西門子在上海寶同粉煤灰系統(tǒng)中的應(yīng)用

實施地點：上海，建設(shè)單位：上海寶同實業(yè)有限公司

行業(yè)背景：分級、分選粉煤灰是實現(xiàn)粉煤灰資源化的關(guān)鍵，是有效利用各粒級特性的重要技術(shù)措施。粉煤灰的氣力分級和分選涉及到粉體的輸送、分級、收集、除塵等氣—固兩相流的多項粉體技術(shù)，其規(guī)模龐大、需與生產(chǎn)在線配套，分選生產(chǎn)的粉煤灰產(chǎn)品質(zhì)量又要達(dá)到一定的工程指標(biāo)，使分選工程帶來相當(dāng)難度。因此，設(shè)計和選用先進(jìn)的分級設(shè)備和自動控制系統(tǒng)是這一技術(shù)的關(guān)鍵。

項目的大致控制的設(shè)備：

1、分級機(jī):

型 號： SFX-I-40

數(shù) 量： 1套

出 力： 40t/h 超負(fù)荷能力不低于15%

電機(jī)功率： 15KW

分級效率： ≥80%

氣流速度： 17.0~25m/s;

鎖氣閥卸料出力： 30t/h

電機(jī)功率： 2.2kw

防護(hù)等級： IP44

灰氣比： 0.7-0.9KG/KG

整機(jī)重量： 5100kg

整機(jī)壽命： ≥50000h

分選機(jī)磨損件壽命： ≥25000h

結(jié)構(gòu)材料：主軸40Cr，葉輪葉片16Mn，分選機(jī)入口粘貼TMC-PS陶瓷耐磨片。

2、旋風(fēng)分離器：

型 號： SXF-I-40

數(shù) 量： 2臺

效 率： ≥95%

鎖氣閥卸料出力： 25t/h

電機(jī)功率： 2.2KW

防護(hù)等級： IP44

整機(jī)重量： 1700kg×2

3、耐磨分選風(fēng)機(jī)

型號： TM9-26

數(shù)量： 1套

風(fēng)量： 　45000~57000　　m3/h

風(fēng)壓： 11000~12100 Pa

風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速： 1450　　　r/min

風(fēng)機(jī)總重： 2110　　kg （未含電機(jī)重量）　

風(fēng)機(jī)葉輪材質(zhì)： 16Mn　　　

電動機(jī)型號： Y355M2-4

額定功率： 250kw

額定電壓： 380V

額定電流： 461　　A

額定轉(zhuǎn)速： 1485　r/min

防護(hù)等級： IP55　

絕緣等級： F級(溫升按B級)

冷卻方式： 空冷式　

軸承冷卻方式： 空冷　　

電動機(jī)總重： 2100　　kg

排入飛灰?guī)斓暮瑝m空氣量：2600　　m3/h

4、調(diào)速型電動鎖氣給料機(jī)

型號： YDJ-E-26

數(shù)量： 2套

出力： 40t/h

功率： 2.2　　kW

5、GSB輸送泵

型號： GSB150-20

數(shù)量： 2臺

出力： 20～25t/h

6、羅茨鼓風(fēng)機(jī)（輸送用）

型號： ARD-145

數(shù)量： 1臺

功率： 45KW

氣量： 24.1m3 /min

氣壓： 58.8KPa

轉(zhuǎn)速： 1750rpm

7、軟啟動器

型 號： PSTB470/250KW

數(shù) 量： 1臺

電壓范圍： 200~690V

8、變頻器

型 號： MM440

數(shù) 量： 2臺

功 率： 2.5/15KW

接 口： 485通訊接口

粉煤灰原灰由灰斗經(jīng)輸灰系統(tǒng)進(jìn)入1#原灰?guī)?，再?jīng)下料器均勻進(jìn)入混合器，在高壓離心風(fēng)機(jī)的作用下與空氣充分分散混合后進(jìn)入分選機(jī)。分選機(jī)內(nèi)渦輪旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生高速旋流，在分選機(jī)下部還配有二次風(fēng)調(diào)節(jié)閥，按原灰品質(zhì)調(diào)整渦輪轉(zhuǎn)速與二次風(fēng)量，可借離心力與拖拽力的平衡以達(dá)到最合適的粉料粒徑與收取率。分級后的粗顆粒自分選機(jī)下部錐斗經(jīng)鎖氣器進(jìn)入2#粗灰?guī)熘校蛛x出來的細(xì)灰則從分選取機(jī)上部出口隨負(fù)壓風(fēng)抽入在細(xì)灰?guī)祉數(shù)男L(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器每套兩臺一組，對稱并列，在旋風(fēng)分離器內(nèi)灰氣分離，分離出來的細(xì)灰（即分選成品灰）從旋風(fēng)分離器下部出口往電動鎖氣器進(jìn)入5#細(xì)灰?guī)臁?#細(xì)灰?guī)旌?#細(xì)灰?guī)欤鳛?#細(xì)灰?guī)斓难a(bǔ)充(圖上未顯)，當(dāng)5#細(xì)灰?guī)炝衔桓邥r，用戶可選擇通過一臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)把5#細(xì)灰?guī)斓募?xì)灰往3#、4#細(xì)灰?guī)旆謩e輸送。

在這套系統(tǒng)之后，筆者又采用了PC ACCESS作為接口軟件 ，實現(xiàn)了WINCC與S7-200的通訊，于是上面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)又可以改進(jìn)為：（方案二）

PPI（通過RS-232PPI和USB/PPI電纜）

MPI（通過相關(guān)的CP卡）

Profibus-DP（通過CP卡）

S7協(xié)議（以太網(wǎng)）

Modems（內(nèi)部的或外部的，使用TAPI 驅(qū)動器）

使用方案二的特點：

通信速度比較慢，依賴于PC Acess 軟件，擴(kuò)展不方便。

所有協(xié)議允許同時有8個PLC連接

一個PLC通信口允許有4個PC機(jī)的連接，其中一個連接預(yù)留給Micro/WIN

PC Access與Micro/WIN可以同時訪問CPU

支持S7-200所有內(nèi)存數(shù)據(jù)類型

而方案一

傳送數(shù)據(jù)區(qū)域有限（最大64字節(jié)），在PLC中也必須進(jìn)行相應(yīng)的處理，且硬件成本高，需要的CP5611、EM277 Profibus-DP、Profibus總線等硬件，還需要配置虛擬PC STATION，較方案二而言，方案一的數(shù)據(jù)傳輸速度，擴(kuò)展性（最大能擴(kuò)展99個EM277），實時性都比方案二要好

。

（分選機(jī)和給料機(jī)的返回代碼注釋）

分選機(jī)與給料機(jī)采用USS協(xié)議與PLC通訊，而這兩臺設(shè)備在這套系統(tǒng)中的起著關(guān)鍵的作用，特設(shè)代碼反饋給上位機(jī)，第一時間給系統(tǒng)維護(hù)人員第一手資料，迅速的排除變頻器通訊這方面的故障，下面是代碼的說明：

0 無錯。

1 驅(qū)動器不應(yīng)答。

2 檢測到來自驅(qū)動器的應(yīng)答中檢驗和錯誤。

3 檢測到來自驅(qū)動器的應(yīng)答中校驗錯誤。

4 來自用戶程序的干擾造成錯誤。

5 嘗試非法命令。

6 提供非法驅(qū)動器地址。

7 未為USS協(xié)議設(shè)置通訊端口。

8 通訊端口正在忙于處理指令。

9 驅(qū)動器速度輸入超出范圍。

10 驅(qū)動器應(yīng)答長度不正確。

11 驅(qū)動器應(yīng)答第一個字符不正確。

12 驅(qū)動器應(yīng)答中的字符長度不受USS指令支持。

13 錯誤的驅(qū)動器應(yīng)答。

14 提供的DB_Ptr地址不正確。

15 提供的參數(shù)號不正確。

16 選擇了無效協(xié)議。

17 USS激活，不允許改動。

18 指定了非法波特率。

19 無通訊：驅(qū)動器未設(shè)為激活。

20 驅(qū)動器應(yīng)答中的參數(shù)或數(shù)值不正確或包含錯誤代碼。

21 返回一個雙字?jǐn)?shù)值，而不是請求的字?jǐn)?shù)值。

22 返回一個字?jǐn)?shù)值，而不是請求的雙字?jǐn)?shù)值。

輔助設(shè)備：渣庫設(shè)備的控制和狀態(tài)顯示

設(shè)備啟停順序表：

從原灰?guī)烊』遥瑔幼冾l給料機(jī)，并給出一定的頻率，原灰進(jìn)入分選系統(tǒng)氣灰混合器。氣灰在氣灰混合器內(nèi)充分混合后，在系統(tǒng)負(fù)壓風(fēng)的作用下，被及入安裝在粗灰?guī)祉數(shù)念A(yù)處理器，10%左右的粗灰在此沉降進(jìn)入粗灰?guī)欤溆嘣覐念A(yù)處理器上部出口進(jìn)入分選機(jī)，粗細(xì)灰在此分離，分離出來的粗灰由分選機(jī)下部出口往給料機(jī)進(jìn)入粗灰?guī)?；分離出來的細(xì)灰則從分選取機(jī)上部出口隨負(fù)壓風(fēng)抽入在細(xì)灰?guī)祉數(shù)男L(fēng)分離器，旋風(fēng)分離器每套兩臺一組，對稱并列，在旋風(fēng)分離器內(nèi)灰氣分離，分離出來的細(xì)灰（即分選成品灰）從旋風(fēng)分離器下部出口往電動鎖氣器進(jìn)入細(xì)灰?guī)??；覛鈩t從旋風(fēng)分離器下部出口往回到氣灰混合器，形成負(fù)壓閉路特環(huán)。

控制系統(tǒng)完成的功能

1）分選機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速可通過變頻器對分級機(jī)電機(jī)實現(xiàn)無級調(diào)速；

2）系統(tǒng)風(fēng)量可通過高壓離心風(fēng)機(jī)進(jìn)口調(diào)節(jié)風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)；

3）可通過分級機(jī)的二次風(fēng)門進(jìn)行調(diào)節(jié)；

4）可通過系統(tǒng)設(shè)置的調(diào)節(jié)門進(jìn)行調(diào)節(jié)；

5）下灰給料機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)在正常運行時，只需通過對變頻器數(shù)字調(diào)節(jié)，即可確保成品灰細(xì)度（45μm方孔篩篩余）達(dá)到在3～25%范圍內(nèi)的任意粒級要求。

分選控制系統(tǒng)現(xiàn)具有以下功能：

1）計算機(jī)UPS斷電保護(hù)

2）支持PROFIBUS－DP通信協(xié)議，通過此協(xié)議可將設(shè)備延伸到工業(yè)級全自動化通信網(wǎng)PROFIBUS中。

3）變頻器通信控制系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。

4）全自動程控運行、遠(yuǎn)方軟操、就地手操

5）分選機(jī)與給料機(jī)變頻器的制控、頻率設(shè)定、頻率輸出顯示

6）主風(fēng)機(jī)的電流、電壓上位機(jī)中顯示

7）對異常或事故狀態(tài)下通過聲光報警顯示，并相應(yīng)處理。

8）主要設(shè)備的運行狀態(tài)上位機(jī)顯示

9）灰?guī)斓牧衔粫r時顯示

10）完整、清晰的煤灰工藝流向顯示

本系統(tǒng)施工單位：長沙德比粉煤灰工程設(shè)備有限公司,建設(shè)單位:上海寶同實業(yè)有限公司，從2005年11月施工到2006年5月峻工，我公司協(xié)同德比公司全面完成上海寶同粉煤灰工程的自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計、調(diào)試、試運行工作，無論是從系統(tǒng)工藝、還是自動化控制，都受到了業(yè)主的一致好評，并順利通過驗收，現(xiàn)已投產(chǎn)使用。本次系統(tǒng)工藝和設(shè)備均由長沙德比粉煤灰工程設(shè)備公司提供，電氣設(shè)計和設(shè)備調(diào)試由我公司（長沙易控工業(yè)自動化有限公司）李紅、李先念、章武新完成，系統(tǒng)調(diào)試過程中得到了德比公司和寶同實業(yè)的大力支持，在此表示感謝！