如何进行基于Profibus现场总线的新型布袋除尘器控制系统设计？

回转臂系统负责控制布袋上方的回转臂，每个回转臂由一个小型的减速电机驱动，当回转臂转速过低或停止时，可能会对同一个布袋连续喷吹，大大降低布袋的使用寿命。为了避免这种情况的发生，控制系统实时计算、监控回转臂转速，当回转臂转速过低时，发出报警，通知操作员采取相应措施。

脉冲阀喷吹系统根据清洁烟气室与原烟气室的压差值，即布袋内外侧的压差值，决定喷吹的频率，即喷吹的档位。喷吹档位根据工艺要求分成快速档、标准档、慢速档和停止档四种档位，每个档位对应不同的压差范围。具体喷吹档位极其对应的压差范围以表格形式提交给CPU，操作员可以在操作面板上进行设置和修改。当压差值较高时，说明布袋上附着的灰尘较多，相应的喷吹频率也较高，反之亦然。脉冲阀采用成组运行的模式，系统所有的脉冲阀按照预定的顺序和每次循环开始时判断的档位进行喷吹。为了方便检修，单个脉冲阀可以在任意时刻进入或退出循环(脉冲阀进入循环时要满足一定的运行条件)，并且允许随时进行手动喷吹操作。

除尘气室系统主要由出口挡板、入口挡板、实现联锁的回转臂和灰斗组成，一个气室分为两个单元。作为清灰系统正常运行的前提条件是每个气室的所有出口挡板和入口挡板都开到位，并且回转臂都处在运行状态。每个气室两个单元各有一个入口挡板作为烟气的入口，经过降温处理后原烟气通过气室的入口挡板进入到气室，经过布袋除尘器的过滤和隔离作用，进入到净烟气室。而后通过净烟气室的出口挡板排到大气。每个气室只有一个出口挡板，由两个单元共用。每个单元有一个灰斗，用来装抖落下来的粉尘，当灰斗的物位高于上限的时候，通过系统联锁会自动停止脉冲阀的工作。

原烟气温度控制系统通过装载在原烟气管道上的喷水装置实现，由于工艺上为了防止布袋损害，要求进入除尘气室的烟气需要有稳定的温度，同时需要控制烟气中的含水量。基于这样的考虑，本系统的原烟气温度控制采用自学习模糊控制技术。由于进入布袋除尘系统的原烟气的温度是个渐变量，而系统又要对温度有较好的灵敏度，所以我们采用温度的导数dT/dt 来作为温度变化的预测。程序中，我们将不仅采集当前周期的温度T值，还将利用两个周期温度的变化除以周期ΔT/C(周期)来近似dT/dt，这样就得到了一组两个关于时间t和温度T的数据(T，dT/dt)，最后建立模糊控制表，通过模糊推理实现智能控制。同时，根据不同的运行状况发生的变化，模糊控制表会通过自学习不断进行调整，实现自学习控制与模糊控制的统一，满足系统控制要求。

5系统实现

根据系统功能提出的要求，系统软件分

成下位机和控制面板部分。

1)下位机编程

本系统采用SIMATIC?S7-400?CPU配套的编程工具 STEP7进行硬件组态、网络组态、参数设置、I/O地址设置、PLC程序编程和调试。STEP7中，用户PLC程序由组织块(OB)、功能块(FB、 FC)和数据块(DB)组成。组织块是系统操作程序与用户程序的接口，决定用户程序的结构，操作系统通过调用用户编写的组织块程序，用于控制扫描循环和中断程序的执行，以及PLC的启动和错误处理等等。功能块是用户编写的程序块，用户通过功能块对每个子系统进行程序编写，功能块提供强大的面向对象的功能，使用户能够在功能块外部方便的进行访问。数据块是用于存放执行用户程序时所需的变量数据的数据区，还能够用于存储需要进行通信的数据。

2)操作面板画面设计

本系统操作面板OP270是一个集成的人机界面(HMI)系统和监控管理(SCADA)系统。它是结合了西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能的产物。它配套的组态软件ProTool提供了面向对象的功能，各种图形库满足组态不同工业控制系统的需求。另外，它还具有全面开放的特性，通过ProTool组态软件可以方便的建立操作面板同PLC之间的连接，它可以直接使用STEP7中配置的变量表，大幅度地减少工程时间，提高工作效率。

3)Profibus?DP通信组态的实现步骤

首先在STEP7的硬件组态上设置好Profibus?DP网络参数，对网络上挂接的CPU、操作面板、和I/O板卡设置网络地址，注意网络地址不能重复，组态的通信网络需要与硬件搭配一致。其次对STEP7的变量表中进行变量组态，组态好的变量将作为PLC程序中的全局变量，连接在Profibus?DP网络上的操作面板也可以进行访问。然后启动ProTool，建立一个新的ProTool项目，在项目窗口的控制器管理器中组态系统配置的CPU，设置好Profibus?DP的网络地址和参数，注意各种地址和参数必须与STEP7中组态的一致，确定后编译。最后通过 ProTool的变量管理器，可以找到STEP7变量表中组态的变量，这样二者将具有相同的变量名和变量地址。通过这种方法将需要通信的变量一一进行连接，同时将变量关联到相应的组态控件，就可以实现操作面板上画面对象与现场设备的连接。

6结束语

本系统采用目前工业上流行的Profibus现场总线，搭建高度开放性和实时性的网络结构，使整个控制系统的综合自动化程度得到充分的实现。通过Siemens的配套组态软件 STEP7和ProTool，完成PLC控制功能，生成人机操作面板画面，很好的实现了系统自动化控制与操作员现场监控的统一。通过现场调试表明，采用基于Profibus现场总线的新型布袋除尘器控制系统，控制结构合理，控制性能优越，结合采用先进控制技术，能够提高除尘效果，降低运行成本，大大提高了新型布袋除尘器的工业应用前景。