西门子plc模块|模块代理商|2023

本文介绍了垃圾处理的特点及处理方法，详细介绍了垃圾焚烧发电厂控制系统的特点及相应的控制系统的组态、逻辑控制及PID控制回路。

  1 引言

  　　城市生活垃圾、工业垃圾、医院卫生废弃物、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用垃圾焚烧的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。这种垃圾焚烧日处理废物能力为1～350t，余热锅炉的热容量小，发电机组小，一般为20兆瓦以内。因此，垃圾焚烧发电厂的控制系统比大型电厂简单得多。一般来说，大型电厂的主机控制系统是无法采用PLC来控制的，只有一些辅机系统才能够使用PLC。但是，随着现场总线技术及微处理器性能的突飞猛进，PLC集散控制系统已经成功应用在中型及较复杂的控制领域中，例如，垃圾焚烧发电厂就可以使用PLC控制系统，这样可以大大降低控制系统的成本。

  　　本文将介绍广东省南海市垃圾焚烧发电厂PLC控制系统，此控制系统由珠海市广东亚仿科技股份有限公司成功开发，并一次成功投入生产运行。

 2 控制系统总体方案介绍

  　　该集散控制系统采用Siemens S7-400系列PLC，Siemens公司的S7-400系列PLC是90年代推出的S7系列中的大型机型，具有完善的功能和强大的通讯能力，特别是总线之一的Profibus，得到很多厂家的支持，非常有利于分布式控制系统的使用，Profibus-DP总线的通讯速率可达12Mbps。S7-417H双机热备系统和ET200M分布式I/O组成的Profibus-DP总线网构成切换结构，实现故障时的无扰动自动切换，可用在安全性能要求极高的控制系统中。但是S7-417H双机热备系统造价相对昂贵，为了减少硬件投资，可以选用软件双冗余(用416CPU进行双机热备)，采用分布式I/O的Profibus-DP现场控制总线，上位机与PLC之间采用OSM/ESM环形100兆工业以太网光网进行通讯, 上位机采用Intouch7.1组态软件进行系统组态。该厂的垃圾焚烧工艺引进美国Basic公司的专利技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到国际环保要求, 一期日焚烧处理垃圾200t。该工艺技术在我国具有实际推广的应用价值。

  (1) 工作原理

  　　垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，垃圾与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合燃烧，燃烧产生的热量由余热锅炉回收。余热锅炉产生的高温高压水蒸汽推动汽机发电，燃尽后进入灰渣坑，由自动除渣装置排出。由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入第二、三级燃烧室，进行进一步燃烧，使烟气的温度高达1000℃，烟气在此停留时间不少于2s, 使有毒的烟气迅速分解，后经烟气处理设备及除尘设备(电除尘、布袋除尘)处理合格后排入大气。

  (2) 环保发电厂主要设备

  ① 焚化炉锅炉2台，每台主要的技术参数如下:

     垃圾处理量: 8.33t/h
     产生蒸汽量: 22.5t/h
     过热蒸汽压力: 4.0MPa
     过热蒸汽温度: 400℃
     炉膛温度: 980℃
     给水温度: 145℃
  ② 汽轮机发电机组一套，主要的技术参数如下:

     主蒸汽压力: 3.9MPa 
     主蒸汽温度: 390℃
  ③ 发电机主要的技术参数如下:

     功率: 12000kW
     出线电压: 10.5kV
     频率: 50Hz
     额定转速: 3000r/min
     功率因数: 0.8
     励磁方式: 无刷励磁系统
  ④ 烟气处理系统两套

  ⑤ 配套电气供配电系统

  　　该PLC集散控制系统I/O点数有3000余点，其中模拟量300余个。全厂的PLC集散控制系统图如附图所示。

附图 全厂PLC集散控制系统图

  3 上位机监控系统配置

   　　系统共设4台操作员站，1台工程师站。其中2台操作员站用于炉侧设备的监控，包括焚烧炉、锅炉两套系统，烟气脱硫系统，除灰系统;另2台操作员站用于机侧设备的监控，包括汽机系统、制给水系统、废水处理系统、电气及其它部分。炉侧的两台操作员站和机侧的2台操作员站均为双机热备。炉侧和机侧的操作员站之间功能独立，不能互换操作。工程师工作站，进行系统软件开发组态和警报顺序事件记录，工程师站将能够作为任一操作员站完成相关控制监测功能。工程师站、操作员站及PLC之间采用OSM/ESM环形100兆工业以太网光网进行互连通讯。操作系统采用中文bbbbbbs NT 窗口操作系统。

   我们在维修电路故障时，都希望在短的时间内完成电路故障点的修复，对于工厂中的电气设备更是如此。如何能在短的时间内快速判断故障点，并采取有力措施迅速修复故障。下面我根据自己平时在维修电气设备的工作中谈谈我的几点体会。

     要有过硬的维修技术

     我们医学上有个名词叫“诊断”，我们去看病时，医生都会对我们人体的生理、病理进行诊察，然后就会判断出我们身体的健康状况和病情。我们在判断电路系统故障的时候也往往会采用类似医学上的诊断方法，在维修电气设备前我们首先要把自己训练成靠“两条腿”走路的人。这两条腿，一条是指自己要具备一定的理论知识；另一条是指自己要具有一定的实际经验，这样才能在快速判断电路系统中的故障点提供可能。

     使用正确的方法

     我在平时的排故过程中得到的体会是，快速判断出故障点要有正确的诊断方法。在一般的维修过程中，我常用排除故障的策略有以下几个字“六诊、九法、三先后”。这个所谓的“六诊”是指问、看、听、闻、摸和测，当电路系统发生故障时，我们可以向用户询问电路系统发生故障的全过程，比如有没有频繁的启动、停止和过载等情况的发生，故障发生的时候有没有声音、气味和火花等。通过询问这些往往是快速找出故障原因和故障点的关键。

     我们结合问过的信息，再通过查看电路系统的外部状况，比如观看保险有没有熔断；电气回路有没有烧伤、烧焦等情况，再结合看电路图，弄懂原理图。为下面的用表测做好准备。我们用表测，是指根据仪表测量的一些电参数的大小，比如电阻、电压和电流等，再与正常的数据对比，也能快速地确定电路系统的故障原因和故障点。比如我前一段时间维修了一个不加热，指示灯不亮的智能型电饭锅，我就是主要通过万用表的测量，在较短的时间内找到了故障点的。

     我首先对电饭锅的电源部分进行了测量，我分成三路来测，路先测供电电路，用万用表电压档先测电源线和电源插座有没有电压，再用万用表电阻档测电源插座、保险丝、变压器初级绕组、再测压敏电阻和滤波电容有没有烧断的元件或者被电压击穿的元件。第二路再测直流电源电路，先测滤波电容两端电压是否正常然后是稳压器、变压器次级绕组和整流二极管所输出的电压。后一路是测芯片电路，测量芯片供电电源是否正常；在开机瞬间，复位信号是否正常；操作按键是否正常。通过对三路电源的测量，在较短的时间内就找到了具体的故障点了。

     判断电路故障点的方法有很多，比如我们常用的“九法”里面就有分析法，我们可以通过掌握的电工理论知识进行分析，也可以根据电路中信号流的来龙去脉进行逻辑分析，甚至我在工作中看到有位电工师傅通过电工基础里的向量分析法快速地判断出了电气故障点。另外还有开路法、局部短路法、分割法、对比法以及替换法等。我认为这些查找故障点的方法，它都是建立在理论和实际相结合的基础上的。因此我们要快速找出故障点还需要扎实的理论基础作为依托，不然的话排除故障时就会很盲目。