PLC变频节能技术在除尘电气控制系统中的应用

秦港煤二期堆场除尘电气系统在2003年9月经过改造后，运行至今，效果十分理想。平均每年用电量为改造前的80%，节能效果较为显著。通过PLC与变频器的完美组合，来达到控制变频器平稳启停，从而实现多台水泵运行平稳和对压力的自适应。根据压力的变化，合理地控制一台或几台泵的启动和停止;同时，变频器还有把剩余能量释放回电网的作用，从而达到有效地节约能源的目的。煤二期堆场洒水电气系统改造工程包括变压供配电系统，PLC控制系统，上位机监控系统、恒压供水系统等几部分。
1 配电系统
配电系统主要为PLC控制系统、上位微机监控系统、恒压供水系统、泵房照明系统和泵房备用电源进行电力分配和保护。这套系统包括800 KVA变压器、进线柜和配电柜，进线柜配有电压、电流、计量表。为了提高配电系统的功率因数，配电系统还配有补偿电容。
2 PLC控制系统
PLC 控制系统是整个设备的控制中枢，共需控制1166台喷枪和恒压供水系统中的变频器。二期 水 除 尘共有116台喷枪分为9条线，其中有8条线为每条线13台喷枪，1条线为每条线12台喷枪。每2台喷枪设置1台现场电控箱，每条线设置1台现场配电箱。现场共需电控箱58只，配电箱6只，均采用RITAL产品。在泵房设有1个PLC柜，安装PLC主站。主站PLC采用Modicon TSX Quantu。系列，主站配有电源模块、CPU模块、profibus-Dp通讯模块、以太网模块、开关量输人模块、继电器输出模块、模拟量输人模块、模拟量输出模块等。现场电控箱采用施耐德Momoentum 1/0模块，每台电控箱配置1台Momoentum1/0模块。Momoentum I/0模块与主站采用profibus-DP总线连接。由于profibus的传输速率与总线长度有关，为了保证一定的传输速率，必须在总线上安装中继器。当两个中继器的距离小于400 m时，profibus的传输速率可达500 kbit/s。泵房PLC主站和上位监控器均联接在以太网上，并根据具体设置，能够实现本系统信息传输至公司管理微机，但管理微机不能参与任何控制。同时，本控制系统涉及到4个堆场，共9条线，PLC主站与电控箱之间的拓扑结构为总线型。由于PLC主站具有高至486的控制器，扫描速率极高，绝缘电平高，恶劣电气环境下的抗躁声干扰性能好，其高速的逻辑解算和I/0处理能力可以满足设备控制和信息处理的高速要求，所以在远远超过profibus传输有效距离的系统线路中，加中继器后，主站与电控箱之间仍能保持稳定和快速。系统总线内共需22个中继器，每两个中继器之间最多可挂32个从站，而这套系统每两个中继器之间只需要4-5个电控箱Momoentum UO模块，完全满足系统需要。喷枪 的控制方式分为自动、手动、维修三种方式，自动控制方式由预先确定的程序逻辑自动控制，实现自动组合和单点自动循环喷洒功能;手动控制方式在程序逻辑许可的情况下，实现操作人员在上位工控微机上用鼠标操作喷洒功能;维修控制方式通过安装在现场电控箱上的转换开关实现现场手动控制功能。3 上位微机监控系统泵房监控上位微机采用工业用控制微机，其具有良好的稳定性和卓越的性能。并外接有显示器、打印机等设备。操作系统为Win2000P,监控上位微机可分别通过以太网与管理微机、泵房上位微机相连接，并预留与中控PLC的接口，使监控上位微机系统与泵房PLC系统结合成一个整体。从而有效地进行数据采集、数据打印和命令的发布。通过以太网与管理微机连接，可迅速将本系统的信息传输至上级管理微机，供上级管理微机查询，但上级管理微机不能对泵房PLC系统进行控制。
监控上位微机主要设置如下几个画面:
(1) 操作画面。实现各个监控功能，完成各个画面间的切换。
(2) 堆场设备工作状态画面。可以有效地监控PLC系统的运行状态。反映电源的工作状态、电动阀开关状态、泄空状态、加热状态、低温报警状态等。实现对现场设备的工作状态的监控。
(3) 泵房设备工作状态画面。可以监控泵房内水泵的工作状态、系统压力、流量状态、水池水位状态、水槽水位状态是否正常。及时对各种状况进行处理。
(4) 总线工作状态画面。可以对总线状态进行检测，并能够准确定位故障点。
(5) 配置相应的水池液位仪，风向、风速仪。监控上位机实时监控PLC系统的运行状态，使系统可视直观，人机界面友好，操作状态和数据可长期保留在硬盘等磁介质上，并可根据需要随时查询。
4 恒压供水系统
恒压供水系统有高压供水班和中压通水两部分组成。高压供水系统有4台，90 kw三相380V电机，3用1备。中压部分有2台55 kw三相380V电机水泵。高压供水系统方案为三台变频器实现管网水压调节系统。
(1) 实现方法
采用3台变频器各自带动1台90K W水泵，1台90 KW水泵为备用泵，若其他3台泵中任何一台泵发生故障都可切换到备用泵。原接触器切换改为
空开实现，空开合分状态返回至PLC 1 PLC应具有对选择泵组合的正确性做出判断，并在选择组合错误时，做出出错提示并不允许启动变频器。
(2) 泵的启动调压
管网水压一旦发生下降，压力传感器信号传输到变频器1上，此时变频器自动启动水泵M1，对管网水压进行调节。若无法满足调压要求，自动启动水泵M2调节水压，如果还不满足调压要求，则自动启动水泵M3，进行调压。在3台变频器启动相应水泵时，若发生无法启动水泵现象则会自动转到备用水泵M4，然后启动备用泵进行调压。这套 除 尘 系统通过PLC变频器有效合理的控制，实现了自动调压，平稳运行，同时有省电节能的多重效果，为我公司节能和环保工作做出了贡献。