摘  要: 针对钢铁企业烟尘排放量大、污染严重的现状，利用工业以太网和西门子可编程逻辑控制器S7-300以及WinCC5.2组态软件设计了一套基于袋式除尘器的监控系统。实践证明，以太网技术使系统具有良好的开放性，整个控制系统运行稳定可靠，易操作。
关键字: 袋式除尘器/以太网/S7-300PLC/WinCC5.2组态软件

1 引言

由于烟尘的排放，对我国的大气环境造成了较为严重的污染，因而，烟气净化设备成为了许多人注目的焦点。从目前的技术看，可选择的烟气净化设备主要有电除尘器和袋式除尘器。其中，电除尘器受锅炉工况和负荷变化的影响较大，同时它对微细粒子的捕集能力又有限，而袋式除尘器一次投资低，除尘效率高，可达99.9%以上；附属设备少，投资省；能捕集电除尘难以回收的粉尘，所以，袋式除尘器逐渐成为一种重要的选择。

袋式除尘器的除尘过程主要包括捕集、清灰、卸灰三个部分。捕集，顾名思义，就是将含有烟尘的空气经滤袋过滤，将烟尘留在滤袋中，被净化的空气则从出气口排出；清灰单元是除尘器中一个非常重要的单元，随着滤袋中的粉尘逐渐增厚，阻滞了被净化空气的排出，因此，需要定期的清除这些粉尘，利用对隔离阀、脉冲阀的操控，将被加热过的空气送入滤袋，滤袋受热膨胀，再加上空气流的作用，致使粉尘纷纷落入传送带上，被送入灰仓，原理图如图1所示。

图1 袋式除尘器的原理图

2 控制系统总体设计

2.1 总体设计

袋式除尘器的电气控制系统主要包括高压部分和低压部分的设计。高压部分主要指10kv高压电源的引入，并将其分配给各个控制系统中，以及对高压风机的控制。低压部分的设计囊括了：烟尘管道内烟尘温度的控制、气源温度的控制、捕集系统的控制、高压风机站的控制、输灰卸灰的控制、清灰系统的控制等等。

在整个系统的运行过程中，为保证系统的运行可靠，利用西门子可编程逻辑控制器s7-300实现对现场数字信号状态、模拟信号的采集并将采集的信号通过以太网传输到上位机，上位机再根据需要将控制信号利用以太网传输给plc，通过plc完成各个控制对象的输出。同时采用wincc5.2组态软件实现对设备的实时远程监控，包括对现场开关量的实时显示、对模拟量的实时显示、下位机运行参数的实时修改、故障的报警、运行参数记录等等。从下位机到上位机的信息传输利用以太网实现对整个系统现场设备运行状态的集中监控，既提高了传输质量，又可实现信息资源共享。

2.2 以太网通讯的设计方案

在早期的实践中，plc与wincc之间的通讯，许多都采用profibus现场总线的通讯方式，该方法虽具有快速的数据传输速度，但传输数据区域有限（最大64字节），且硬件成本很高，需要cp5412、em277 profibus-dp、profibus总线等硬件。随着信息科技的飞速发展，以太网技术因其具有传输速度高、低能耗、便于安装、兼容性好、开放性好和支持设备多的优势，在信息网络中得到了广泛的发展。

本设计中，以太网主要用于完成上位机与下位机之间的信息传输，通过它可以很容易的满足以下的设计要求：

（1）不同厂商的设备容易互联，可以解决控制系统中不同厂商设备的兼容和互操作性的问题；

（2）传输速率高，可达10～100mbps；

（3）可以很方便的实现远程访问，共享／访问多数据库；

（4）软硬件成本低廉，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。

工业以太网的硬件选择比较简单，主要作用是将plc设备与装有wincc的远程监控上位机及工作站进行互连，以实现系统的数据传输与监控。

上位机通过cp1613通讯模块实现与plc连接，现场采用的是s7-300plc，因此，需安装simatic s7 protocol suite通讯驱动程序，安装完毕后，还需建立通道单元，每个通道单元只对一个下位硬件驱动程序用作端口，在现场下位端采用cp343-1通讯处理器实现s7-300plc与工业以太网的连接，这个模块自身带处理器，可减轻cpu的通讯任务并可建立附加的连接。首先，定义cp343-1的以太网址，在simatic中的网络配置软件中，对cpu模块插入一个新的网络链接，并设定链接类型为tcp connection，再定义网络通信的id号，一个网络连接用一个id号，plc软件根据不同的id号来判断不同的网络连接，链接完成后，通过以太网线与网络交换机连接