一种复合脱硫自动控制装置的制作方法

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，尤其是一种用于旋窑烟气的复合脱硫自动控制装置。

背景技术：

当前，采用工业控制计算机和PLC的组合实现类似车间级计量机自动控制，虽然工控机本身具有丰富的软硬件资源，开发也较为方便，人机界面优良，然也存在很多不足之处，其硬件方面：PC机高速主频及大容量存储器必然降低了系统的可靠性及安全性，且无电源监视及看门狗电路，缺少大容量不挥发数据存储器。在软件方面：工控机提供的是以非抢占事件（消息）驱动为特征的多任务操作系统，它强调的是设备的无关性，对系统底层设备采取屏蔽措施，这会造成系统难以快递响应外部事件，尤其在车间级的现场控制，一般工业生产环境差，干扰因素多，易造成死机等问题。

现有技术的旋窑烟气脱硫为水剂脱硫，不但脱硫效果差、效率低，而且脱硫费用高，还容易造成环境的二次污染。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种复合脱硫自动控制装置，采用与主机连接的粉料和水剂的变频控制回路，将采集的粉剂和水剂流量信号，通过隔离D/A转换器输至变频器，实现粉料和水剂流量的闭环控制，使各给料量稳定在给定值上，实现高精度同步复合脱硫的自动控制，实时性好，可靠性高，具有良好的人 机界面功能及丰富的软件资源，便于用户开发使用，结构简单，维护方便，尤其适用于环境较差的生产现场使用。

本实用新型的目的是这样实现的：一种复合脱硫自动控制装置，包括远程控制主机、触摸屏、PLC控制器的水剂泵、输送绞刀、粉剂料位、粉剂料罐、水剂液位和水剂罐，其特点是水剂泵由水剂变频器、485隔离模块、流量计、模似量输出模块、第一模似量隔离模块、模似量输入模块和第二模似量隔离模块构成水剂流量的闭环控制；输送绞刀由粉料计量智能控制仪、智能数字采集器、拉力传感器、速度传感器、计量绞刀、D/A转换器、粉剂变频器和给料绞刀构成粉剂流量的闭环控制；

所述速度传感器和拉力传感器将计量绞刀的流量信号经智能数字采集器接入粉料计量智能控制仪，其输出的控制值经D/A转换器接入粉剂变频器以调整给料绞刀的输送量，并由计量绞刀经输送绞刀将粉料送出；

所述第二模似量隔离模块将二氧化硫量检测仪和氧含量检测仪采集的二氧化硫和氧含量与流量计、水剂液位和粉剂料位采集的流量信号经模似量输入模块接入PLC控制器，其输出的控制值经模似量输出模块、第一模似量隔离模块接入水剂变频器以调整水剂泵的输水量。

所述计量绞刀为数个拉力传感器以全悬浮设置。

所述粉剂料罐分别与给料绞刀和粉剂料位连接。

所述水剂罐分别与水剂泵和水剂液位连接。

所述触摸屏连接分别与PLC控制器、粉料计量智能控制仪、远程控制主机以及经DP转换模块的DCS系统连接。

本实用新型与现有技术相比具有良好的人 机界面功能及丰富的软件资源，全生产工艺集散控制，使粉料和水剂的给料量稳定在给定值上，实现高精度、低成本同步复合脱硫的自动控制，脱硫效果好，控制系统的实时性好，可靠性高，抗干扰能力强，结构简单，维护方便，为高效、低成本、高稳定性复合脱硫的自动控制装置，尤其适用于环境较差的生产现场使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型具体运用示意图。

具体实施方式

参阅附图1，本实用新型包括远程控制主机1、触摸屏2 、PLC控制器3（西门子S₇-200)、粉料计量智能控制仪4、DP转换模块5（MODBUS转PROFIBUS模块）、DCS系统6、智能数字采集器108、拉力传感器109、速度传感器110、计量绞刀111、D/A转换器112、粉剂变频器113、给料绞刀114、水剂变频器120、水剂泵121、输送绞刀123、485隔离模块124、模似量输出模块126、第一模似量隔离模块127、模似量输入模块128、第二模似量隔离模块129、二氧化硫检测仪131、氧含量检测仪133、粉剂料位136、粉剂料罐137、水剂液位138和水剂罐139，

所述水剂泵121由水剂变频器120、485隔离模块124、流量计125、模似量输出模块126、第一模似量隔离模块127、模似量输入模块128和第二模似量隔离模块129构成水剂流量的闭环控制；所述输送绞刀123由粉料计量智能控制仪4、智能数字采集器108、拉力传感器109、速度传感器110、计量绞刀111、D/A转换器112、粉剂变频器113和给料绞刀114构成粉剂流量的闭环控制；所述速度传感器110和拉力传感器109将计量绞刀111的流量信号经智能数字采集器108接入粉料计量智能控制仪4，其输出的控制值经D/A转换器112接入粉剂变频器113以调整给料绞刀114的输送量，并由计量绞刀111经输送绞刀123将粉料送出；所述第二模似量隔离模块129将二氧化硫量检测仪131和氧含量检测仪133采集的二氧化硫和氧含量与流量计125、水剂液位138和粉剂料位136采集的流量信号经模似量输入模块128接入PLC控制器3，其输出的控制值经模似量输出模块126、第一模似量隔离模块127接入水剂变频器120以调整水剂泵121的输水量。

参阅附图2，本实用新是这样使用的：将二氧化硫量检测仪131和氧含量检测仪133接入旋窑8的上升烟道，相关设备启停及状态118经隔离中间继电器117和开关量输出模块116接入PLC控制器3，脱硫的粉料由输送绞刀123入旋窑8，脱硫的水剂由水剂泵121经流量计125加入旋窑8。触摸屏2采用MODBUS通讯方式与PLC控制器3（西门子S₇-200）连接，实现双向数据传送；触摸屏2通过光纤收发器以MODBUS通讯与远程控制主机1连接，实现装置的远程控制；同时触摸屏2采用MODBUS通讯与DP转换模块5连接，由DP转换模块5采用PROFIBUS通讯方式并入各DCS系统6，实现装置的另一种远程控制。所述触摸屏2采用MODBUS通讯协议与粉料计量智能控制仪4连接，并将拉力传感器109和速度传感器110采集计量绞刀111的流量信号经智能数字采集器108接入粉料计量智能控制仪4，完成粉料计量的信号采集。

所述触摸屏2经粉料计量智能控制仪4与D/A转换器112连接，粉剂变频器113将D/A转换器112的转换信号接入给料绞刀114，给料绞刀114经计量绞刀111和输送绞刀123输出，实现粉剂定量给料流量闭环控制的粉剂脱硫。

所述PLC控制器3（西门子S₇-200）采用MODBUS通讯与模似量输入模块128连接，并通过第二模似量隔离模块129采集水剂液位138、粉剂料位136以及二氧化硫检测仪131、氧含量检测仪氧含量132的二氧化硫和氧含量参数的实测值；PLC控制器3（西门子S₇-200）与模似量输出模块126采用MODBUS通讯连接，并通过第一模似量隔离模块127输出（0～20mA），控制水剂变频器120的变频输出以控制水剂泵121的流量，流量计125将检测到的流量实际值通过485隔离模块124采用MODBUS通讯传送到PLC控制器3（西门子S₇-200）构成水剂流量控制闭环，水剂泵121送出的水剂经水压力表进入旋窑8的上升烟道进行水剂的脱硫。

本实用新型是这样实现高精度同步复合脱硫的自动控制：

（一）、调速绞刀定量给料机的实施

在计量绞刀111上各安装三只拉力传感器109，使计量绞刀111处于全悬浮状态，在其动力输出轴上安装速度传感器110，检测其运行速度，这两种信号由智能数字采集器108采集，经其放大转换处理后，通过MODBUS通讯读入粉料计量智能控制仪4，经控制器控制算法（PID）运算后输出控制值，经D/A转换器112至粉剂变频器113，控制给料绞刀114调整给料量，至计量绞刀111瞬时流量稳定在给定值上。由于给料绞刀114和计量绞刀111分体独立配置，实现在线自动较零十分方便，且计量绞刀111处于全悬浮状态，因此，该粉料计量系统稳定、准确、可靠，为高效脱硫效果打下了良好基础，计量绞刀111送出的粉剂经输送绞刀123，进入旋窑8完成粉剂脱硫。

（二）、PLC控制器3采用MOBDUS通讯方式经485隔离模块124读取流量计125的水剂流量瞬时值，根据当前的瞬时水剂流量值，PLC控制器3进行闭环控制计算（PID），输出控制值（0～20mA），至模似量输出模块126，又经第一模似量隔离模块127至水剂变频器120，控制水剂泵121，使瞬时水剂流量值稳定在给定值上，由于水剂流量采样及输出控制电流都采用了隔离模块，信号稳定准确。

（三）、根据二氧化硫检测仪131的实测烟气中的在线二氧化硫含量（电流信号0～20mA），通过第二模似量隔离模块129进入模似量输入模块128，由PLC控制器3采用MODBUS通讯方式，从输入模块128读入当前烟气中的含硫量进行分析，PLC控制器3以纯滞后系统超前控制算法结合经验公式运算后，计算出粉剂和水剂的给定值，并发送到粉料计量智能控制仪4调整相应粉剂和水剂的流量，使烟气中的含硫量达到国家环保部门允许的SO₂排放量≤200mg/M³的目标范围之内。由于在工业生产过程中，受原材料含硫量波动较大的影响，以及工艺生产过程中的影响，导致烟气中的含硫量变化较大，以实施二氧化硫闭环控制算法必须在实践中总结经验不断修正控制算法，使该控制装置能更快更稳定地达到≤200mg/M³的二氧化硫排放量。

本实用新型采用MODBUS通讯和粉料计量控制仪以及PLC控制器3、DP转换模块5和DCS系统6完成控制装置的相关数据交换，数据处理及数据显示等任务，并通过触摸屏2人机界面，显示全装置模似实况图以及用触摸方式实现人机对话，输入或修改相关数据及发送各种命令等，触摸屏2作机旁控制站使用。PLC控制器3（西门子S₇-200）采用MODBUS通讯方式与开关量输入辅出模块116连接，并通过隔离中间继电器117实现计量绞刀111、水剂变频器120、水剂泵121、输送绞刀123的备妥、运行、故障、启、停等开关量信号的输入及输出控制。所述触摸屏2采用MODBUS通讯与DP转换模块5连接，并通过DP转换模块5用PROFIBUS通讯方式和和DCS系统6连接，实现该装置的远程控制，或通过MODBUS通讯和远程工控机连接实现独立远程控制。所述粉料计量智能控制仪4采用MODBUS通讯方式实现数据交换，拉力传感器109和速度传感器110将采集的计量绞刀111的流量信号（重量和速度信号）接入粉料计量智能控制仪4，其输出的控制值经D/A转换器112输出至粉剂变频器113实现流量闭环控制。由于计量绞刀111采用全悬浮称量方式，独立的绞刀给料机，实现了在线自动校零功能，该调速绞刀定量给料系统实现了稳定，精确的粉剂计量，根据流量的需要可采用二套调速绞刀定量给料机。所述PLC控制器3为西门子S₇-200采用MODBUS通讯方式，通过隔离中间继电器117和开关量输出模块116控制复合脱硫系统相关机械设备的启停及采集相关设备状态118。采用MODBUS通讯方式连接模似量输入模块128经485隔离模块124采集该装置相关检测仪表信号。所述PLC控制器3采用MODBUS通讯方式连接模似量输出模块126，并由第一模似量隔离模块127通过水剂变频器120控制水剂泵121流量的控制，并由流量计125实现水剂流量采集，完成水剂的闭环控制。

本实用新型采用MCGS组态软件和以单片机为基础的主控系统间的数据交换（BODBUS通讯），实现多功能模块之间的数据交换，大大改善了人机界面性能，这种独特的设计理念既能满足了控制系统的实时性要求，具有控制系统的可维修性好，抗干扰能力强，可靠性高。本复合脱硫采用粉剂和水剂共同脱硫，为实现成本更低、效果更好的脱硫技术，提供了一套高效，高可靠、高稳定性的自动控制的复合脱硫装置，尤其适合于环境差的工业生产现场应用。

以上只是对本实用新型做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。