西門子S7-400H PLC在垃圾發電項目上的應用

　　一、引言
       隨著城市人口不斷擴張，每天產生的城市垃圾越來越多，依靠傳統的填埋方式已經無法滿足垃圾處理的需求，因此出現了垃圾焚燒廠來處理垃圾。由于垃圾焚燒過程中會產生大量的蒸汽，這些蒸汽帶動汽輪機，進而由汽輪機帶動發電機進行發電是一套行之有效的做法。目前，我國有多個城市都設有垃圾發電廠，一方面能緩解日益緊張的垃圾處理需求，同時又能產生經濟效益，是一個兩全其美的方法。但是，在垃圾處理過程中，會產生大量煙氣，對大氣造成污染，所以需要一個煙氣凈化系統來對垃圾焚燒產生的煙氣進行處理。在天津濱海新區的垃圾發電項目中，使用到了基于西門子PLC S7-400H系列的控制系統。該控制系統采用冗余結構，安全可靠，不會由于故障等原因造成停機，使得垃圾發電廠可以持續進行煙氣凈化處理，保持了控制系統的穩定運行。
　　
　　二、煙氣凈化工藝簡介
        煙氣凈化系統的工藝過程如圖1所示：
　　
　　                                                                               圖1 煙氣凈化系統工藝
       由垃圾焚燒產生的煙氣，首先經過脫酸系統，去除煙氣中包含的酸性氣體，在脫酸系統中加入石灰漿，作為原料，與氣體中的酸性物質中和從而達到脫酸的目的。然后加入消石灰，碳酸氫鈉，硅藻土等物質，進一步去除氣體中的酸性物質。其次，氣體進入到除塵系統，主要作用是去掉氣體中的灰塵；最后，氣體到達脫硝系統，脫硝系統由尿素產生氨氣，用來去除氣體中的氮氧化物。經處理后的氣體達到環保要求，經煙囪排出，其中防白煙風機會改變煙氣中的含水量，改變氣體排出后的視覺效果。
　　
　　脫酸系統，除塵系統以及鍋爐產生的灰渣，通過飛灰輸送系統采集到一起，最后通過固化處理，填埋的指定區域。
　　
　　三、控制系統組成
       控制系統硬件的核心是西門子S7-400H系列PLC，本系統采用6套CPU414-5H冗余系列CPU，一旦主CPU由于某種原因停機，系統立即切換到副CPU工作，這樣可以保證控制系統的連續運行。I/O模塊采用西門子分布式I/O，西門子ET200M系列，并通過IM153-2進行DP通訊。主控室有5臺計算機，其中2臺為工程師站，用于程序的修改和調試；另外3臺是操作員站，由操作員對控制系統設備進行操作。整個控制系統布置圖如圖2所示：
        　　
　　                                                                                                 圖2 煙氣凈化控制系統
        四、控制系統
       工作流程控制系統軟件采用STEP7 V5.5進行設計，從功能上講共分為6部分，其中第1，2部分是兩條生產線，包含脫酸系統，除塵系統，脫硝系統，尿素制備系統；第3，4部分是公共部分，包含石灰漿制備，硅藻土制備，活性炭、碳酸氫鈉輸送系統等；第5部分是飛灰輸送，將氣體中的灰渣和鍋爐中的灰渣收集起來；第6部分是飛灰固化，將收集后的灰渣作固化處理，為填埋做好準備。
　　
　　上位機共5臺，軟件使用WinCC V7.0，可以對設備進行單體操作和流程控制。下面以1號生產線的除塵系統的流程控制為例，說明控制系統的工作流程，詳見圖3：
　　
　　                     圖3 煙氣凈化系統除塵流程控制
        五、結束語
        本套控制系統采用西門子先進的S7-400H系列冗余系統，最大限度的保證了客戶對煙氣凈化系統的要求，尤其是對系統穩定性，持續性的要求。S7-400H冗余系統保證了系統即使出現故障的情況下，不會停機，保證控制系統穩定運行。同時，上位機工程師站和操作員站界面友好，易于操作，設備狀態顯示和控制清晰可靠，報警狀態完備。該控制系統投入運行以來，安全穩定，保證了煙氣凈化控制系統的平穩運行，得到了客戶的充分肯定，贏得了良好的口碑。

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