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基于物联网涂装RTO设备的远程测控系统设计

北极星VOCs在线  来源:现代涂料与涂装  作者:徐晓峰等  2018/7/18 16:43:51  我要投稿  
所属频道: VOCs检测  关键词:RTO 有机废气 废气处理

北极星VOCs在线讯:0引言

随着现代信息技术的进步和环保设备的不断发展,为响应构建环境与人类共同发展的倡议,对汽车行业废气处理的环保设备提出更高要求。目前国内汽车涂装处理喷漆废气(即有机废气VOC)的方法有直燃法、蓄热室燃烧法、催化燃烧法[1]。其中直燃法用于高浓度VOC焚烧,蓄热室燃烧法(RTO)用于中低浓度燃烧,而催化燃烧基于RTO演化而来,具有更加节能、安全,净化效率高的特点。现代汽车涂装运用最多的为RTO方式去除有机废气,例如上海汽车有限公司采用RTO制造成本低而且节能环保[2-3]。近年来各地颁发了汽车制造业涂装大气排放标准,因此,对现代涂装环保设备提出更高要求[4-5]。但汽车涂装车间RTO设备监控方面仅限于现场监控,无法实现远程无线实时监控[6]。RTO设备运行出现故障或者设备必要参数不达标,维护人员无法第一时间立即获取信息采取有效措施处理,无法满足现代涂装设备的制造信息化。

本系统在已有环保设备基础上建立无线远程监控,将PLC和物联网技术结合有效地解决RTO设备状态不稳带来的大气污染。

1总体方案设计

系统主要由PLC采集模块、控制模块、通信模块、现场HMI监控、远程服务器Cimplicity监控以及Android手机客户端等几个模块组成[7]。PLC采用AB-1756型号[8],其中PLC采集模块包括温度、压力、开度等几个RTO参数的传感器和PLC模拟量模块。控制部件含有燃烧器比例阀、新风阀和数模转换模块。现场监控显示部分是由罗克韦尔智能触摸屏平台HMI组成,由用户根据触摸屏显示的数据,可测控。远程服务器部分主要由C#和Cimplicity软件组成,Cimplicity采集数据并存储SQL2008数据库,C#则将数据与安卓手机进行无线网络通信,安卓手机应用软件进行网络通信、数据显示等功能[9]。整个系统架构如图1所示。

2RTO系统简述

本RTO系统采用三室蓄热式热力焚化炉,简称RTO[3],其处理废气总量为18000m3/h[5]。待处理的有机废气在风机作用下进入蓄热室1的陶瓷介质层,陶瓷释放热量温度降低,有机废气进入燃烧室,使废气温度达760℃,废气中的VOC分解为二氧化碳和水分子。废气成为净化后的高温气体后离开燃烧室进入蓄热室2,其吸热储存热量用于下一循环加热使用。蓄热室3在此循环中起吹扫功能。完成后,蓄热室的进气和出气阀进行一次切换,蓄热室2进气,蓄热室三出气,蓄热室1吹扫,如此不断循环。

此设计充分利用3个燃烧室的蓄热功能,RTO能有效地提高VOC去除率和热利用效率。

3Cimplicity软件简介

Cimplicity是面向对象的分布式C/S体系结构的HMI/SCADA监控软件[10]。其提供数据可视化、数据存储和设备测控等功能,为数字化生产管理未来发展确定厚重的数据基础。其功能包括:图形界面组态、报警组态、趋势图组态、点控制面板、数据库登录器、网页发布、Basic控制引擎等。

Cimplicity具有强大的数据库,Dabaselogger是通过数据源ODBC和数据库如SQLserver、oracle、access或sysbase等建立连接。同样,也可以通过Basic脚本语言进行数据库操作。此功能为后期大数据开发,有着强大的支撑力量。

4系统的软件设计

4.1系统初始化和测控

系统开始运行时初始化模块数据,包含将PLC控制模块内设定温度、PID参数、设定压力等数据,燃烧器点火,远程服务器启动。初始化成功后,客户端登录对应的IP地址,通过互联网将进行数据互通。系统的软件设计流程图如图2所示。

在控制执行(调工燃气比例阀和风阀)时,本系统使用了PLC自带的数字化精准PID控制方法[11],控制框图如图3所示。燃气比例阀和变频器由PLC的1734数模转换模块输出的电压或电流控制。本文使用燃气比例阀时,程序模块属性设置0V对应阀门开度为0,10V对应阀门开度这100。当给定值与实际值相差2时,阀门不动作,为了减少频繁动作损坏阀门,当偏差大于2时,经过数字化PID控制输出给PLC数模转化模块给执行器动作。风压的控制方法与燃气比例阀的控制方法一样。通过风阀开度改变进风量,从而控制RTO室体内的风压。

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