基于PLC除尘设备控制系统的设计电气自动化专业.docx

摘要 工业作为我国第二支柱产业，在近十几年来发展非常迅速，虽然带了了可观的经济效益，但在工业生产中所产生的大量粉尘气体对大气的污染现象也不容忽视。为减少工业粉尘对环境的污染，世界各国制定了严格的环境保护要求。为了减少工业中粉尘的排放，除尘器的研发改良，以及燃煤的使用等等都在不断更改以符合粉尘排放标准。而目前最先进的除尘设备无机膜除尘器具备除尘效率高，稳定性好，结构紧凑易于维护等优点，且无机膜对于粉尘吸附效率高，抗腐蚀能力优秀，耐高温，因此能更有效应用于高温烟气的除尘。本文根据PLC技术在除尘方面的应用，来优化设计无机膜除尘器除尘控制系统，对其气力输送系统进行完善，实现粉尘的自动清除与输送。 本系统采用西门子S7-200可编程逻辑控制器，通过STEP 7-Micro/WIN 32编程软件编程，来设计除尘设备粉尘清除与输送一体化的控制系统。经过对系统的实际调试，使预期目标得以实现。 关键词： 无机膜除尘；可编程逻辑控制器（PLC）；STEP 7-Micro/WIN 32；气力输送 2 Abstart Industry as the second pillar industry in china, In the last ten years to develop very quickly, Although with considerable economic benefits, But in the industrial production of a large number of dust gas pollution phenomenon can not be ignored. In order to reduce the pollution to the environment of industrial dust, Countries around the world have developed strict environmental protection requirements.In order to reduce the emission of dust in industry, Development and improvement of dust collector, And the use of coal and so on are constantly changing in order to meet the dust emission standards. And at present the most advanced dust removal equipment inorganic membrane dust collector with high dust removal efficiency, Good stability, Compact structure easy to maintain and so on, And the inorganic membrane has high adsorption efficiency for dust, Excellent corrosion resistance, High temperature resistance, so it can be more effectively used in the dust removal of high temperature flue gas. Based on the application of PLC technology in dust removal, To optimize the design of the dust control system of inorganic membrane filter, Perfect the pneumatic conveying system, Automatic cleaning and conveying of dust. This system uses the SIEMENS S7-200 programmable logic controller, Through the STEP7-Micro/WIN V4.0 programming software programming, Integrated control system for dust removal and transportation of dust removal equipment. After the actual debugging of the system, To achieve the desired objectives. Key words: inorganic membrane dust removal; programmable logic controller (PLC); STEP7-Micro/WIN V4.0 ; pneumatic conveying 目录 摘要 1 Abstart 2 第一章 绪论 4 1.1 研究的目的和意义 4 1.2 研究现状 5 1.2.1除尘技术研究与发展现状 5 1.2.2 PLC发展现状及趋势 5 1.3研究的主要内容 6 1.3.1除尘设备简介 6 1.3.2气力输送系统的完善 6 1.3.4控制器的选择 7 1.3.5确定除尘系统的控制原理 8 第二章 除尘设备控制系统的硬件构成 10 2.1 可编程控制器的特点 10 2.2 可编程控制器的构成 11 2.3西门子S7-200PLC介绍 11 2.4西门子S7-200系列产品类型及构成 12 2.4.1 S7-200 CN CPU一览表 12 2.4.2 S7-200的技术性能表 13 2.4.3 S7-200 CN CPU硬件特点 14 2.5元件选型 16 2.5.1 仓式泵选型 16 2.5.2 阀门选型 17 2.5.3 传感器选型 18 第三章 软件构成 19 3.1编程软件简介 19 3.2基本功能介绍 20 3.3系统组态 21 第四章 系统设计 22 4.1 PLC程序设计 22 4.1.1 PLC的选型 22 4.1.2 I/O分配 23 4.2 PLC控制程序 24 4.2.1 除尘系统程序分析 25 4.2.2 粉尘输送系统的程序分析 26 4.3软件调试和仿真 42 第五章 总结与展望 51 参考文献 53 第一章 绪论 1.1 研究的目的和意义 近几年来，在我国北方大部分城市中频频出现“灰霾”现象，这种现象引发交通的不便利，人行走在道路上伸手不见五指。经过调查发现造成次现象的原因是人类活动所排放的粉尘细颗粒物过多所致。这些细颗粒粉尘物质不仅使大气能见度降低，导致交通不便利外，还由于其直径小，吸附能力强，可以作为许多病毒、细菌的“载体”，使其在大气中能够更为广泛的传播，从而危害了人类的健康生活。若是长时间生活在粉尘污染的环境之中，会引发引发尘肺、溶血性贫血或是皮肤癌症等等疾病。在 2007年全国 PM2.5排放数据中，显示其主要排放来源是工业源、交通源、居民生活、生物质燃烧等等，其中工业源排放量为高达924.5 万吨，占总污染源排放量的 69.97%[[] 皇磊落，张明铎，牛勇，等.超声波参数对除垢效果的影响［J］.陕西师范大学学报：自然科学版，2011，39（1）：38- 40. ]。我国于1973年第一次公布了13种物质的试行排放标准，烟尘废气中的各物质含量也受到了严格制约，在工业高速发展的今天，除尘设备如何高效环保的处理工业生产中的产生的“烟尘”已经成为了一个热点性的问题。 进入21世纪以后，工业发展开始趋于高速化，一般的自动化控制已经不能满足于工业生产中效率高、灵敏度高、准度高的等等要求。自PLC取代继电器占据工业自动化领域的主导地位以来，PLC广泛应用于机械、冶金、石油、化工，轻工，纺织、电力、电子、食品及交通等行业。根据PLC使用的相关调查得知，80％以上的工业控制可以使用PLC技术来完成[[] 朱益飞.PLC的发展及其应用[J].电气时代,2008.NO.9:70-72. ]。PLC优秀表现:使用方便、编程简单、可靠性和抗干扰能力高等无疑证实了PLC在工业中的显著地位，因此将PLC技术应用于除尘设备中是十分重要的。 本文就基于PLC（可编程逻辑控制器）所具备的优点，来优化设计新型除尘设备无机陶瓷膜过滤器除尘，向其引入自动控制系统及气力输送原理，以此实现粉尘自动清除及运送的功能。并根据实际工况条件，调整参数实现智能化控制,从而达到高效自动除尘的效果。 1.2 研究现状 1.2.1除尘技术研究与发展现状 针对工业生产中所产生的“粉尘”颗粒，世界上比较普遍的除尘技术主要有机械除尘，湿式除尘，静电除尘，袋式除尘四种。机械除尘：利用粉尘颗粒自身的重力、输送时产生的惯性力等原理来除尘；湿式除尘：利用洗涤液体与含尘气体相接触，将粉尘洗涤下来从而使气体得到净化；静电除尘：含尘气体经过高压静电场时由于静电反应感染上电荷而趋向极板沉积；袋式除尘：含尘气体通过滤袋时，粉尘颗粒物因为自身颗粒直径过大无法通过滤袋而被滞留在滤袋中。 随着科学的不断进步与发展，除尘设备的开发与改进都异常迅速，国内外已有诸多具有对pm2.5细颗粒物高效捕获能力的除尘设备：新型袋式除尘器、湿式电除尘器、电凝并器、电袋混合式除尘器等等[[] 邹姝姝，王军，田蒙奎等.PM2.5细颗粒物捕集设备研究应用现状[J].应用技术.2014（01）. ]。世界各国努力研发的各式各样的新型除尘设备中，无机膜过滤器则表现得尤为优秀。贵州大学陶文亮等人利用自制的无机膜实验室除尘装置对模拟实际工况的含尘高温气体进行粉尘捕集，根据捕集的数据得知无机膜过滤器的除尘效率大于 99.7%，尤其是对颗粒物直径大于 0.1 μm 的粉尘颗粒的捕集效率高达至 100%[[] 陶文亮，田蒙奎，聂登攀.无机膜在高温气体除尘中的试验研究［J］.膜科学与技术，2006，26（1）：35- 38. ]，而后将该过滤装置进行改装，改装后的无机膜过滤器对 PM2.5细颗粒物捕集效果明显。由于无机膜过滤器较优于其它除尘设备，我国许多学者正努力研究无机膜过滤器，希望使其更快进入工业化应用领域。 1.2.2 PLC发展现状及趋势 20世纪70年代，美国通用汽车公司提出取代继电器控制装置的要求。接着世界首台PLC被美国数字设备公司研究并开发出来，且将其成功试用在通用汽车自动装配线之中。PLC以其操作简单、可靠性高、灵活、简洁明了、体积小、使用寿命长等优点，很快的推广应用于全球中。随着集成电路技术和计算机技术的发展，PLC也不断发展和完善，目前已有第五代产品。20世纪70年代中末期，可编程控制器开始步入实用化发展阶段，并且全面引入计算机技术，使其功能得到了更大的提升：更快速的运算、更细小的体型、更为可靠的抗干扰能力、更强大的模拟量运算和极高性价比，正是由于PLC具备了这些优点，才奠定了它在现代工业中的非常重要的地位。 经过30年的不断发展，PLC发展已经逐步成熟，在除尘设备中PLC技术也不仅仅只限于一些基本环节，而是广泛的应用于除尘设备之中，PLC除尘设备也以其方便、易操作、好控制等特点受到社会各界的亲睐。PLC应用于除尘设备中已经形成一套相对完整的技术，并且已经规模化、批量化生产[[] 俞志友.PLC在除尘设备中的应用[期刊论文]-读写算（教育教学研究）2015(25). ]。科学技术随着时代的步伐飞速向前发展中，现在的PLC技术在除尘设备中的应用朝着智能化方向发展，相信在不久之后，PLC技术在除尘设备