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項目簡介
實施地點：上海，建設單位：上海寶同實業有限公司
行業背景：分級、分選粉煤灰是實現粉煤灰資源化的關鍵，是有效利用各粒級特性的重要技術措施。粉煤灰的氣力分級和分選涉及到粉體的輸送、分級、收集、除塵等氣—固兩相流的多項粉體技術，其規模龐大、需與生產在線配套，分選生產的粉煤灰產品質量又要達到一定的工程指標，使分選工程帶來相當難度。因此，設計和選用先進的分級設備和自動控制系統是這一技術的關鍵。
項目的大致控制的設備：
1、分級機:
型 號： SFX-I-40
數 量： 1套
出 力： 40t/h 超負荷能力不低于15%
電機功率： 15KW
分級效率： ≥80%
氣流速度： 17.0~25m/s;
鎖氣閥卸料出力： 30t/h
電機功率： 2.2kw
防護等級： IP44
灰氣比： 0.7-0.9KG/KG
整機重量： 5100kg
整機壽命： ≥50000h
分選機磨損件壽命： ≥25000h
結構材料：主軸40Cr，葉輪葉片16Mn，分選機入口粘貼TMC-PS陶瓷耐磨片。
2、旋風分離器：
型 號： SXF-I-40
數 量： 2臺
效 率： ≥95%
鎖氣閥卸料出力： 25t/h
電機功率： 2.2KW
防護等級： IP44
整機重量： 1700kg×2
3、耐磨分選風機
型號： TM9-26
數量： 1套
風量： 45000~57000 m3/h
風壓： 11000~12100 Pa
風機轉速： 1450 r/min
風機總重： 2110 kg （未含電機重量）
風機葉輪材質： 16Mn
電動機型號： Y355M2-4
額定功率： 250kw
額定電壓： 380V
額定電流： 461 A
額定轉速： 1485 r/min
防護等級： IP55
絕緣等級： F級(溫升按B級)
冷卻方式： 空冷式
軸承冷卻方式： 空冷
電動機總重： 2100 kg
排入飛灰庫的含塵空氣量：2600 m3/h
4、調速型電動鎖氣給料機
型號： YDJ-E-26
數量： 2套
出力： 40t/h
功率： 2.2 kW
5、GSB輸送泵
型號： GSB150-20
數量： 2臺
出力： 20～25t/h
6、羅茨鼓風機（輸送用）
型號： ARD-145
數量： 1臺
功率： 45KW
氣量： 24.1m3 /min
氣壓： 58.8KPa
轉速： 1750rpm
7、軟啟動器
型 號： PSTB470/250KW
數 量： 1臺
電壓范圍： 200~690V
8、變頻器
型 號： MM440
數 量： 2臺
功 率： 2.5/15KW
接 口： 485通訊接口
系統工藝主要流程圖
系統的簡要工藝：
粉煤灰原灰由灰斗經輸灰系統進入1#原灰庫，再經下料器均勻進入混合器，在高壓離心風機的作用下與空氣充分分散混合后進入分選機。分選機內渦輪旋轉產生高速旋流，在分選機下部還配有二次風調節閥，按原灰品質調整渦輪轉速與二次風量，可借離心力與拖拽力的平衡以達到最合適的粉料粒徑與收取率。分級后的粗顆粒自分選機下部錐斗經鎖氣器進入2#粗灰庫中，分離出來的細灰則從分選取機上部出口隨負壓風抽入在細灰庫頂的旋風分離器，旋風分離器每套兩臺一組，對稱并列，在旋風分離器內灰氣分離，分離出來的細灰（即分選成品灰）從旋風分離器下部出口往電動鎖氣器進入5#細灰庫。3#細灰庫和4#細灰庫，作為5#細灰庫的補充(圖上未顯)，當5#細灰庫料位高時，用戶可選擇通過一臺羅茨鼓風機把5#細灰庫的細灰往3#、4#細灰庫分別輸送。
項目當中使用的西門子自動化產品：
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序號 |
名 稱 |
型 號 |
單 位 |
數 量 |
廠 家 |
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一 |
上位機部分 |
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CP卡 |
CP5611 |
塊 |
1 |
SIEMENS |
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組態軟件 |
WINCC V6.0 |
套 |
1 |
SIEMENS |
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通訊軟件 |
SIMATIC NET |
套 |
1 |
SIEMENS |
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PLC編程軟件 |
STEP7 V4.0 |
套 |
1 |
SIEMENS |
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網絡接頭 |
RS485 |
臺 |
1 |
SIEMENS |
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二 |
PLC部分 |
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CPU |
CPU226 AC/DC/RELAY |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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DI/DO模塊 |
EM223 DC/DC/RELAY |
臺 |
1 |
SIEMENS |
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DI模塊 |
EM221 DC |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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DO模塊 |
EM222 RELAY |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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AI模塊 |
EM231 DC 4入 |
臺 |
3 |
SIEMENS |
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功能模塊 |
EM277 |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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網絡接頭 |
RS485 |
臺 |
5 |
SIEMENS |
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三 |
傳動部分 |
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變頻器 |
MM440/3/15KW |
臺 |
1 |
SIEMENS |
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變頻器 |
MM440/3/2.2KW |
臺 |
1 |
SIEMENS |
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變頻器BOP面板 |
MM400 |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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附件 |
BOP板柜門安裝座 |
臺 |
2 |
SIEMENS |
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通訊電纜 |
DP電纜 |
米 |
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SIEMENS |
實施項目控制系統組建（方案一）
在這套系統之后，筆者又采用了PC ACCESS作為接口軟件 ，實現了WINCC與S7-200的通訊，于是上面的系統結構又可以改進為：（方案二）
其中的CP5611可用PC/PPI電纜代替，或者采用下表的硬件和相應的協議來實現，WINCC面對的只是PC Acess，而PC Access所支持的協議如下，所以下表中的硬件都可以采用。
PPI（通過RS-232PPI和USB/PPI電纜）
MPI（通過相關的CP卡）
Profibus-DP（通過CP卡）
S7協議（以太網）
Modems（內部的或外部的，使用TAPI 驅動器）
使用方案二的特點：
通信速度比較慢，依賴于PC Acess 軟件，擴展不方便。
所有協議允許同時有8個PLC連接
一個PLC通信口允許有4個PC機的連接，其中一個連接預留給Micro/WIN
PC Access與Micro/WIN可以同時訪問CPU
支持S7-200所有內存數據類型
而方案一
傳送數據區域有限（最大64字節），在PLC中也必須進行相應的處理，且硬件成本高，需要的CP5611、EM277 Profibus-DP、Profibus總線等硬件，還需要配置虛擬PC STATION，較方案二而言，方案一的數據傳輸速度，擴展性（最大能擴展99個EM277），實時性都比方案二要好
。
組態系統流程主畫面
分選系統參數及控制
（分選機和給料機的返回代碼注釋）
分選機與給料機采用USS協議與PLC通訊，而這兩臺設備在這套系統中的起著關鍵的作用，特設代碼反饋給上位機，第一時間給系統維護人員第一手資料，迅速的排除變頻器通訊這方面的故障，下面是代碼的說明：
0 無錯。
1 驅動器不應答。
2 檢測到來自驅動器的應答中檢驗和錯誤。
3 檢測到來自驅動器的應答中校驗錯誤。
4 來自用戶程序的干擾造成錯誤。
5 嘗試非法命令。
6 提供非法驅動器地址。
7 未為USS協議設置通訊端口。
8 通訊端口正在忙于處理指令。
9 驅動器速度輸入超出范圍。
10 驅動器應答長度不正確。
11 驅動器應答第一個字符不正確。
12 驅動器應答中的字符長度不受USS指令支持。
13 錯誤的驅動器應答。
14 提供的DB_Ptr地址不正確。
15 提供的參數號不正確。
16 選擇了無效協議。
17 USS激活，不允許改動。
18 指定了非法波特率。
19 無通訊：驅動器未設為激活。
20 驅動器應答中的參數或數值不正確或包含錯誤代碼。
21 返回一個雙字數值，而不是請求的字數值。
22 返回一個字數值，而不是請求的雙字數值。
輔助設備：渣庫設備的控制和狀態顯示
輔助設備：灰庫設備的控制和狀態顯示
設備啟停順序表：
系統控制原理：
從原灰庫取灰，啟動變頻給料機，并給出一定的頻率，原灰進入分選系統氣灰混合器。氣灰在氣灰混合器內充分混合后，在系統負壓風的作用下，被及入安裝在粗灰庫頂的預處理器，10%左右的粗灰在此沉降進入粗灰庫，其余原灰從預處理器上部出口進入分選機，粗細灰在此分離，分離出來的粗灰由分選機下部出口往給料機進入粗灰庫；分離出來的細灰則從分選取機上部出口隨負壓風抽入在細灰庫頂的旋風分離器，旋風分離器每套兩臺一組，對稱并列，在旋風分離器內灰氣分離，分離出來的細灰（即分選成品灰）從旋風分離器下部出口往電動鎖氣器進入細灰庫。灰氣則從旋風分離器下部出口往回到氣灰混合器，形成負壓閉路特環。
控制系統完成的功能
1）分選機渦輪轉速可通過變頻器對分級機電機實現無級調速；
2）系統風量可通過高壓離心風機進口調節風門進行調節；
3）可通過分級機的二次風門進行調節；
4）可通過系統設置的調節門進行調節；
5）下灰給料機進行變頻調節。
系統在正常運行時，只需通過對變頻器數字調節，即可確保成品灰細度（45μm方孔篩篩余）達到在3～25%范圍內的任意粒級要求。
分選控制系統現具有以下功能：
1）計算機UPS斷電保護
2）支持PROFIBUS－DP通信協議，通過此協議可將設備延伸到工業級全自動化通信網PROFIBUS中。
3）變頻器通信控制系統的可擴展性。
4）全自動程控運行、遠方軟操、就地手操
5）分選機與給料機變頻器的制控、頻率設定、頻率輸出顯示
6）主風機的電流、電壓上位機中顯示
7）對異常或事故狀態下通過聲光報警顯示，并相應處理。
8）主要設備的運行狀態上位機顯示
9）灰庫的料位時時顯示
10）完整、清晰的煤灰工藝流向顯示
結束語
本系統施工單位：長沙德比粉煤灰工程設備有限公司,建設單位:上海寶同實業有限公司，從2005年11月施工到2006年5月峻工，我公司協同德比公司全面完成上海寶同粉煤灰工程的自動化控制系統的設計、調試、試運行工作，無論是從系統工藝、還是自動化控制，都受到了業主的一致好評，并順利通過驗收，現已投產使用。本次系統工藝和設備均由長沙德比粉煤灰工程設備公司提供，電氣設計和設備調試由我公司（長沙易控工業自動化有限公司）李紅、李先念、章武新完成，系統調試過程中得到了德比公司和寶同實業的大力支持，在此表示感謝！
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