基于西门子S7-300 PLC的除雾器自动控制系统的设计

1、基于 西门子S7-300 PLC 的除雾器自动控制系统的设计摘要随着我国经济社会的快速发展、人民生活水平的不断提高，公众对环境质量的要求也在不断提高。随着我国“节能减排”工作的开展和深入，降低污染物排放总量、实现环境达标，成为了我国的一项长期任务。根据国家环保工作要求，生产企业必须加强生产工艺过程的除尘设施建设，因此，钢铁行业现有烧结设备要全部采用高效除尘器。根据某钢铁公司烧结机除尘设备改造项目的要求，对烧结机机头脱硫塔排放的烟气进行深度治理，新设计一套除雾器，并为除雾器设计一套电气自动控制系统。由于除雾器内部被控设备分布分散，因此，电气控制系统同时具有就地控制和远程控制两种功能。就地控制是根

2、据被控设备的分布，在被控设备附近设就地控制箱， 由按钮手动完成控制任务，控制电路的控制任务主要是由继电开关完成。远程控制是由电子控制装置实现对所有被控设备的集中控制。由于 PLC 作为工业环境下使用的专用电子控制装置，适用于各种现场信号检测、运行监控和自动化控制，因此采用西门子 S7-300PLC 作为控制系统的核心控制器。远程控制是由远程计算机的组态程序画面控制。电气控制系统简单可靠，易于实现，以极小的成本实现了除雾器的自动控制。图 24 幅；表 8 个；参 45 篇关键词：除雾器；就地控制；远程控制；S7-300 PLC分类号：TP242.3- I -AbstractWith the ra

3、pid development of economy and society, the continuous improvement of quality of life, People has proposed higher requirement of environmental quality. Along with the work of energy conservation and emissions reduction, reducing the pollutant emissions, being up to environmental standards have becam

4、e a long-term task of our country. According to the national environmental protection requirements, manufacturing enterprises have to strengthen the construction of dust-removal facilities in production process, therefore, the sintering workshop in iron and steel company has to adopt more effective

5、dust-removal devices.In the dust-removal devices renovation project in sintering workshop of an iron and steel company, a new device called wet scrubber is designed for exhausted gas control of desulfurization tower, and a set of electrical automatic control system for wet scrubber is proposed at th

6、e same time. The electrical control system had two functions of local control and remote control as to dispersion distribution of the controlled devices inside the wet scrubber. In the local control mode, the control task is completed by buttons on the control box which can control one or more devic

7、es nearby. In the remote control mode, the control task for all controlled devices is completed by an electronic control unit. This design took Siemens S7-300 PLC as the core controller in electrical control system, because PLC is a special electronic controller for industrial environment, and is su

8、itable for all kinds of signal detection、operation monitoring and automatic control.This design completed the local control design and the remote control designrespectively. The main circuit and control circuit of controlled devices using one control box are proposed in local control design, and exp

9、lain of the control process is given. In remote control design, PLC analog input circuit, on-off input circuit and output circuit are proposed, and an input/output table is given. The control program of PLC ladder is proposed at the same time. It also explained the PLC control process.This system is

10、 simple, reliable, easy to implement, and with minimal cost to achieve the automatic control of wet scrubber.Figure 24; Table 8; Reference 45Keywords: wet scrubber; local control; remote control; S7-300 PLCChinese books catalog: TP242.3- II -目次引言1第 1 章 绪论31.1 研究意义31.2 喷雾除尘控制方式4第 2 章 除雾器控制系统的设计72.1 除

11、雾器工艺分析72.1.1 项目来源及要求72.1.2 除雾器的功能72.2 除雾器对电气控制的要求82.2.1 除雾器的被控设备及电气控制要求82.2.2 除雾器中仪器仪表控制要求112.3 S7-300 PLC 模块选配11第 3 章 控制系统的硬件设计133.1 控制系统总体方案133.2 控制系统的电气控制原理143.2.1 电动机电气控制原理143.2.2 传感器与 PLC 的连接23现场传感器与 PLC 的接口电路如图 8 所示。243.2.3 被控设备与 PLC 的连接24第 4 章 PLC 控制系统的程序设计274.1 主要功能及流程274.1.1 程序功能描述274.1.2 程

12、序流程274.2 程序设计354.2.1 电动机的启停控制程序354.2.2 传感器测量信号的读入程序404.2.3 现场模拟画面41结论43- III -参考文献44附录47致谢60导师简介61作者简介62学位论文数据集63- IV -引言钢铁生产是非常重要的工业领域，为国家的工业经济建设提供相应的基础物质 材料，但是与此同时，由于钢铁生产的客观实际情况，在生产再加工过程中，产生 了很多污染物质的排放，对周围环境以及大气质量产生不同程度上的严重影响。因 此，钢铁生产成为了现下对环境及大气造成污染的最明显的行业之一，而烧结厂又 是钢铁生产中影响最为严重的生产部门之一。比如，一台 75m2 的烧

13、结机，每小时产生的废气可以达到 3.9 105 m3，散落的粉尘大约有 2t 之多。目前，我国的经济社会的发展非常迅速，百姓的生活水平也不断提高，因此，大家对生活环境的质量 要求相应的不断提高。特别是最近，我国实施的“节能减排”工作不断地积极开展 和持续深入，要求各个行业降低污染物排放的总量、实现国家环境达到国家规定的 标准成为了我国今后需要长期坚持执行的一项基本工作。对工业企业产生的废气进 行综合治理、使之达标排放、最大限度地降低排放总量，对提高环境空气质量十分 必要。在 2012 年，环境保护部发布了钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012），从 2015 年 1 月

14、 1 日起，所有烧结机头的颗粒物的排放标准限值为 50mg/m3，SO2 排放标准限值为 200 mg/m3，另外，环境保护部的“十二五 ” 规划提出，加强对钢铁排放的烟粉尘的控制，对钢铁、有色、火电、建材等一些重点行业实施重点防控措施，强化生产过程中的除尘基础设施建设，所有钢铁企业目前的烧结设备要都采用新型、高效的除尘设备，使烧结机头颗粒物排放量降低至规定的排放限值。某钢铁公司 198 m2 烧结机，现有除尘设备为静电除尘器，湿法脱硫系统为石灰石膏法脱硫，处理烟气量为 1200000 m3/h，排烟温度 60 左右。因原有设备从设计性能和使用实际情况均不能满足目前国家环保标准要求，因此尝试采

15、用除雾器对原有除尘设备进行深度治理改造，同时，为保证除雾器的准确、安全运行，需配置相应的自动控制系统。除雾器是一种新型的除尘装置，对烧结机烟气中的 SO2 也有一定的脱除效果。除雾器可有效地降低废气中的烟粉尘含量，提高除尘效果，降低 SO2 排放浓度。除雾器主要功能有：汽雾吸附除尘、高压水雾喷淋除尘、低压水喷淋除尘、板式折 流液面吸附除尘脱水、碱液中和、循环水溢流。除雾器采用的技术原理有高压汽雾除尘、高压喷嘴的喷雾降尘，低压螺旋喷嘴 喷淋除尘，通过三种方式的处理，水雾粒子与尘粒的凝结效率比较高，水雾粒子通 过惯性碰撞、拦截捕尘、凝并和布朗扩散等综合作用来降尘，可以显著提高水雾单 颗粒对呼吸性粉

16、尘的捕集效率。除尘效率达到 94%，并且工艺相对简单，投资少，- 1 -运行费用也少，对现有设备设施改动少，容易施工。钢铁企业废气除尘效果的好坏除了与除尘工艺有关外，控制除尘设备可靠高效运行的电气控制系统也很重要。目前，大部分除尘器的运行控制系统都是以 PLC 为控制装置，这是因为 PLC 是基于工业环境需要设计出来的数字运算电子系统， 是工业控制领域的主流控制设备。但电气设备的控制系统在设计时要结合实际的被控对象、生产工艺以及使用环境，因此，除尘器的控制系统并不具备通用性，需要根据除尘方法、结合使用环境的实际情况另行进行设计。目前，工业设备的自动控制系统大致分为两类，一类由单片机作为核心控制

17、装置，另一类由 PLC 作为核心控制装置。PLC 作为工业控制领域的主流控制设备， 具有稳定性、抗干扰、使用方便等方面的优点，另外，除尘现场的仪器仪表信号都是工业标准信号，适合作为 PLC 的输入输出信号，因此，除雾器的自动控制系统采用 PLC 作为核心控制装置。通过 PLC 控制系统的运行，使除雾器自动、可靠、安全运行，达到预期工作要求。- 2 -1.1 研究意义第 1 章 绪论钢铁工业除了为工业经济建设提供基础材料外，又是产生能源消耗和污染排放的主要来源之一。由于钢铁工艺结构的限制，在生产再加工过程中，需要经过多种转换以及加热的需求，在这个过程中难免会有大量的废气、废物等污染物排放到外界，

18、对周围环境造成不同程度的严重影响，因此钢铁工业成为当下环境污染最为突出的行业，而烧结厂又属于钢铁企业中污染最为严重的单位之一。一台 75m2 的烧结机，每小时产生的废气可以达到 3.9 105 m3，散落的粉尘大约有 2 t 之多。随着我国经济社会的快速发展、人民生活水平的不断提高，公众对高质量环境的要求也在不断提高，特别是随着我国“节能减排”工作的开展和深入，降低污染物排放总量、实现环境达标，成为了我国的一项长期任务，因此对工业企业产生的废气进行综合治理，使之达标排放，最大限度地降低排放总量，对提高环境空气质量十分必要。国家环境保护“十二五 ”规划提出，要加强对工业烟粉尘的控制，对钢铁、有色

19、、火电、建材等重点行业实施重点防控，加强生产工艺过程除尘设施建设，钢铁行业现有烧结设备要全部采用高效除尘器，深化颗粒污染物控制，实施区域大气污染物特别排放限值1。2012 年，国家环保部发布钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准（GB28662-2012），2015 年 1 月 1 日起，现有烧结机头颗粒物排放标准限值为 50mg/m3。传统的烧结车间往往由于工艺滞后，自动化程度和环保装备水平低，治理起来比较困难。目前，大部分钢铁企业的烧结厂车间主要采用塑烧板除尘2、电除尘3-5 以及布袋除尘等方法6-11，或者采用电袋复合的混合式除尘方式12,13，虽然这些都是目前成熟可靠的高效除尘方法，可以

20、保证 50mg/m3 以下的排放指标，但缺点也明显：不仅投资和运行费用高、占地大，而且对现有工艺装备改动大，施工时需要停产且周期长，最重要的一点是，烧结机机头脱硫系统后烟气含湿量大，所挟带的粉尘为呼吸尘，在布袋或塑烧板上易板结，清灰困难。目前，湿式除尘器是一种比较新型的除尘设备，在水泥、冶金、陶瓷等行业有广泛的用处，可有效地降低废气中的烟粉尘含量，提高除尘效果14-17。湿式降尘广泛地使用普通喷嘴进行水雾降尘，不过，如果喷嘴水压较低的话，会严重地影响喷雾降尘效果，所以用这种方法进行降尘的效率仅为 50%60%，对呼吸尘的降尘效率也只有 20%-30%。为提高降尘效果，国内外相关学者研究了声波雾

21、化喷雾、磁水喷雾、预荷电喷雾、泡沫除尘、高压喷雾等。经过煤炭、矿山等行业的实践发- 3 -现，高压喷雾降尘效果十分显著18,19，其原因是水雾粒子与尘粒的凝结效率在水雾压力较大的情况下比较高，因为在用低压喷嘴喷雾时，水雾粒子通过惯性碰撞、拦截捕尘、凝并和布朗扩散等综合作用来降尘，而采用高压喷嘴喷雾不但有低压喷雾时的四种机理作用，还能够使水雾带有较高的正负电荷，可以显著提高水雾单颗粒对呼吸性粉尘的捕集效率。采用高压水流作为介质，通过调节参数，得到优良的雾化效果。虽然喷雾除尘技术在煤矿等行业得到广泛的应用20-23，但是还没有大范围的推广到钢铁行业中去。宝钢尝试采用喷雾除尘技术对生产中排放的尾气粉

22、尘进行除尘处理16，他们的实践证明：通过高压喷雾除尘，可将除尘效率达到 94%，并且工艺简单，投资及运行费用少，对现有设备设施改动少，容易施工。因此，除雾器综合了汽雾除尘、高压喷雾除尘、低压水除尘三种技术于一体，此方法于钢铁企业将具有较好的应用前景。1.2 喷雾除尘控制方式喷雾除尘技术在煤炭、矿山、陶瓷等行业已经取得了广泛的应用，其喷雾除尘系统的控制技术也比较成熟。喷雾除尘系统的控制方式对于系统除尘的效果非常重要，目前，喷雾除尘系统的控制系统主要有两大类，一种是以 MCU(Micro Controller Unit) 为核心控制器的控制系统，另外一种控制系统则是以 PLC（Programmab

23、le Logic Controller）为核心控制器24-28。MCU 是微型计算机的一个重要分支，发展很快，因其具有体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，在工业控制、日常生活等国民经济的各个领域取得 了广泛的应用29-32。因为它从根本上改变了以前传统的控制系统设计的思想和方法， 通过软件的方法实现以前由模拟电路和数字电路等硬件达到的控制功能。在机电一 体化中，单片机作为产品中的控制器，因为它体积小、可靠性高、功能强的优点， 可大大提高产品的自动化程度、智能化程度；在导弹导航、飞机上各种仪表控制、 计算机网络通信与数据传输、机器人、工业自动化的实时控制和数据处理中，可以 使用单片机的

24、实时数据处理能力和控制能力，让系统保持在最佳的工作状态，提高 系统的工作效率；在比较复杂的工业系统的分布式多机系统中，可以通过多台功能 不同的单片机之间相互联系、相互协调工作，对工业现场的生产信息进行实时测量 和控制，并且具有比较高的抗干扰能力。PLC 是专门为工业环境下应用而设计的一种电子控制器，从 20 世纪 70 年代诞生以来，随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展，PLC 从简单的开关量逻辑- 4 -控制扩展到数字控制和生产过程控制，成为了真正的工业控制用电子计算机33,34。 目前，在先进工业国家，PLC 已经成为工业控制的标准设备，应用面覆盖了所有工业领域，包括钢铁、冶金、采矿、化工

25、、轻工、电力、机械制造、汽车、环保、 交通、建筑、食品等35-41。在轻工领域，因生产门类多、加工方式多变、产品更新 快，所以 PLC 常常应用于组合机床自动生产线、专用机床、塑料机械、包装机械、灌装机械、电镀自动线、电梯运行等电气设备中。PLC 因其具有的功能，即可用于开关量控制、也可用于模拟量控制42,43；即可用于单机控制，也可用于多机控制 系统44,45；即可控制简单系统，也可以控制复杂系统，因此，在工业控制领域， PLC 构成控制系统非常灵活。PLC 自推出以来，随着使用的越来越多，使用行业和使用场合也不断扩大， 为适合不同的应用需要，PLC 的种类越来越多，而且功能也不断完善。近些

26、年来， 我国从德国、美国、日本等国家引进的 PLC 产品有几十个系列、上百种型号，国内的 PLC 厂家也有自行组装或自行开发 PLC 的。PLC 的品牌、类型很多，不同PLC 产品在结构形式、指令系统、性能、编程方法、价格都各不相同，适用场合也各有对应。因此，合理选择 PLC，对设计高性能的 PLC 控制系统有着重要作用。目前， 全球的 PLC 制造厂商主要有 Siemens 公司、Mitsubishi Electric 公司、Omron 公司等，其中，Siemens S7 系列 PLC 与三菱 FX-2n 系列 PLC、欧姆龙 PLC 相比，它的模拟量应用简单并且精度高，并且公司可提供编程软

27、件，相应的各种资料资源便于下载使用，更加开放化。S7-300 是一种通用型的 PLC，能适合工业自动化的各种工程的不同应用场合， 特别是在工业制造行业中，自动化工程中 S7-300 的应用更是广泛。西门子 S7-300 PLC 的使用特点如表 1 所示，正是因为 S7-300 具有模块化结构、便于实现分布式 控制等特点，使得 S7-300 成为自动化系统设计中一种既经济又切合实际的解决方案。西门子 S7-300 是模块式结构的 PLC，由一些模块单元构成，这些标准模块（CUP 模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等）功能相互独立， 但外型尺寸统一，将这些模块插在框架上和基板上即可，

28、因此可根据设计需要配置 相应的模块，使用灵活。除雾器的控制方式对于系统除尘的效果非常重要，根据烧结车间喷雾除尘系统 的除尘工艺需要，选择 S7-300 作为 PLC 控制系统的核心控制器。除雾器的控制既可以用 MCU 为核心控制器，也可以采用 PLC 作为核心控制器。考虑到除雾器中， 被控对象均为电动机，被控对象的动作大多是电机启动、停止，这种控制属于开关 量控制的范畴，另外，除雾器中仪表输出信号为工业标准信号，适合作为 PLC 的- 5 -输入输出，因此，采用 PLC 作为核心控制装置、使用 PLC 的控制系统比较合适。表 1S7-300 PLC 的使用特点Table1 Characteri

29、stic of S7-300 PLC序号模块名称型号数字量和模拟量 I/O 模块1模块式结构数字量和模拟量 Ex I/O 模块功能模块通讯模块电源模块2 CPU 模块选择范围广标准 CPU 提供范围广泛的基本功能；紧凑 CPU 集成 I/O，带高速计数和 PID 调节等技术功能； 部分 CPU 集成点到点或 PROFIBUS 通讯接口3 指令功能强大350 多条指令中断和诊断等一类系统功能集成在 CPU 操作系统中4 编程方便使用 STEP7 作为编程和组态的软件包STEP7 含从项目启动、实施、测试及服务所需的全部功能5 支持多种形式的组网组网方式包括工业以太网、PROFIBUS、AS-In

30、terface、MPI-多点接口、点到点的连接- 6 -第 2 章 除雾器控制系统的设计2.1 除雾器工艺分析2.1.1 项目来源及要求某钢铁公司烧结车间 198m2 烧结机，现有烧结机机头除尘设备为静电除尘器， 脱硫系统为石灰石膏法脱硫，处理烟气量为 1200000m3/h，排烟温度 60左右。因原有设备不能满足目前国家环保标准要求，需做进一步深度处理。除尘设备改造主要包括以下内容：1. 烧结机头提标改造采用除雾器进行脱硫除尘；2. 在现有烟囱附近新建一套除雾器，除雾器本体占地 15m*12m，辅助设施占地 10m*10m；3. 将脱硫塔上的烟囱拆除，除雾器的进口与脱硫塔出口相连，除雾器的出

31、口通过短烟道与原有烟囱相连；4. 在线监测系统取样口改在原混凝土烟囱上。2.1.2 除雾器的功能除雾器是利用碰撞、吸附、冷凝、凝结原理设计而成的湿式除尘装置，从功能上主要包含六部分。1. 气雾吸附除尘：脱硫塔排放烟气中含有大量水蒸汽，蒸汽中混合带有直径 小于 5m 的微细尘粒及胶体物质，是影响脱硫塔排放指标的主要因素，利用水雾颗粒与尘埃颗粒大小相近时吸附、过滤、凝结几率最大的原理，010m 的气雾颗粒与原烟气中的水雾颗粒和尘粒粒径相近，在其随气流运动过程中发生碰撞、吸附、凝结，形成较大颗粒后进入下一级处理。2. 高压水雾喷淋除尘：采用高压雾化喷嘴，形成 030m 水滴的水洗层，利用饱和式水洗方

32、式，将干雾吸附除尘后的含尘水滴（1030 m）直接吸附，使尘粒完全与水滴结合在一起，起到冷却、吸附、凝聚作用，共同形成的大颗粒水滴随气流向下运动，进入喷淋冷却除尘段。饱和式水喷淋采用多级高压泵供水，水源通- 7 -过专用过滤器过滤后使用。3. 低压水喷淋除尘：利用传统的喷淋方式，将来自上两级除尘段的烟气尘粒（水粒）进一步混合吸收，使聚合后的尘粒完全混合在较大颗粒水滴中，直接利用重力原理即可脱除，同时这一级喷淋水亦是下一级折流板式吸附装置的布水器，并且可以循环使用。4. 板式折流液面吸附除尘脱水：通过倾斜布置在塔体底部的三层流水板，运用撞击、折流、分离、吸附等作用原理，将烟气中的水滴与烟气分离出

33、来，在出口处设有两组干式 S 型脱水板，经湿、干两级脱水，净化后的烟气排入烟囱。5. 碱液中和：除雾器在除去脱硫塔尾部烟气的含尘量时，同时可除去烟气中剩余的二氧化硫，因此水呈酸性，为保证设备稳定持续运行，设有碱性中和环节， 根据循环水 PH 值自动补碱中和酸性，确保循环水 PH 值在 6.57.5 之间。6. 循环水溢流：除雾器设备底部为贮水池，贮水池使用的最小容积约 100 m3， 正常每小时溢出水量约为 100 T 左右，即每小时置换一次循环水，当贮水池水量过多，可能对除雾器造成损坏，因此需要对过多的水量进行溢流处理。2.2 除雾器对电气控制的要求2.2.1 除雾器的被控设备及电气控制要求

34、1） 除雾器的结构和被控设备组成根据除雾器工艺的设计，除雾器的结构和被控设备组成如图 1 所示，各被控设备的主要工作如下：（1）1#空压机和 2#空压机两个空压机为气雾除尘阶段的工作提供高压气流，将厂区自来水提供的厂区净水喷雾吹成直径更小的气雾颗粒，将烟气中直径较小的烟尘颗粒吸附，形成直径较大的水雾颗粒，主要对烟气中的颗粒物进行凝聚。（2）1#、2#和 3#过滤泵过滤泵将厂区自来水和厂区污水进水管的水过滤后，对进入除雾器的未达标烟气进行气雾和水雾喷淋，其主要作用是为气雾喷淋和高压喷嘴喷淋提供水源，提高供水压力。- 8 -图 1除雾器的结构和被控设备组成Fig.1 The structure a

35、nd controlled devices of wet scrubber（3）溢流泵除尘后的喷淋水流入贮水池，作为污水流入厂区的污水池，经过沉淀等过程后进入中间水池，该水池的污水可以作为其他用途的水源进行再次使用，主要是给回用到脱硫塔系统，为脱硫塔提供供水水源，同时能够保证费用不进行外排。为防止贮水池水位过高造成污水外流，设置溢流泵及贮水池液位计，贮水池液位过高时， 启动溢流泵对贮水池的水进行引流处理。（4）1#和 2#循环泵如果气雾喷淋和水雾喷淋后，烟气脱硫效果不好，进入烟囱的烟气 SO2 浓度仍然较高，则启动循环泵，再次进行低压水雾喷淋，达到进一步脱硫的作用。（5） 冷却泵冷却泵为空压机

36、和循环泵提供冷却水，除雾器系统开始工作时启动，除雾器停止工作时停止。（6） 南北加碱泵南北加碱泵通过循环泵提供碱性液体，使贮水池的酸性水变成中性水，保护除雾器的主体设备。（7） 搅拌机加药罐内的搅拌机负责对碱性液体搅拌，防止碱液沉淀。- 9 -（8） 斗提机负责为加药罐加药。被控设备的详细信息如表 2 所示。表 2除雾器中被控设备Table2 The controlled devices in wet scrubber设备名称设备型号要求数量空压机JN280-60-功率 280 kw2冷却泵电动机YE2-160M2-2功率 15 kw1过滤泵电动机YE2-160M1-2功率 11 kw3循环泵

37、YX3315L2功率 132 kw2加碱泵电动机YX3-90s-2功率 1.5 kw2搅拌机电动机YE2-132s-4功率 5.5 kw1溢流泵电动机YX3 160M2-2功率 15 kw1斗提机电动机YE2-112M功率 44 kw12） 被控设备的电气控制要求（1）1#空压机和 2#空压机两个空压机要求设就地控制，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止， 或根据储气罐出口压力自行启动与停止 1 台或者 2 台空压机。（2）1#、2#和 3#过滤泵三台过滤泵要求设就地控制，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止。（3）溢流泵溢流泵要求设就地控制，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与

38、停止， 或根据贮水池液位高低自行启动与停止。（4）1#和 2#循环泵两个循环泵要求设就地控制，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止， 或根据烟囱出口 SO2 浓度自行启动与停止。（5） 冷却泵冷却泵要求设就地控制，与空压机的就地控制箱共用，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止。（6） 南北加碱泵南北加碱泵要求设就地控制，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止，- 10 -或根据贮水池 PH 值高低自行启动与停止。（7） 搅拌机与斗提机搅拌机与斗提机要求设就地控制，与南北加碱泵的就地控制箱共用，并设远程控制，由远程运行监控画面启动与停止。2.2.2 除雾器中仪器仪表控制要求现场中

39、除雾器所使用的仪器仪表的分布及功能如下：1. 压力传感器：储气罐出口处、厂区自来水进水管处、厂区污水进水管处各设 1 块，要求具有就地显示及远传功能，用于测量储气罐出口气体压力和进水管处的进水压力。2. PH 计：贮水池设 pH 计 1 台，要求具有就地显示及远传功能，用于测量贮水池内水的酸碱度。3. 液位计：中间水池液位计 1 台，要求具有就地显示及远传功能，用于测量中间水池的水位高低。4. 烟气测试仪：烟囱出口设 SO2 浓度传感器 1 台，要求具有就地显示及远传功能，用于测量除雾器除尘后烟气中的 SO2 浓度。5. 电流变送器：两个循环泵各加装电流变送器 1 台，要求具有远传功能，用于测

40、量循环泵电动机工作电流大小。仪器仪表的详细信息如表 3 所示。表 3除雾器仪器仪表Table3 Instruments in wet scrubber仪表名称型号数量压力变送器EJA430A3PH 计MT-5001液位计EJA210A1烟气测试仪LBT2000A1电流变送器CHCS-EKADA22.3 S7-300 PLC 模块选配除雾器系统中，被控电动机共 13 台套，输入输出总点数为 44 点。除雾器系统中，包含压力传感器 3 台、PH 计 1 台、液位传感器 1 台、电流传- 11 -感器 2 台。压力变送器、PH 计及液位计、电流计输出信号均为直流电流模拟量信号，因此需要加配模拟量输入

41、模块，输入点数为 16 点。另外，除雾器控制系统设置远程控制及实时的现场模拟画面显示，因此需要配置通讯模块，并选配计算机 1 台套。根据控制要求和现场设备和仪器仪表的输入输出特点，选配 PLC 模块如表 4所示。表 4除雾器 PLC 控制器的模块配置Table4 Modules of S7-300 PLC controller in wet scrubber序号模块名称型号数量1CPU 模块6ES7-315-2DP12开关量输入模块6ES7321-1BL0013开关量输出模块6ES7322-1BL0014模拟量输入模块6ES7331-7KF0215通讯模块CP343-116电源模块PS307-

42、10A1- 12 -第 3 章 控制系统的硬件设计3.1 控制系统总体方案根据除雾器电气控制的具体要求，控制系统同时具有就地手动控制和远程PLC 控制两种控制方式，其中，以远程 PLC 控制为主、以就地手动控制为辅。除雾器电气控制总体控制方案如图 2 所示。1212312溢冷空空过过过流循循却压压滤滤滤泵环环泵机机泵泵泵泵泵图 2除雾器电气控制系统总体方案Fig.2 The overall scheme of electrical control system of wet scrubber就地手动控制以除雾器现场按钮和开关为控制手段，结合现场传感器的就地显示数据，手动启动或停止被控设备；远程

43、 PLC 控制是以上位机的现场模拟画面为控制手段，结合现场传感器的传输数据自动启动或停止被控设备。- 13 -3.2 控制系统的电气控制原理3.2.1 电动机电气控制原理1） 循环泵电动机的电气控制除雾器包含循环泵 2 台，功率 132 KW，设就地控制以及远程 PLC 控制两种方式。循环泵电动机电气控制原理如图 3 所示。图 3 中（a）图是循环泵电动机电气控制的主电路，电路采用熔断器与断路器双重保护。M1 是 1循环泵电动机，M2 是 2循环泵电动机。电动机的启动与停止采用直接启/停方式，接触器 KM1 控制电动机 M1 的接通与断开，接触器 KM2 控制电动机 M2 的接通与断开。电动机

44、设过载保护，热继电器 FR1 实现电动机 M1 的过载保护，热继电器 FR2 实现电动机 M2 的过载保护。为采集循环泵电动机工作电流，在电动机接线中接入电流变送器，其信号经 PLC 模拟量输入端口送入PLC，供 PLC 程序调用。图 3 中（b）图是循环泵电动机电气控制的控制电路，选择开关 SA1 决定就地控制和远程 PLC 控制。当选择开关 SA1 打在“就地控制”一档，两台循环泵电动机的启动由 SB1、SB3 启动，启动后电动机控制接触器 KM1、KM2 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动，同时控制电路中接触器辅助触点接通，按钮松开后，电动机仍保持运行状态；循环泵电动机的停止

45、由 SB2、SB4 停止。当选择开关 SA1 打在“PLC 控制”一档，继电器 KA3、KA4 线圈通电，其触点接通， 将循环泵电动机的“自动控制位”信息经 PLC 输入端口送入 PLC，循环泵电动机的启动由远程 PLC 程序画面启动， 启动信号经 PLC 输出端口输出，使继电器KA1、KA2 线圈通电，其触点接通，接通后电动机控制接触器 KM1、KM2 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动并保持运行状态；循环泵电动机的停止也由远程 PLC 程序画面停止，停止后，PLC 输出端口使继电器 KA1、KA2 线圈断电，触点断开，接触器 KM1、KM2 线圈断电，主触点断开，电动机停止。循

46、环泵电动机工作指示电路电源由电压变送器降压至 36V 后接入，电动机运行后，继电器 KA5、KA6 线圈通电，其触点接通，指示灯 HL1、HL2 灯亮；电动机停止后则指示灯灭。另外，循环泵电动机启动后，继电器 KA5、KA6 线圈通电，触点接通，将电动机运行信号经 PLC 开关量输入模块送入 PLC，供 PLC 程序调用。- 14 -(a) 主电路(b) 控制电路图 3循环泵电动机的电气控制Fig.3 The electrical control of circulating pump motors- 15 -2） 加碱环节的电气控制除雾器中加碱环节包含加碱泵电动机 2 台，功率 1.5 KW

47、；斗提机电动机 1 台，功率 44 KW；搅拌电动机 1 台，功率 5.5 KW。设手动控制以及远程 PLC 控制两种方式。加碱环节的电气控制如图 4 所示。图 4 中（a）图是电动机电气控制的主电路，电路采用熔断器与断路器双重保护。M3 是南加碱泵电动机，M4 是北加碱泵电动机，M5 是搅拌电动机，M6 是斗提机电动机。电动机的启动与停止采用直接启/停方式，接触器 KM3 控制电动机 M3 的接通与断开，接触器 KM4 控制电动机 M4 的接通与断开，接触器 KM5 控制电动机 M5 的接通与断开，接触器 KM6 控制电动机 M6 的接通与断开。电动机设过载保护， 热继电器 FR3 实现电动

48、机 M3 的过载保护，热继电器 FR4 实现电动机 M4 的过载保护，热继电器 FR5 实现电动机 M5 的过载保护，热继电器 FR6 实现电动机 M6 的过载保护。图 4 中（b）图是电动机电气控制的控制电路，选择开关 SA2 决定就地控制和远程 PLC 控制。当选择开关 SA2 打在“就地控制”一档，加碱泵电动机、搅拌电动机、斗提机电动机的启动由 SB5、SB7、SB9、SB11 启动，启动后电动机控制接触器 KM3、KM4、KM5、KM6 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动，同时控制电路中接触器辅助触点接通，按钮松开后，电动机仍保持运行状态； 电动机的停止由 SB6、SB8、

49、SB10、SB12 停止。当选择开关 SA2 打在“PLC 控制” 一档，继电器 KA9、KA10、KA15、KA16 线圈通电，其触点接通，将电动机的“自动控制位”信息经 PLC 输入端口送入 PLC，电动机的启动由远程 PLC 程序画面启动， 启动信号经 PLC 输出端口输出，使继电器 KA7、KA8、KA13、KA14 线圈通电，其触点接通，接通后电动机控制接触器 KM3、KM4、KM5、KM6 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动并保持运行状态；电动机的停止也 由远程 PLC 程序画面停止，停止后，PLC 输出端口使继电器 KA7、KA8、KA13、KA14 线圈断电，触点断

50、开，接触器 KM3、KM4、KM5、KM6 线圈断电，主触点断开，电动机停止。电动机工作指示电路电源由电压变送器降压至 36V 后接入，电动机运行后， 继电器 KA11、KA12 、KA17、KA18 线圈通电，其触点接通，指示灯 HL3、HL4、HL5、HL6 灯亮；电动机停止后则指示灯灭。另外，电动机启动后，继电器 KA11、KA12、KA17、KA18 线圈通电，触点- 16 -接通，将电动机运行信号经 PLC 输入模块端口送入 PLC，供 PLC 程序调用。(a) 主电路（b）控制电路图 4加碱环节的电气控制Fig.4 The electrical control of alkali-

51、adding part- 17 -3） 溢流泵电动机的电气控制除雾器包含溢流泵 1 台，功率 15 KW，设手动控制以及远程 PLC 控制两种方式。溢流泵电动机电气控制原理如图 5 所示。图 5溢流泵电动机电气控制Fig.5 The electrical control of overflow pump motor溢流泵电动机的电气控制主电路采用熔断器与断路器双重保护，M7 是溢流泵电动机，电动机的启动与停止采用直接启/停方式，由接触器 KM7 负责接通与断开。电动机设过载保护，由热继电器 FR7 实现。控制电路中选择开关 SA3 决定就地控制和远程 PLC 控制。当选择开关 SA3 打 在“

52、就地控制”一档，溢流泵电动机的启动由 SB13 启动，启动后电动机控制接触器 KM7 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动，同时控制电路中接触器辅助触点接通，按钮松开后，电动机仍保持运行状态；溢流泵电动机的停止由SB14 停止。当选择开关 SA3 打在“PLC 控制”一档，继电器 KA20 线圈通电，其触点接通，将溢流泵电动机的“自动控制位”信息经 PLC 输入端口送入 PLC，溢流泵电动机的启动由远程 PLC 程序画面启动， 启动信号经 PLC 输出端口输出， 使继电器 KA19 线圈通电，其触点接通，接通后电动机控制接触器 KM7 线圈通电， 主电路中接触器主触点接通，电动机启动

53、并保持运行状态；溢流泵电动机的停止也- 18 -由远程 PLC 程序画面停止，停止后，PLC 输出端口使继电器 KA19 线圈断电，触点断开，接触器 KM7 线圈断电，主触点断开，电动机停止。溢流泵电动机工作指示电路电源由电压变送器降压至 36V 后接入，电动机运行后，继电器 KA21 线圈通电，其触点接通，指示灯 HL7 灯亮；电动机停止后则指示灯灭。另外，溢流泵电动机启动后，继电器 KA21 线圈通电，触点接通，将电动机运行信号经 PLC 输入模块端口送入 PLC，供 PLC 程序调用。4） 过滤泵电动机的电气控制除雾器包含过滤泵 3 台，功率 11 KW，设手动控制以及远程 PLC 控制

54、两种方式。过滤泵电动机电气控制原理如图 6 所示。图 6 中（a）图是过滤泵电动机电气控制的主电路，采用熔断器与断路器双重保护。电动机的启动与停止采用直接启/停方式，并设过载保护。M8 是 1过滤泵电动机，M9 是 2过滤泵电动机，M10 是 3过滤泵电动机。电动机的启动与停止采用直接启/停方式，接触器 KM8 控制电动机 M8 的接通与断开，接触器 KM9 控制电动机 M9 的接通与断开，接触器 KM10 控制电动机 M10 的 接通与断开。电动机设过载保护，热继电器 FR8 实现电动机 M8 的过载保护，热 继电器 FR9 实现电动机 M9 的过载保护，热继电器 FR10 实现电动机 M10 的过载保护。图 6 中（b）图是过滤泵电动机电气控制的控制电路，选择开关 SA4 决定就地控制和远程 PLC 控制。当选择开关 SA4 打在“就地控制”一档，溢流泵电动机的 启动由 SB15、SB17、SB19 启动，启动后电动机控制接触器 KM8、KM9、KM10 线圈通电，主电路中接触器主触点接通，电动机启动，同时控制电路中接触器辅助 触点接通，按钮松开后，电动机仍保持运行状态；过滤泵电动机的停止由 SB16、SB18、SB20 停止。当选择开关 SA4 打在“PLC 控制”一档，继电器 KA22、KA23、KA24 线圈通电，其触点接通，将过滤泵电动机的“自动控制位”信息经PLC