摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对锅炉的应用也越来越广泛。以某公司供热锅炉脱硫为研究背景，针对传统锅炉除硫控制中存在人工操作不易、系统的可操控性差、能源的浪费等问题，设计了基于Wincc和西门子S7-1500的锅炉除硫控制系统。运行结果表明该系统操作简单，自动化程度高，可以大大节约人力、物力等资源，能够实现除硫系统的精准控制。
关键词：供热锅炉；脱硫；控制系统
引言
目前，西门子各类产品在我国各个企业中得到了广泛应用。西门子PLC控制系统能否正常运行关系到企业的生产和发展。不过在西门子PLC控制系统的实际运用当中，会受到很多因素的影响，从而产生故障问题。因此，必须高效地解决西门子PLC控制系统实际运作中的故障，从而将其作用真正的发挥出来，推动企业的良好发展。
1系统故障的概念
系统故障指整个设备因为各种因素导致系统控制失效、精度降低等而导致设备停产的各种原因总和。可分为PLC元件或程序故障和现场设备监控、执行元件故障两部分。PLC系统包括CPU电源、中央处理器、I/O模块及相关的通信网络等设备。设备现场元件包括继电器、接触器、传感器、仪表、机械阀等。
2西门子工业控制PLC的工作原理
PLC是可编程逻辑控制器的简称，这是一种专为工业领域设计的电子系统，具有可编程功能的存储器是PLC的核心部分，通过PLC能够实现对机械设备的运行及生产过程的有效控制。德国的西门子公司研制开发的工业控制PLC，以其自身所具备的诸多优势在各个国家的工业领域中得到广泛应用。西门子PLC的基本工作原理如下：（1）输入。西门子PLC在输入阶段，主要完成的工作是数据信息采集，以扫描的方式，按与预先设定好的顺序进行状态信息及数据的读入，并将这些数据存储到I/O映像区中的相应单元内。（2）执行。西门子PLC在对程序进行执行的阶段，通常是按梯形图完成程序扫描，并根据一定的顺序构成控制线路，进行相关的逻辑运算，然后按照运算所得的结果，对存储区中的状态进行刷新，进而确定是否需要执行指令。（3）输出。西门子PLC完成输入和执行后，会自动进入到输出刷新阶段，CPU会输出锁存电路，并对外设进行驱动，以此来达到最终输出的目的。西门子PLC通过对上述三个步骤的不断重复，便可实现对机械设备或工业生产过程实时控制的目的，这就是PLC的基本工作原理。
3控制系统硬件组态
根据锅炉脱硫系统的工艺以及设计要求，控制系统采用西门子S7-1500为主控单元。西门子S7-1500具有模块化结构，CPU循环周期短，指令集功能强大，易于实现分布式的配置、对于复杂环境其电磁兼容性强、抗冲击性能好，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握，因此广泛应用在工业控制领域中。系统选用型号为CPU1511的西门子PLC，数字量输入模块选用一个32路输入的6ES7521，数字量输出模块选用一个16路输出的6ES7522，模拟量输入模块选用两个8路12位的6ES7531，模拟量输出选用一个4路12位的6ES7532，电源模块选用PM1507。PLC控制系统的各个点的分配列表，列出了在设计中需要用到的一些点的地址，并详细的给出了数字量、模拟量各个地址所对应的控制变量，以及控制变量的详细信息。PLC控制程序中对应的内部寄存器的分配，列出了在设计中需要用到的一些寄存器，并详细的给出了寄存器所对应的控制变量，以及控制变量的详细信息。
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4现场控制设备
（1）第一类故障最多的点在继电器、接触器。继电器和接触器在设备中是易损件，一方面与元器件的本身生产品质有关，同时接触器、继电器在长时间动作过程中其触头处由于电弧作用会产生氧化反应，然后发热变形导致触头损坏。在该设备系统运行中，继电器需要频繁动作，备件上应尽量严格按照现场工作电压、电流来选择接触器、继电器的工作电压、电流，选用质量较好的生产厂家的产品。电气柜要防尘、防止异物进去。满足这些条件，可以大大降低继电器和接触器损坏次数，大大减少设备的故障停机时间。（2）第二类故障主要发生在限位保护装置上。在该锻压机上限位保护装置一般多安装在油泵进出油口、压机框架上下限等位置。由于该设备在运行过程中振动大，而且现场粉尘较大，极容易导致限位保护装置上电气元件的接触点出现变形和氧化，同时现场油污、粉尘大造成电器元件上的接触点污损，导致限位保护失效。电气维护检修人员就要在日常定期维护中，定期检查开关是否松动、变形，定期清理上面的灰尘。由于现场保护开关多，在设计的过程中将开关的状态能在电脑屏幕上可视化显示，能极大的减少维护人员查找故障的工作量。（3）第三类故障点为比例阀、伺服阀。比例阀和伺服阀是系统控制的执行元件，其电气故障主要发生在其阀控板上。由于该系统使用的比例阀和伺服阀阀控板都在现场阀体上所带，其现场油污、灰尘、振动都可能会对其电子设备产生影响，导致阀控板损坏。在日常维护过程中，一方面要定期清理其上面油污和灰尘，紧故阀控板固定座和插头。另一方面，在系统设计上将阀的给定和反馈开口度在电脑屏幕上实时显示，对判断系统故障能起到很大帮助。（4）第四类故障点电子测量仪器包括传感器、仪表等。由于设备在运行中控制系统要时时采集系统的各项运行参数，电子测量仪器损坏后中一般反映在测量的数据和实际不一致。为了减少这类故障的发生，一方面在设备安装时要采用屏蔽电缆作为传感器和仪表的信号电缆，屏蔽电缆要一端做好接地。在电缆敷设时，动力电缆和信号电缆分开敷设，有大型变频器的地方，变频器电缆更应做好屏蔽，防止信号干扰。另一方面，在选用传感器和仪表时尽量选择可靠性比较高且适用于大振动现场的品牌。
结语
综上所述，本文简单介绍了半干法在供热锅炉脱硫生产中的应用，并根据实际需要设计了基于Wincc与西门子S7-1500PLC的锅炉脱硫系统。相比传统人工方法而言，本系统监测范围更加全面，页面更具体形象，同时使用简单、高效。该系统现已投入使用，各项指标均达到设计要求，不仅为企业节约了人力物力资源，也使得企业的自动化程度得到了更进一步的提高。
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论文作者:郭亚平
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/3
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