隨著世界經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，城市作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)快速前進(jìn)的象征迅速地成長(zhǎng)起來。然而由于城市人口聚集，生活垃圾數(shù)量巨大，影響城市生態(tài)環(huán)境，危害人民群眾身體健康，給社會(huì)帶來巨大的環(huán)境壓力。城市生活垃圾的處理已引起世界各國(guó)廣泛關(guān)注，成為環(huán)保領(lǐng)域的一項(xiàng)重大課題。紅星機(jī)械作為世界知名的裝備制造商，依托在水泥裝備、水泥成套的獨(dú)有優(yōu)勢(shì)。在利用水泥窯（也稱水泥回轉(zhuǎn)窯）處理城市生活垃圾技術(shù)研究方面取得了一定成績(jī)，并形成一套自己獨(dú)有的技術(shù)，在工程中加以應(yīng)用。而作為整個(gè)系統(tǒng)的核心——控制系統(tǒng)，在垃圾焚燒系統(tǒng)中顯得尤為重要，它直接影響著企業(yè)的生產(chǎn)和安全。水泥窯協(xié)同處置城市垃圾的環(huán)境負(fù)荷分析，基于此，我們針對(duì)就水泥窯處置城市生活垃圾控制系統(tǒng)的建立進(jìn)行闡述和分析。
采用PLC與上位機(jī)組成DCS系統(tǒng)，對(duì)垃圾處理控制系統(tǒng)中的電氣設(shè)備實(shí)施控制，并對(duì)該過程的工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)節(jié)。整個(gè)電控系統(tǒng)由中央控制監(jiān)控系統(tǒng)、垃圾儲(chǔ)存與破碎系統(tǒng)、垃圾輸送系統(tǒng)、垃圾焚燒系統(tǒng)以及渣儲(chǔ)存與輸送系統(tǒng)組成。在水泥窯中控室和垃圾破碎站操作室各設(shè)1臺(tái)中控機(jī)，主要完成信號(hào)監(jiān)測(cè)、狀態(tài)指示、過程參數(shù)調(diào)節(jié)、報(bào)警、故障和重要參數(shù)的歸檔存儲(chǔ)等。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或工藝參數(shù)不正常時(shí)，PLC及工控機(jī)上的報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警，并啟動(dòng)報(bào)警器，操作人員按動(dòng)消警按鈕后切斷報(bào)警器。當(dāng)設(shè)備恢復(fù)正常后警報(bào)自動(dòng)解除。
1、系統(tǒng)控制器及模塊選型
該垃圾處理控制系統(tǒng)中央控制器選用西門子CPU315-2DP，它具有規(guī)模較大的程序存儲(chǔ)容量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用Profibus-DP總線技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的檢測(cè)信息通信，以保證系統(tǒng)高效可靠的運(yùn)行。CPU機(jī)架本身配置8塊I/O模塊，并且具有機(jī)架擴(kuò)展功能和PROFIBUS-DP主站/從站接口，用于建立分布式I/O結(jié)構(gòu)。根據(jù)信號(hào)類型，I/O模塊分別采用8通道模擬量輸入模塊、8通道模擬量輸出模塊、16點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊及16點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊。
2、系統(tǒng)上位機(jī)選型
系統(tǒng)上位機(jī)選用3臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)，其中2臺(tái)放在垃圾處理中控室，1臺(tái)放在水泥中控室。垃圾處理中控室的2臺(tái)計(jì)算機(jī)，1臺(tái)作為工程師站編寫程序、編輯畫面及下載程序使用，且需要較高的權(quán)限才能啟用這臺(tái)工程師站的功能；另外2臺(tái)為操作員站，只能實(shí)現(xiàn)操作員的工作（監(jiān)視數(shù)據(jù)，控制設(shè)備），如需進(jìn)行操作員功能，則需有操作員的權(quán)限。
3、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，它可將生產(chǎn)過程中的檢測(cè)、監(jiān)視、控制、操作及管理等功能有機(jī)地組成一個(gè)完整實(shí)體。在垃圾處理控制系統(tǒng)中，采用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)通信，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備采用Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行通信。
CPU機(jī)架配置CP343-1以太網(wǎng)通信模塊，該模塊可有效地實(shí)現(xiàn)S7-300系統(tǒng)和上位機(jī)的無縫連接。工業(yè)計(jì)算機(jī)配置西門子1613以太網(wǎng)通信網(wǎng)卡，組建SIMATICNET工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行操作員站和工程師站以及PLC和上位機(jī)通信。PLC系統(tǒng)使用S7-300可編程序控制器的信號(hào)模塊，功能模塊和通信模塊進(jìn)行擴(kuò)展，CPU利用自帶的DP接口與現(xiàn)場(chǎng)I/O機(jī)架配置的ET200M模塊進(jìn)行通信。
1、系統(tǒng)控制流程
工業(yè)水泥窯處置城市生活垃圾設(shè)備有現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)、中控手動(dòng)和中控自動(dòng)運(yùn)行3種方式，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)主要在調(diào)試和設(shè)備檢修時(shí)使用，設(shè)備單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有連鎖；中控手動(dòng)是在連鎖失效時(shí)使用，只有啟動(dòng)和停止功能，需要人工檢測(cè)設(shè)備啟停；中控自動(dòng)是系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使用，所有設(shè)備都處于連鎖狀態(tài)，上一級(jí)設(shè)備停機(jī)下級(jí)設(shè)備自動(dòng)停機(jī)。根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)部分的功能，分別做自動(dòng)連鎖。
（1）垃圾儲(chǔ)存進(jìn)料門由于垃圾對(duì)周圍空氣污染的特殊性，為了進(jìn)行垃圾無害化處理，垃圾儲(chǔ)存系統(tǒng)設(shè)置了全密閉的儲(chǔ)存空間，垃圾進(jìn)料門也進(jìn)行了比較復(fù)雜的控制。
（2）垃圾上料系統(tǒng)垃圾上料系統(tǒng)的任務(wù)就是把破碎后的垃圾送到燃燒系統(tǒng)的順序控制過程，各個(gè)部分順序啟停控制。
（3）垃圾破碎機(jī)它是垃圾預(yù)處理的核心設(shè)備，由于生活垃圾成分的復(fù)雜性，采用了液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，液壓傳動(dòng)具有過載能力強(qiáng)、特性較軟等特點(diǎn)。
（4）垃圾焚燒垃圾焚燒系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，可分為煙氣系統(tǒng)和物料系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)相輔相成構(gòu)成完整的焚燒系統(tǒng)。
2、STEP7中硬件組態(tài)
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)備布置和控制要求，DCS系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)柜和PLC儀表柜放在不同的配電室內(nèi)。在編程過程中，按照不同的控制柜布置把PLC硬件組態(tài)起來，每個(gè)I/O控制柜之間用Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)連接；垃圾輸送系統(tǒng)和滲濾液系統(tǒng)，包含了垃圾上料和滲濾液處理系統(tǒng)的所有信號(hào)和電動(dòng)機(jī)控制，主CPU系統(tǒng)也配置在該系統(tǒng)內(nèi)，主要完成系統(tǒng)所有信號(hào)的運(yùn)算和處理功能；垃圾破碎系統(tǒng)包含了破碎機(jī)和進(jìn)料設(shè)備的所有信號(hào)和電動(dòng)機(jī)控制，完成垃圾破碎的整個(gè)過程；垃圾焚燒系統(tǒng)包含了垃圾焚燒的料處理和煙氣處理的所有信號(hào)和電動(dòng)機(jī)控制，控制著系統(tǒng)的大部分關(guān)鍵參數(shù)和設(shè)備。
綜上所述，該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和軟件已經(jīng)成功運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)安全可靠且平穩(wěn)高效，達(dá)到了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，能夠滿足整個(gè)工藝系統(tǒng)的控制要求，提供了一種良好的人機(jī)交互手段。
