC控制系统硬件组成

　　（1）中央处理单元

　　S7-200选用CPU226 CN作为中央处理单元，具有24个数字量输入以及16个数字量输出，可扩展到248点数字量和35路模拟量。S7-200 CPU的指令功能强大，可以进行数字量逻辑控制、数据处理及闭环过程控制等。

　　（2）扩展模块

　　数字量扩展模块包括：EM223 CN，8输入DC 24V/8继电器输出;EM221 CN，8输入DC24V。

　　模拟量扩展模块：2个EM231 CN，4路模拟量输入，12位分辨率;EM232 CN，2路模拟量输出，12位分辨率。

5、PLC控制系统功能

　　PLC控制系统完成数据采集、模拟量控制以及顺序控制等功能。

　　（1）数据采集功能

　　上位机（工控机）安装了组态王KINGVIEW 6.53监控软件，它与S7-200之间通过自由口通信方式建立连接，实现数据传输。

　　数据采集功能将按照所要求的采样速度，模/数转换精度及扫描周期，对生产过程的各种信息量（模拟量、开关量）进行采集、处理、运算、检索及储存等，并以文字、图表、曲线等形式组态成各种画面，通过上位机的液晶显示屏显示出来，向操作员及时提供机组运行状态的信息。

　　数据采集的具体功能：

　　·显示：包括模拟图显示、操作显示、成组显示、报警显示等。

　　·制表记录：包括定期记录、实时记录、事故顺序记录等。

　　·历史数据存储与检索。

　　（2）模拟量控制

　　脱硫系统运行参数输入到PLC，利用PLC和PID软件功能控制模拟量输出，实现自动调节功能。此模拟量控制的功能将对给料机变频器进行频率控制。脱硫剂石灰石量的多少是由给料机变频器进行控制的，由于给料量的多少直接影响脱硫的效率，为了经济运行又达到环保标准，需要根据SO2含量控制给料量。SO2含量设定值可以在上位机上进行修改，脱硫后的SO2监测值与设定值进行比较，经PID运算后调节给料机变频器的频率进而控制给料量。

　　（3）顺序控制SCS

　　SCS控制对象包括机组的电动机、气动门、电磁阀等，本工程SCS系统，将按可选的功能组级、子组级、单项控制方式考虑，各子组级控制功能的启、停能独立运行。运行人员能在CRT键盘上选择自动程序控制或手动操作方式。在程序自动执行期间，出现任何故障可向运行人员发出中断信号，可使正在运行的程序中断并回到安全状态，屏幕上可显示程序中断的故障原因。当选择手动操作方式时，SCS系统设置的许可文件，可预防运行人员误操作。设备的联锁、保护指令具有高优先级，手动指令则比自动指令优先，被控设备的“启动”、“停止”或“开”、“关”指令互相闭锁，且使被控设备向安全方向动作。SCS的保护和闭锁功能始终有效，不允许运行人员手动切除。

6、控制软件的设计思路

　　软件部分是实现脱硫控制的关键部分。软件按照模块化结构进行设计，以便达到较强的移植性和今后的功能扩展。

　　（1）程序流程

（2）闭环控制

　　为了经济运行又达到环保标准，需要根据SO2含量控制给料量。本脱硫系统PLC模拟量闭环控制PID功能图如图2所示，用SO2浓度传感器检测反应炉内的SO2浓度，变送器将传感器输出的电流信号转换为标准量程的电流信号，然后送给模拟量输入模块，经A/D转换后得到与SO2浓度成比例的数字量，CPU将它与SO2设定值进行比较，按照PID控制算法对误差值进行计算，将运算结果（数字量）送给模拟量输出模块，经D/A转换后变为电流信号，用来控制给料机的输送量的多少，通过它控制锅炉内的SO2浓度，实现闭环控制。

　S7-200 PLC提供了内置的PID运算指令。在进行模拟量闭环控制时，使用模拟量扩展模块（EM231、EM232）来完成PID控制。本文设计的PID功能指令如图

　　3所示，只需设定好PID参数，运行PID控制指令，就能求得输出控制值，实现模拟量闭环控制。本系统采用了现场实验整定法，直接在过程控制系统中进行参数整定。在上位机界面通过SO2实时曲线观察SO2浓度变化并修改PID参数，来达到理想的控制值。

7、结束语

　　通过应用西门子S7-200 PLC，实现了对脱硫系统进行可靠的、高效的实时控制和监控，提高了系统的可靠性、安全性和自动化的程度。在山东某热源厂的应用实践证明，本系统性能可靠，故障率低，具有非常好的环保效果和经济效益。