S7—200-PLC在脉冲布袋除尘器控制系统的应用.pdf

胡月华 王冬梅 武汉科技大学 S 7 2 O O P L C在脉冲布袋除尘器控制 系统的应用 引言 钢铁的冶炼过程中，会产生大量的粉尘散入空气 中，如不加以治理，不仅污染了环境，还对操作人 员的健康造成威胁。因此对钢铁冶炼产生的粉尘进行 治理受到高度重视。由于布袋除尘系统除尘效果好而 被钢铁生产企业广泛采用，山东某钢铁公司铁水脱硫 除尘系统采用的就是布袋除尘器。该系统若采用常规 控制方法，则会因输入 输出量较多而使控制线路复 杂且造价昂贵，本文采用 s 7 2 0 0 P L C和文本显示器，利用改进了的矩阵控制电路为该除尘系统设计了一套 价廉、可靠的控制系统。系统组成及主要功能 该铁水脱硫除尘系统主要由除尘器本体、卸灰系 统及风机、电动机及管道的温度、压力测量与故障报警 等几部分构成，其中在除尘器本体主要完成在线清灰 控制，除尘器共分 5个大室，1 0个小室，每室 1 1 只脉 冲电磁阀，共计 1 1 0 只。该铁水脱硫除尘 P L C控制系统的主要控制功能 如下。(1)清灰控制 控制方式：定时、差压、手动(检测调试时)三种 清灰周期数：1 5 次可调 清灰周期间隔：0 3 h 可调 脉冲宽度：0 2 l s 可调 脉冲间隔时间：1 l O s 可调 压差数显范围：0 5 0 0 0 P a 压差清灰值设定范围：1 5 0 0 3 0 0 0 P a ：!】钉2 o o s J g 2 4 卷 第6 期 清灰室号、阀号数字显示(2)卸灰控制 在除尘器 5个大室的底部分别设 置有 1 个灰斗，共 5个灰斗，第 1 个灰斗设有上、下料位计，第 25个 灰斗仅设下料位计。当灰斗灰满时，上料位计发出信 号，P L C系统声光报警，斗式提升机开始运行，间隔一 段时间后刮板输送机运行，接着 1 5 灰斗顺序依次 卸灰。控制方式：自 动 手动(3)温度与压力检测 系统运行中需检测风机轴承、电动机轴承 定子、冷却水及烟气的温度，还需检测冷却水、风机进 口烟气 负压、除尘器进出口压差，温度与压力值均进入 P IJ Z 控 制系统，完成对除尘器的控制与保护报警。(4)风机人口多叶调节阀控制 多叶调节阀电动执行机构受 P L C控制，风机起动 前多叶调节阀关闭，风机起 动 6 0 s 后多叶调节阀开起；风机关闭后，多叶调节阀自动关闭。多叶调节阀开度 0 9 0。范围可调，调节阀开度检测输出4 2 0 m A电 流信号。系统硬件配置 根据前面分析可知，该系统若采用常规控制方法：工作参数的设置与显示利用拨码开关和数字显示器通 过译码法与 P L C连接来实现，每只脉冲电磁阀均单独 用一路输入 输出点控制，则输入 输出点数需 3 0 0 多 路。小型 P L C由于受输入 输出点数的限制而无法完 成控制。采用大中型 P L C进行控制，则会使整个系统 的控制线路复杂，造价昂贵。维普资讯 http:/ 根据除尘器的工作特点：1 1 0 只脉冲电磁阀每次只有 1 只工作，将 1 1 0 只脉冲电磁阀按室位分成 1 0 组，每组1 1 只，可采用 1 0行、1 1 列 的矩阵控制电路来完成脉冲电磁阀 的手动 自动控制，且 P L C的输入 输出点数分别只需 2 1 路。除尘器控 制系统工作参数设 置和显示，用 T D 2 0 0 文本显示器来解决，使得系 统所需的输入 输出点数大为减少。本系统硬件 选用 S I E ME N S公 司 s 7 2 0 0 P L C(C P U 2 2 4)及配套 模块 E M2 2 3和 E M2 3 1完成 输入 输出控制，选用 T D 2 0 0中文文本显 示器完成工作参数的设置与显示，系统配置的输入 输出开关量共计 8 8路。S 7 2 0 0 P L C是 目前 小 型 P L C中最具代表性的一种，它软硬 件资源丰富、通信功能强大，价格低 廉，是 目 前工控方面的主流控制器。T D 2 0 0是 S I E ME N S公 司专为 S 7 2 0 0设计 的中文文本显示器。它既 可以设定和修改参数，又可以显示 各种信息，为 P L C控制系统提供了 一种廉价的人机界面解决方案。除 尘器控制系统通过 T D 2 0 0设定清 灰周期数 间隔、脉冲宽度 间隔及 多叶调节阀的开度等。正常情况下，T D 2 0 0显示清灰 室位、阀号、多叶调节阀的开度，操 作人员可通过触摸键观测其他参 数，一定时间后，系统 自动回到正常 显示位置；报警时，系统 自 动切换到 显示报警信息画面，报警结束后，系 统会 自动回到正常显示状态。另外，在系统设计和调试过程中，还可使 用 T D 2 0 0的部分功能键对系统进 行设置和诊断，既提高了效率，又节 约了硬件资源。控制系统硬件组成 如图 1 所示。另外，风机轴承、电动机轴承 图 1 控制系统硬件组成 定子、冷却水、烟气等的温度、压力 检测与显示通过数显调节仪来实 现，数显调节仪输出的报警信号进 入 P L C，进行系统的联锁控制与保 护报警。布袋除尘器控制系统采用了上 述硬件配置后，完全满足了控制要 求，同时简化了控制电路，提高了其 可靠性，降低了成本。在控制电路设 计过程中需着重注意的是脉冲电磁 阀的矩阵控制电路，必须对传统的 矩阵控制电路加以改进才能用于此 系统中的脉冲电磁阀的控制。脉冲 电磁 阀矩阵控制电路 根据除尘器脉冲电磁阀的工作 特点，按室位将 1 1 0只脉冲电磁阀 分成 1 0 组，每组 1 1 只，采用 1 0 行、1 1 列的矩阵电路可实现 1 1 0只脉 冲电磁阀的控制。布袋除尘器清灰 脉冲电磁阀一般采用直流 2 4 V驱 动，因此需在每只脉冲电磁阀线圈 两端并接续流二极管 1 N 4 0 0 7，以防 止脉冲阀线圈断电瞬间产生瞬时高 压对其他设备产生破坏。不难分析 出，若直接采用传统的矩阵控制电 路对脉冲电磁阀进行控制，续流二 极管会与脉冲电磁阀构成不正常环 路，引起脉冲电磁阀误动作，即使不 产生误动作也白白消耗了电能，汇 集成较大的电流冲击继电器触点，缩短了继电器和脉冲阀的寿命。因 此对传统 的矩阵控制电路加 以改 进，改进方法为：在每只脉冲电磁阀 线 圈 电 路 中 串 人 1只 二 极 管 1 N 4 0 0 7(D1 1 1一D 2 2 0)，如 图 2所 示，保证了每只脉冲电磁阀只能正 向流通电流，而不可能构成环路。但 这种处理使得脉冲电磁阀回路接线 变得复杂，为简化接线提高其工作 可靠性，将这两类二极管电路做成 印制电路板，二极管直接焊接在电 路板上，脉冲电磁阀线圈从焊接在 电路板上 的接线端子接线。一般 P L C都有丰富的编程指 令，利用 P L C的计数、移位、置 复 位、条件判断及跳转等指令可实现 对整个除尘器系统的程序控制。辚 衄I 维普资讯 http:/ 图 2 改进的脉冲电磁阀矩阵控制 电路 结束语 采 用 S 7 2 0 0 P L C加 廉 价 的 T D 2 0 0 中文文本显示器，利用改进了 的矩阵控制电路，实现了对布袋除尘 器的控制，简化了控制线路，降低了 成本，提高了可靠性。该控制系统已 成功应用于山东某钢铁公 司的铁水 脱硫布袋除尘系统中，实际运行结果 表明，该系统功能完善，可靠性高，使 用方便，价格便宜。文中介绍的改进 了的矩阵控制电路还可推广至其他 控制系统中，可有效解决 P L C 输入 输出 点数不够的问 题。印 圈 易 铂 2 o o s 2 4 卷 第 6 期 (上接第 2 9页)气冲强度为 1 3 1 7 l m z s，水冲强 度为 3 4 l m z s，气水同时冲 5 6 m i n，水冲，气冲的前后强度不变。采用待滤水漂洗的强度为 2 l m z s 左右。(3)水冲 气水反冲洗最后一个阶段是水 漂洗阶段，其作用 为：首先，将从滤 层中去除在气水混合冲洗，用清水 层置换废水层；其次，将残留在滤床 中的空气排出。3 排渍 在进行气冲的同时起动排渍 泵，把气水从滤料中冲洗掉的污泥 和悬浮杂质及时的冲到排渍沟中 I 1 7有效 Q1 1 驱动。4 故障停机和故障保护 当滤池 的各个 电气设备处于现 场 P L C自动控制方式、现场 自动控 制方式、远程控制方式时，为了使各 设备之间能够协调一致快速地完成 过滤和冲洗任务，同时又为了防止 某一个设备出现故障影响其他设 备，采用了分散控制集中管理的办 法，让各个设备独立工作，出现故障 分散报警的方式，可以快速进行故 障维护又不影响生产。如图 1 b的故 障输入和故障输出报警等。同时由 于软件程序对反冲泵、鼓风机、和出 水阀进行故障检测、故障判断和进 行故障保护控制，特别是与之相关 的设备进行了必要的保护控制。5 掉 电自保 本 系统采 用 的计 时器 T 5、T 6、T 7是 T O N R延时积分型，具有掉电 自保功能，即系统掉电后，保存在 R A M存储器中T 5 T 7当前值，仍可 依赖 P L C自带的大容量电容保存 2 5天。6 自动过滤反冲洗 本系 统采用 的 P L C具有 实 时 时钟功能，即使系统掉电了，实时时 钟仍可不断地刷新，直到大容量的 电容放完 电为止。当选择现场 P L C 自动控制方式时，现 场 P L C就 可以 每天自动定时的进行过滤反冲洗，如果水头损失计可以有效地控制反 冲洗的过程当然很好，如果水头损 失不能控制反冲洗的过程，就需要 进行定时控制，选择这种方式一方 面基于上次自动反冲洗结束的时间 间隔，另一方面来 自系统不断地刷 新读取 P L C内部 C P U时钟，将系统 的 13 期和时间按年一月一 13 一 时一 分一秒 星期 的格式依次存储 在 V B 1 0 0 V B 1 0 7 缓存区里，然后 存放在 V B 1 0 3、V B 1 0 4里的时间与 定时的时间相比，启动反冲洗程序，就实现了完全的自动反冲洗过程。结束语 该中水气水反冲系统经过一年 多的运行测试，其性能可靠，故障率 低，节约能耗，实现了现场的自动化 控制，提高了自动化水平，在中水处 理应用中有一定的使用价值。印 维普资讯 http:/