【正文】 電力環(huán)境保護(hù) 。2022 年 09 期 [22] 虞啟義 ,徐良斌 ?；鹆Πl(fā)電廠煙氣脫硫廢水處理 [J]。電力環(huán)境保護(hù) 。李進(jìn) 。中國電力 。1998 年 01 期 [19]吳怡衛(wèi) 。燃煤電廠煙氣脫硫廢水處理 [J]。熱力發(fā)電 。 畢業(yè)設(shè)計寶典》 [M]，西安電子科技大學(xué)出版社 2022 年，第 163193 頁 [17]韋國平 。 產(chǎn)品樣本 由于 FCS 具有明顯優(yōu)于 DCS 的特點， FCS 必將代替 DCS[8]。 FCS（ Fieldbus Control System,即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）是針對 DCS 系統(tǒng)的缺點而發(fā)展起來的。建立冗余系統(tǒng)，或采用冗余技術(shù)，即增加設(shè)備的體積、重量、功耗和費(fèi)用，也增加資源的消耗，因此，冗余技術(shù)不宜普遍采用。 本設(shè)計僅限于基于漿液 ph 控制的煙氣脫硫工藝，簡化了的設(shè)計中沒有涉及到氣體氣壓對系統(tǒng)運(yùn)行的要求等。 本文的說明 濕式石灰石煙氣脫硫工藝 是一個比較復(fù)雜的物理化學(xué)過程，整個工藝流程從石灰漿液的制備，煙氣的進(jìn)入，氧化氣體的吹入，漿液 ph 的控制，煙氣濃度的檢測到凈煙氣的排放，以及一些工段如煙氣氣壓的控制等。作為下位機(jī)的 PLC 負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過以太網(wǎng)技術(shù)傳達(dá)給上位機(jī)。 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 29 6 結(jié)論 本文的結(jié)論 本文通過介紹煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r以及工藝特點，闡述了目前硫污染企業(yè)實行煙氣脫硫的重要意義和必要性，在此基礎(chǔ)上提出以 PLC+組態(tài)軟件 MCGS 搭建的 DCS 系統(tǒng)。接下來，通過“設(shè)備調(diào)試”就可以在線調(diào)試“西門子 S7 200PPI”。 圖 510 通道屬性設(shè)置窗口 單擊對話框中的“通道連接”屬性，將 MCGS 中的數(shù)據(jù)對象對應(yīng)添加入“對應(yīng)數(shù)據(jù)對象”中，見圖 511 所示。本設(shè)備構(gòu)件可操作 PLC 的： I 輸入映象寄存器 (位操作只讀 ) ； Q 輸出映象寄存器 (位操作，可讀可寫 )； M環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 27 位存儲器 (位操作，可讀可寫 )； V 變量存儲器 (字節(jié)，字，雙字，可讀可寫 )。這樣就完成了 PLC 設(shè)備掛靠串口父設(shè)備的設(shè)置。 本設(shè)計中串口父設(shè)備基本屬性設(shè)置見圖 59。所以當(dāng)串口父設(shè)備添加在 MCGS 的設(shè)備串口下時，其基本屬性中的串口端號和通信參數(shù)須與 PLC 一致。串口父設(shè)備在設(shè)置通信參數(shù)和通信端口時，必須要與 PLC 設(shè)置的參數(shù)保持一致。 MCGS 可通過設(shè)備窗口的通信構(gòu)件讀 /寫 PLC 的各個繼電器區(qū)和寄存器。本節(jié)主要介紹 MCGS 與 PLC 的通信。 圖 56 系統(tǒng)的歷史報表界面 —— 制作實時報表 /曲線 通過類似設(shè)置歷史曲線的方法，設(shè)置“實時曲線”；類似設(shè)置歷史表格的方法，建立自由表格（建立的自由表格用于顯示實時數(shù)據(jù)）。接著，右鍵擊中任意一個反斜杠單元格，以進(jìn)行與數(shù)據(jù)連接。右鍵點擊選中了的單元格，在彈出的右鍵菜單中選擇“連接”，選擇菜單欄的“表格” |“合并表元”。然后，在其它空白的單元格中，輸入“ 2|0”（代表顯示數(shù)據(jù)變量的兩位小數(shù)，無空格輸出）。通過右鍵菜單設(shè)置表 格的行與列。 歷史報表制作： 進(jìn)入 MCGS 組態(tài)環(huán)境的動畫組態(tài)窗口，在工具箱中單擊歷史表格按鈕，用已變成十字形的鼠標(biāo)在動畫組態(tài)窗口的適當(dāng)位置放置歷史表格。 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 24 圖 55制備漿液的歷史曲線圖 繪制了歷史曲線后，左鍵雙擊歷史曲線，在彈出的“歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口。這些按鈕是歷史曲線操作的缺省 按鈕。在繪制的歷史曲線上存在一個顯示網(wǎng)格的區(qū)域，類似一個動態(tài)的坐標(biāo)系，數(shù)據(jù)曲線將會繪制在這個區(qū)域里。這是數(shù)據(jù)顯示、查詢、分析、統(tǒng)計、打印的最終體現(xiàn)，是整個工控系統(tǒng)的最終輸出結(jié)果，是對生產(chǎn)過程中系統(tǒng)監(jiān)控對象狀態(tài)的綜合記錄和規(guī)律總結(jié)。曲線處理在工控系統(tǒng)中是一個很重要的部分。而且編輯上述窗口，最好考慮到各窗口的切換，在每個窗口中提供切換窗口的按鈕。具體操作過程可根據(jù)實際要求，參考 MCGS 組態(tài)軟件幫助系統(tǒng)。 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 23 圖 54系統(tǒng)整體圖 對創(chuàng)建好的 “整體圖” 窗口中的圖形對象與實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性，從而實現(xiàn)圖形對象的動畫連接。定義數(shù)據(jù)對象的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量的名稱、類型、初始值和數(shù)值范圍；確定與數(shù)據(jù)變量存盤相關(guān)的參數(shù)，如存盤 的周期、存盤的時間范圍和保存時間等。實時數(shù)據(jù)庫是 MCGS 系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于一個數(shù)據(jù)處理中心，同時也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。最終生成畫面效果圖如圖 54 所示。 本節(jié)簡單介紹煙氣脫硫系統(tǒng)的組態(tài)過程， 其中涉及到動畫制作、報表曲線的顯示設(shè)備的連接等組態(tài)操作。 PLC 要通過 RS232 串口進(jìn)行連接與組態(tài)軟件 MCGS 進(jìn)行通信，利用 STEP7 編寫好系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)采集程序，下載到下位機(jī) PLC 中。 工程建立 本設(shè)計采用全中文工控組態(tài)軟件 MCGS 通用版 進(jìn)行編制， MCGS 采用可視化、面向窗口的開發(fā)界面，以窗口為單位構(gòu)造用戶運(yùn)行系統(tǒng)的圖形界面。兩部分互相獨立，又緊密相關(guān)。 MOVR VD108, AC0 //把回路輸出值移入累加器 R , AC0 //僅雙極性有此句 *R , AC0 //在累加器中得到刻度值 下一步是把表示回路輸出的實數(shù)刻度值轉(zhuǎn)換成 16 位整數(shù)： ROUND AC0， AC0 //把實數(shù)轉(zhuǎn)換為 32位整數(shù) DTI AC0, LW0 //把 32位整數(shù)轉(zhuǎn)換為 16 位整數(shù) MOVW LW0， AQW0 //把 16位整數(shù)寫入模擬輸出寄存器 PLC 程序輸入輸出表 表 51 PLC輸入 /輸出表 入口煙氣濃度 AIW0 漿液控制閥 AQW0 反應(yīng) ph AIW2 制備水閥 漿液流量計 AIW4 制備石灰閥 出口煙氣濃度 AIW6 攪拌機(jī) 制備處 ph 值 AIW8 水位高警告 漿液濃度 AIW12 煙氣出口擋板 系統(tǒng)開 出口風(fēng)機(jī) 系統(tǒng)關(guān) 旁路風(fēng)機(jī) 漿液位 旁路擋板 制備處水位高輸入 抽出泵 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 21 脫水機(jī)滿 脫水機(jī) 運(yùn)石膏機(jī) 氧化風(fēng)機(jī) GGH 循環(huán)泵 吹入風(fēng)機(jī) 漿液泵 表 52 PLC 程序變量資源分配表 首次啟動制備進(jìn)料控制時間 T50 首次啟動制備停止進(jìn)料控制時間 T51 關(guān)閉石灰控制時間 T37 關(guān)閉水控制時間 T38 攪拌控制時間 T40 脫水控制時間 T42 運(yùn)送石膏控制時間 T43 制備啟動中繼器 首次制備中繼器 制備液位判斷中繼器 ph測量判斷中繼器 降低 ph 中繼器 提高 ph 中繼器 停止進(jìn)料中繼器 排放漿液中繼器 煙氣初始中繼器 SO2測量中繼器 旁路中繼器 排放中繼器 石灰初始中繼器 漿液濃度計算標(biāo)志 抽水中繼器 脫水中繼器 石膏運(yùn)送中繼器 系統(tǒng)運(yùn)行中繼器 吸收塔漿液位中繼器 MCGS 系統(tǒng)組態(tài)軟件 MCGS 簡介 MCGS(Monitor and Control Generated System)通信監(jiān)控系統(tǒng) )是一套基于 Windows 平面環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 22 的、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行與 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2022 等操作系統(tǒng)。在回路輸出可以用于驅(qū)動模擬輸出之前，回路輸出必須轉(zhuǎn)換成一個 16 位的標(biāo)定整數(shù)值。 第一步是把 16 位整數(shù)值轉(zhuǎn)成浮點型實數(shù)值； ITD AIW0， AC0 //將輸入值轉(zhuǎn)換為雙整數(shù) DTR AC0， AC0 //將 32位雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實數(shù) 下一步是將現(xiàn)實世界的值的實數(shù)值表達(dá)形式轉(zhuǎn)換成 ~ 之間的標(biāo)準(zhǔn)化值。而設(shè)定值和過程變量都可能是現(xiàn)實世界的值，它們的大小、范圍和工程單位都可能不一樣。在第一采樣時刻，初始化為 PVn1=PVn。簡化算式是： Mn = KC * en + KI * en + MX + KD *(en en1) (51) 輸出 = 比例項 + 積分項 + 微分項 其中： Mn是在第 n 個采樣時間，回路輸出的計算值 KC 是回路增益 en 是采樣時刻 n 的回路誤差值 en1 是回路誤差的前一個數(shù)值 (在第 n1 個采樣時間 ) KI 是積分項的比例常數(shù) MX 是積分項的前一個數(shù)值 (在第 n1 個采樣時間 ) KD 是微分項的比例常數(shù) CPU 實際使用以上簡化算式的改進(jìn)形式計算 PID 輸出。 PLC 的 PID 算法 算法 由于計算機(jī)從第一次采樣開始，每有一個偏差采樣值必須計算一次輸出值，只需要保存環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 19 偏差前值和積分項前值。 為了讓 PID 運(yùn)算以預(yù)想的采樣頻率工作， PID 指令必須用在定時發(fā)生的中斷程序中，或者用在主 程序中被定時器所控制以一定頻率執(zhí)行。 回路表包含 9個參數(shù)，用來控制和監(jiān)視 PID運(yùn)算。每一個 PID 指令用一個回路號和一個回路號。（附錄中附有控制流程圖和程序） 軟件 的采集控制部分 采用 PLC 的 PID 控制實現(xiàn) ph 值控制與流量控制。 而輸入漿液的流量控制作為副 PID 控制。 設(shè)定吸收漿液的 ph 值，通過 PID 模塊實現(xiàn)串級 控制， 調(diào)節(jié)輸送漿液閥門的開度，從而達(dá)到控制漿液 ph 值的功能。當(dāng)吸收塔中有石灰石漿液時，就要啟動氧化風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵。利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制。 例如，量程為 2~60LPM 的液體流量變送器的 輸出信號 是 4~20mA，設(shè)轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字為 N，試以 LMP 為單位表示流量值 LMP： 4~20mA 的模擬量對應(yīng)數(shù)字量 6400~32022，即 2~60LPM 對應(yīng)于數(shù)字量 6400~32022，流量的轉(zhuǎn)換公式為 ? ?? ? ? ? ? ?L M PL M PMP NNL 64 0025 60 05864 0064 0032 00 0 260 ???????? ???? （ 41） 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 18 5 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計 軟件總體功能 本程序分為三部分：主程序、子程序和 中斷程序。 Dwyer SF 系列流量變送器 流量范圍： ~15GPM(2~60LPM)； 精度： 177。 ph 變送器、 流量變送器 的選擇 ph 變送器選擇具有 高抗干擾能力 ， 輸入 /輸出隔離式 的 二線式 pH 變送器 ph300。 濾波內(nèi)部電路A/D光電耦合 圖 45模擬量輸入模塊內(nèi)部圖 模擬模塊測量量程的選擇可使用 DIP 開關(guān)組態(tài)輸入通道。 EM231 模擬量 輸入（ 4輸入）內(nèi)部電路示意圖見附錄圖 2。當(dāng)然實際情況不會完全符合理想的計算結(jié)果，傳輸距離過長會造成信號衰減，也會引入干擾。電流信號可以傳輸比電壓信號遠(yuǎn)得多的距離。一般電壓信號是用在控制設(shè)備柜內(nèi)電位器設(shè)置，或者距離非常近、電磁環(huán)境好的場合。 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 16 圖 42模擬輸入量單極性格式 在雙極性格式中， 4 個連續(xù) 的 0 使得 ADC 計數(shù)值每變化 1 個單位，數(shù)據(jù)字中則以 16 為單位變化。 MSB 是符號位：零表示一個正數(shù)據(jù)字值。 ： 輸入模擬量在程序中的寄存器，離 CPU 模塊由近到遠(yuǎn)依次 AIW0、 AIW AIW4?? 每個通道是兩個字節(jié)，單極性原始采集值 0~32768，靈敏度 1/4000；雙極性原始采集值 177。為了能夠輸入電流信號，必須在 A+與 M 端、 B+與 M 端之間并入 500 歐姆的電阻。也可利用 RS232/PPI 多主站電纜連接主站與多臺 PLC的通信。 選擇 EM222 繼電器型輸出，是因為繼電器輸出既可以驅(qū)動交流負(fù)載，又 可驅(qū)動直流負(fù)載，而且適用的電壓大小范圍較寬，同時承受瞬時過電壓和過電流的能力較強(qiáng)。最大數(shù)字量量 I/O 點數(shù)為 224，最大模擬量 I/O 點數(shù)為 45， CPU 本體集成 2 個模擬量輸入通道 /1 個模擬量輸出通道。西門子的 S7200 系列 PLC 屬于小型 PLC。 ph 信號轉(zhuǎn)換器分別與檢測制備罐中石灰石漿液 ph值的檢測儀器以及檢測吸收塔中的石灰石漿液 ph 值的檢測儀器連接，信號轉(zhuǎn)換器把相應(yīng)轉(zhuǎn)換的電流信號輸送到 PLC 的 AI 模塊。 每個控制站設(shè)置有 UPS，為所有 PLC 及變送儀表設(shè)備提供穩(wěn)定、可靠的供電電源。 圖 41系統(tǒng)組成圖 環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)畢業(yè)論文 15 選用兩臺 PLC 通過 PLC 的冗余處理單元（ RPU） 設(shè)計為硬冗余系統(tǒng)設(shè)計為硬冗余系統(tǒng)，操作員站與工程師站的 計算機(jī)采用冗余的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信；工程師控制室設(shè)計用兩臺工業(yè)計算機(jī)，配以打印機(jī)等設(shè)備，