智能化的空冷器系统设计

【摘 要】空冷器在化工生产中有着非常重要的比重，我国对空冷器的研究起步比较晚，争对空冷器自动系统的研究更是史无前例。本文旨在从电气自控的角度阐述一种全新的空冷器系统。本系统由过程现场通讯总线Profibus DP、可编程逻辑控制器（PLC）、人机界面及现场温度传感器四部分组成，在实现了智能化的同时节约了人力，提高了安全性、稳定性。

【关键词】智能化;节能;安全;稳定

0 引言

空气冷却器是以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的设备，简称“空冷器”，也称“空气冷却式换热器”。空冷器广泛用于各项工业中，如电厂发电生产过程中产生的废热，也就是低压缸排汽，要用冷却水带走，又如玻璃厂生产过程中，各种热工设备的冷却，如拉边机等也需要用到循环水，此时循环水的冷却处理就要用到空冷器设备。空冷器设备用处如此的广泛，可见其特有的重要性，本论文就是在研究空冷器使用工艺的同时，探讨一种节约劳动力，同时提高安全性能的用于空冷器设备智能启停的系统。

1 传统设备上空冷器配置的电控设备极其简单，只是简单地电机拖动。

本设计使用STEP7软件对已有的s7-300设备进行了实际组态，完成了硬件选型，程序块定义及梯形图程序编辑及真调试、下载，使用WINCC FLEXIBLE软件对人机界面KTP600进行画面组态编辑，采用过程现场通讯总线Profibus DP技术，从而实现系统控制的的智能话、简易化，同时更加的可靠精确。使原先粗犷型的空冷器控制设备向前迈进了一大步。采用到的新技术有：

1）过程现场通讯总线Profibus DP：过程现场通讯总线Profibus DP具有高速低成本，用于设备级控制系统与分散式I/O的通信。PROFIBUS-DP用于设备级的高速数据传送，中央控制器通过高速串行线与分散的现场设备（如热电阻原件、驱动器等）进行通信，大部分数据交换是周期性的，此外，智能现场设备还需要非周期性通信，以进行配置、诊断和报警处理。

2）可编程逻辑控制器（PLC）：S7-300/400？属于模块式PLC？，主要由机架、电源模块、CPU模块、接口模块、信号模块、功能模块、通信处理器和编程设备组成。本系统选用的西门子s7-300 PLC，，其性价比较高，在网络中做为整个系统的主站也是系统的核心，系统主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。在PLC中，对本系统的整个网络进行硬件组态，定义变频器、人机界面在网络中的地址，用从站的读、写程序通过现场总线来控制各个从站。

3）人机界面：同样在人机界面的后方有一Profibus DP接口，将一快速总线连接器插在此Profibus DP接口上。经PLC内部硬件组态，使用WINCC FLEXIBLE软件进行画面编辑下载，通过Profibus DP网络传送所有控制参数和速度反馈值。

4）本设计中使用的变频器是西门子MM440，内部设置一个地址，通过安装通讯卡件，可以和西门子S7-300PLC进行通讯;介于成本考虑，设计中更多的使用了软启动器，它是一种集软启动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装备，可实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等，满足使用的同时，最大程度的结约了成本。

2 设计工艺及程序的编写

人机界面KTP600上显示循环水入水口温度以及出水口温度，温度信号的采集通过现场热电阻信号传给控制室仪表，经过仪表的处理转换进入PLC。系统的温度控制均以出水口的温度为标准。“停泵温度”、“开泵温度”、“高温报警”、“低温报警”可以根据生产要求在人机界面KTP600上给定，“复位”用于报警消音。若人机界面KTP600上的温度与实际的温度相差较大时，可以用画面上的“出口修正”和“入口修正”来改变实际显示的温度，出入口温度的显示范围在在程序内限制为0到60度。

1）本系统共有12套空冷器装置，在使用自动系统正常情况下，1#-12#空冷器柜体上的转换开关均打到“自动”位置，此时人机界面KTP600主画面上相应的“x空冷自投”闪烁。此时按“1#启动”，此时若“出口温度”高于“开泵温度”，1#空冷器自动启动;“1#启动”5分钟后，若“出口温度”仍高于“开泵温度”，2#空冷器自动启动，若此时“出口温度”低于“开泵温度”，1#空冷器自动停止;“2#启动”5分钟后，若“出口温度”仍高于“开泵温度”，3#空冷器自动启动，若“出口温度”低于“开泵温度”，2#空冷器自动停止;“3#启动”5分钟后，若“出口温度”仍高于“开泵温度”，4#空冷器自动启动，若“出口温度”低于“开泵温度”，3#空冷器自动停止;或者2#空冷器已停止且1#空冷器仍运行5分钟后，若“出口温度”低于“开泵温度”，1#空冷器停止;以后各空冷器控制同理。

2）当1#-4#空冷器需要手动或者有故障情况下，此时应该把1#-4#空冷器打到非“自动”档，5#-12#空冷器打到“自动”档，此时按“5#启动”，以后动作同第1项。

3）若9#空冷器以前需要手动或者有故障，此时应该把1#-8#空冷器打到非“自动”档，9#-12#空冷器打到“自动”档，此时按“9#启动”，以后动作同第1项。

当出口温度高于“高温报警”或者低于“低温报警”3秒后，通过程序控制输出蜂鸣报警，此时可以按“复位”消音。

3 总结

此种空冷器控制方式较老式控制系统迈出了很大的一步，最大化的节约人力和电能，提高了智能化，提高了系统的稳定性，同时也保留了老式的手动应急方案。目前这种空冷器控制系统我们在乌海蓝星玻璃有限公司已经推广使用，得到了业主的肯定，以后争取更加的完善。

【参考文献】

[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].机械工业出版社，2007.1.

[2]马洪杰.空冷式散热器[Z].哈尔滨空调股份有限公司，2006.

[责任编辑：张涛]

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