PLC在排烟风机冷却循环水系统中的应用

【摘 要】本文采用罗克韦尔 SLC 500系列可编程控制器（PLC）作为排烟风机冷却循环水系统的控制器，这种控制器具有通用性好，控制方式灵活，编程简单，抗干扰能力强等特点。本文介绍了冷却水控制系统的工作原理，冷却水控制系统的软件设计和硬件设计，及在电解二厂供料净化排烟风机冷却循环水控制系统改造中的应用。

【关键词】风机冷却循环水系统；可编程控制器；罗克韦尔

1.AB公司SLC500系列PLC简介

美国AB公司SLC-500系列PLC，属于中型PLC系统，应用非常广泛。SLC-500 PLC是一个基于机架的中型控制系统，由控制器、离散量模块、模拟量模块和特殊输入输出模块、外围设备组成。SLC-500系列功能强大、配置灵活，可以提供广泛的通讯配置、特点✿和内存选项。RSLOGIX-500梯形图逻辑编程软件包提供了灵活的编辑器、点击式的输入输出配置、功能强大的数据库编辑器，此外还带有诊断和排错工具以帮助开发人员节省项目开发时间和最大限度提高效率。

SLC-500系列PLC具有以下特点：功能强大，全面满足应用项目需要；模块式设计；先进的指令集；丰富的输入输出模块；SLC 500抗振性强，耐高温，抗电磁干扰，专门针对工业现场恶劣的工作环境而设计；RSLOGIX500编程软件使用简单，方便，纠错能力强，可以最大程度发挥控制器的性能；集成了多种网络联接通讯选项，可以使用工业以太网，DH+（高速数据通讯网）网，现场驱动网等进行网络组态，实现PL☁C到PLC及PLC到PC间的数据通讯。

2.排烟风机循环水系统

排烟风机循环水系统是为铝电解供料净化排烟风机轴承实施水冷却而配置的。其工作过程为：循环水由水泵输送到出水总管，再分别进入每台排烟风机的左右两个轴承箱的冷却部位后汇集到回水总管，经过冷却水塔上方的布水管向下喷淋，冷却水塔顶部的风机运转时，回水在填料层中与空气流进行充分的热交换后流回储水池中。本循环水系统根据生产要求配置为：三台离心式水泵，两用一备，每天早班由人工完成水泵切换，水塔冷却风机一台，由回水温度控制运行。

3.生产工艺对循环水系统的控制要求

3.1排烟风机对冷却循环水系统依赖性较大，如果冷却水系统发生故障，排烟风机必须停机，造成烟气净化系统停运，影响电解正常生产。

3.2 冷却水运行压力不能低于0.4mpa，如果压力过低，距离较远的1#系统排烟风机冷却将出现问题。压力值通过装设在出水总管上的压力传感器测得。

3.3冷却水流量不能低于20m3/h，如果流量过小时，所有排烟风机的冷却效果将会受到影响。流量值通过装设在出水总管上的流量计测得。

3.4 在回水管上装设温度传感器，当回水温度达到33℃时，水塔冷却风机启动，使回水温度下降。当降到30℃时，风机停止，避免 电能浪费。

3.5 在向循环水池注水的水源管道上装设注水用电磁阀。当水位低于预定值时注水阀打开，向储水池注水，当水位达到预定值时，注水阀关闭，停止向储水池注水。储水池水位信号通过池中装设的水位传感器获得。

3.6 控制系统和主控制室的上位计算机要有通讯，当水压、流量、温度等参数出现异常及水泵、水塔风机出现故障时能在主控制室的上位机上出现提示，让主控制室的操作人员及时发现，以便通知巡检人员处理。 ☿

3.7 水泵启停具有现场/远程控制功能，操作人员可以根据工✎艺要求选择在就地还是在主控室中启停水泵。

4.系统设计

根据以上控制要求，并且是在现有的控制系统上进行升级改造。新系统在设计时保留原来的大部分主要设备，针对原来的继电器控制柜进行改造，用PLC来代替原来的继电器逻辑控制。

4.1 PLC系统的硬件设计

4.1.1 PLC选用AB公司SLC5-04系列。首先根据控制对象的输入、输出类型和点数确定框架的型号，现选择模块的类型和个数，估计需要的存储空间及通讯方式选择CPU模块，最后选择电源模块。

4.1.2 模块选择：

1） PLC共有12个开关量输入点：三台水泵控制9个；冷却风机控制2个；出水管断流信号1个。模拟量输入点6个：出水压力输入1个，出水温度输入1个，出水流量输入1个，水位输入1个，回水温度输入1个，控制系统测温输入1个。输出点6个：三台水泵运行3个，冷却水塔风机运行1个，补水电磁阀1 个，现场报警1个。

2）模拟量输入模块：根据6个模拟量输入，选用了1746-NI8。

3）开关量输入模块：根据所有输入输出点的情况，选用了1个开关量输入模块1746-IM16和1个开关量输出模块1746-OB16。

4）CPU模块：根据输入输出模块总点数选择1747-L541模块。

5）框架和电源模块：根据所选用的模块类型和数量，选择1746-A4框架和1746-P1电源。

6）PLC通过DH+数据网络和主控制室的上位机进行数据通讯。

4.1.3 输入输出信号安排如下：

4.1.4 PLC的系统结构图如下：

4.2 PLC系统软件设计

4.2.1 PLC在冷却循环水系统中的控制任务较多，程序的编写结合具体任务分段编制。主程序根据系统工作流程将各功能段（子程序）排列组合在一起，因程序较长，限于篇幅在此将其省略。程序编写主要按：PLC各模块工作的启动――水泵及冷却水塔风机逻辑控制――报警――主控制室数据通讯这四个流程来进行。

4.2.2在上位计算机利用RSView32软件开发人机交互式工作界面，负责对下位PLC系统的工作进行监控，对冷却循环水系统的工艺过程进行远程管理。

5.结束语

在未使用PLC控制器时，排烟风机循环水系统采用的是继电接触器电路实现电气控制。循环水系统中水泵切换及控制都是由人工完成，系统中的模拟量检测由现场仪表完成后施行人工抄表制度，不仅工作效率低，安全风险也大。用PLC进行电气改造后，实现了系统的自动控制和模拟量的智能采集➳、分析，大大降低了故障率和使用成本，提升了冷却循环水系统的运行效率。

参考文献：

[1] 《SLC500模块化硬件结构安装和操作手册》 AB公司内部资料

[2] 《电气控制与PLC技术基础》向晓汉等 清华大学出版社