隨著世界經濟的迅速發(fā)展，城市作為國家經濟發(fā)展和經濟快速前進的象征迅速地成長起來。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廣泛關注，成為環(huán)保領域的一項重大課題。紅星機械作為世界知名的裝備制造商，依托在水泥裝備、水泥成套的獨有優(yōu)勢。在利用水泥窯（也稱水泥回轉窯）處理城市生活垃圾技術研究方面取得了一定成績，并形成一套自己獨有的技術，在工程中加以應用。而作為整個系統(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)的生產和安全。水泥窯協(xié)同處置城市垃圾的環(huán)境負荷分析，基于此，我們針對就水泥窯處置城市生活垃圾控制系統(tǒng)的建立進行闡述和分析。
采用PLC與上位機組成DCS系統(tǒng)，對垃圾處理控制系統(tǒng)中的電氣設備實施控制，并對該過程的工藝參數(shù)進行監(jiān)視和調節(jié)。整個電控系統(tǒng)由中央控制監(jiān)控系統(tǒng)、垃圾儲存與破碎系統(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1臺中控機，主要完成信號監(jiān)測、狀態(tài)指示、過程參數(shù)調節(jié)、報警、故障和重要參數(shù)的歸檔存儲等。當設備出現(xiàn)故障或工藝參數(shù)不正常時，PLC及工控機上的報警系統(tǒng)會發(fā)出報警，并啟動報警器，操作人員按動消警按鈕后切斷報警器。當設備恢復正常后警報自動解除。
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)模較大的程序存儲容量和數(shù)據(jù)結構，采用Profibus-DP總線技術與現(xiàn)場控制設備的檢測信息通信，以保證系統(tǒng)高效可靠的運行。CPU機架本身配置8塊I/O模塊，并且具有機架擴展功能和PROFIBUS-DP主站/從站接口，用于建立分布式I/O結構。根據(jù)信號類型，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點數(shù)字量輸入模塊及16點數(shù)字量輸出模塊。
2、系統(tǒng)上位機選型
系統(tǒng)上位機選用3臺工業(yè)計算機，其中2臺放在垃圾處理中控室，1臺放在水泥中控室。垃圾處理中控室的2臺計算機，1臺作為工程師站編寫程序、編輯畫面及下載程序使用，且需要較高的權限才能啟用這臺工程師站的功能；另外2臺為操作員站，只能實現(xiàn)操作員的工作（監(jiān)視數(shù)據(jù)，控制設備），如需進行操作員功能，則需有操作員的權限。
3、系統(tǒng)網絡設計
網絡是整個系統(tǒng)的中樞神經，它可將生產過程中的檢測、監(jiān)視、控制、操作及管理等功能有機地組成一個完整實體。在垃圾處理控制系統(tǒng)中，采用工業(yè)以太網實現(xiàn)PLC和上位機通信，現(xiàn)場控制設備采用Profibus-DP現(xiàn)場總線技術進行通信。
CPU機架配置CP343-1以太網通信模塊，該模塊可有效地實現(xiàn)S7-300系統(tǒng)和上位機的無縫連接。工業(yè)計算機配置西門子1613以太網通信網卡，組建SIMATICNET工業(yè)以太網進行操作員站和工程師站以及PLC和上位機通信。PLC系統(tǒng)使用S7-300可編程序控制器的信號模塊，功能模塊和通信模塊進行擴展，CPU利用自帶的DP接口與現(xiàn)場I/O機架配置的ET200M模塊進行通信。
1、系統(tǒng)控制流程
工業(yè)水泥窯處置城市生活垃圾設備有現(xiàn)場手動、中控手動和中控自動運行3種方式，現(xiàn)場手動主要在調試和設備檢修時使用，設備單獨運轉，沒有連鎖；中控手動是在連鎖失效時使用，只有啟動和停止功能，需要人工檢測設備啟停；中控自動是系統(tǒng)正常運轉時使用，所有設備都處于連鎖狀態(tài)，上一級設備停機下級設備自動停機。根據(jù)系統(tǒng)各個部分的功能，分別做自動連鎖。
（1）垃圾儲存進料門由于垃圾對周圍空氣污染的特殊性，為了進行垃圾無害化處理，垃圾儲存系統(tǒng)設置了全密閉的儲存空間，垃圾進料門也進行了比較復雜的控制。
（2）垃圾上料系統(tǒng)垃圾上料系統(tǒng)的任務就是把破碎后的垃圾送到燃燒系統(tǒng)的順序控制過程，各個部分順序啟?？刂啤?
（3）垃圾破碎機它是垃圾預處理的核心設備，由于生活垃圾成分的復雜性，采用了液壓傳動系統(tǒng)，液壓傳動具有過載能力強、特性較軟等特點。
（4）垃圾焚燒垃圾焚燒系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的關鍵，可分為煙氣系統(tǒng)和物料系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)相輔相成構成完整的焚燒系統(tǒng)。
2、STEP7中硬件組態(tài)
根據(jù)系統(tǒng)設備布置和控制要求，DCS系統(tǒng)電動機柜和PLC儀表柜放在不同的配電室內。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I/O控制柜之間用Profibus-DP網絡連接；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)的所有信號和電動機控制，主CPU系統(tǒng)也配置在該系統(tǒng)內，主要完成系統(tǒng)所有信號的運算和處理功能；垃圾破碎系統(tǒng)包含了破碎機和進料設備的所有信號和電動機控制，完成垃圾破碎的整個過程；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和電動機控制，控制著系統(tǒng)的大部分關鍵參數(shù)和設備。
綜上所述，該系統(tǒng)網絡和軟件已經成功運用到實際生產。實踐證明，該系統(tǒng)安全可靠且平穩(wěn)高效，達到了系統(tǒng)的設計要求，能夠滿足整個工藝系統(tǒng)的控制要求，提供了一種良好的人機交互手段。
