PLC在氣箱式脈沖袋收塵器中的應(yīng)用

1、引言

氣箱式脈沖袋收塵器是具有二十世紀(jì)九十年代先進(jìn)水平的高效收塵器。它綜合了分室反吹清灰和噴吹脈沖清灰等各類袋式收塵器的優(yōu)點(diǎn)，克服了分室反吹清灰強(qiáng)度不夠、噴吹脈沖清灰與過濾同時(shí)進(jìn)行等缺點(diǎn)。本文介紹基于和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC控制的氣箱式脈沖袋收塵器的應(yīng)用實(shí)例。

2、氣箱式脈沖袋收塵器的工作原理

國內(nèi)某水泥廠有一套氣箱式脈沖袋收塵器。該收塵器共有9個(gè)分室，其中每個(gè)分室有1個(gè)提升閥和1個(gè)脈沖閥，共計(jì)18個(gè)控制閥。這些控制閥的分類如表1所示，接線圖如圖1所示。下面介紹控制閥的工作原理。

表1 氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的分類

圖1 氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的接線圖

首先進(jìn)行分組。18個(gè)控制閥被分為A和B兩個(gè)閥組，控制閥YV1~YV10組成閥組A，控制閥YV11~YV18組成閥組B，通過閥組選通繼電器KA6來進(jìn)行閥組A或閥組B的選通控制。

然后進(jìn)行分類。18個(gè)控制閥是由提升閥和脈沖閥等兩類控制閥所組成，每類控制閥各有9個(gè)。通過脈沖閥選通繼電器KA7來進(jìn)行脈沖閥的選通控制。

例如，如果閥組選通繼電器KA6吸合，分室1選通繼電器KA1也吸合，那么提升閥YV1動(dòng)作，而脈沖閥YV2不動(dòng)作。如果此時(shí)脈沖閥選通繼電器KA7也吸合，則脈沖閥YV2也動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)分室1的清灰動(dòng)作。其它分室的動(dòng)作與分室1類似。

3、PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)以前采用單片機(jī)進(jìn)行集中控制，分室的清吹時(shí)間和噴吹脈沖依靠時(shí)間繼電器來進(jìn)行設(shè)定和修改。單片機(jī)程序的可讀性差，系統(tǒng)不易維護(hù)，程序更改復(fù)雜。而且由于單片機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力較差，在現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境下，該控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)故障。我們對(duì)運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察和反復(fù)研究，在可靠性、穩(wěn)定性、方便性等方面做了大量工作，采用先進(jìn)、實(shí)用、可靠的PLC對(duì)多個(gè)分室進(jìn)行集中控制，提出了基于和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統(tǒng)改造方案。

根據(jù)圖1所示氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的接線圖，通過對(duì)閥組和閥類的選通來控制某一個(gè)閥，因此，PLC控制系統(tǒng)只需使用7個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)就可以控制18個(gè)閥。此外，PLC控制系統(tǒng)至少需要自動(dòng)起動(dòng)和過載保護(hù)等2個(gè)開關(guān)量輸入信號(hào)?？紤]到此系統(tǒng)需要一定的備用I/O點(diǎn)，CPU模塊選擇帶有24點(diǎn)開關(guān)量I/O的LM3107，其中開關(guān)量輸入14點(diǎn)，開關(guān)量輸出10點(diǎn)，完全滿足系統(tǒng)要求。系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配如表2所示，PLC外部接線如圖2所示。

圖2 氣箱式脈沖袋收塵器PLC外部接線圖

表2 PLC控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)分配

4、PLC控制系統(tǒng)軟件功能

改造后的PLC控制系統(tǒng)有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式。

（1） 手動(dòng)運(yùn)行方式

當(dāng)PLC檢修或系統(tǒng)其它環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時(shí)，可以將控制系統(tǒng)隨時(shí)切換為手動(dòng)運(yùn)行方式，通過手動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕和繼電器等對(duì)收塵器進(jìn)行控制。手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，閥組的選擇如圖2所示，將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA0扳到手動(dòng)位置，通過閥組選通轉(zhuǎn)換開關(guān)SA6選擇要清灰的閥組。然后通過分室手動(dòng)選通轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1~SA5選擇分室1至分室9的提升閥，如圖1所示。通過脈沖閥手動(dòng)選通點(diǎn)動(dòng)按鈕SB1選擇分室1至分室9的脈沖閥，如圖2所示。

（2） 自動(dòng)運(yùn)行方式

如圖2所示，將手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)SA0扳到自動(dòng)位置，則PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編好的控制程序，自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行。當(dāng)控制系統(tǒng)給出自動(dòng)運(yùn)行的信號(hào)后，過載保護(hù)開關(guān)FR1用來自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的負(fù)載情況。如果系統(tǒng)發(fā)生過載，則禁止系統(tǒng)運(yùn)行，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果沒有發(fā)出報(bào)警信號(hào)，則系統(tǒng)延時(shí)5秒鐘后進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。

分室1的提升閥1關(guān)閉（Q0.0和Q0.5輸出）。2秒鐘后，分室1的脈沖閥1動(dòng)作（Q0.6輸出）。0.15秒鐘后，分室1的脈沖閥1停止動(dòng)作（Q0.6停止輸出）。8秒鐘后，分室1的提升閥1打開（Q0.0和Q0.5停止輸出）。

分室1動(dòng)作結(jié)束后，延時(shí)5秒鐘，分室2動(dòng)作。

分室2的提升閥2關(guān)閉（Q0.1和Q0.5輸出）。2秒鐘后，分室2的脈沖閥2動(dòng)作（Q0.6輸出）。0.15秒鐘后，分室2的脈沖閥2停止動(dòng)作（Q0.6停止輸出）。8秒鐘后，分室2的提升閥2打開（Q0.1和Q0.5停止輸出），

以此類推，直至分室9清灰結(jié)束，完成一個(gè)循環(huán)。下一個(gè)循環(huán)又從分室1開始清灰。如此循環(huán)執(zhí)行清灰過程。

5、PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

氣箱式脈沖袋收塵器控制系統(tǒng)的改造選用和利時(shí)公司的小型一體化PLC取代了原系統(tǒng)中的單片機(jī)，較大程度地提高了系統(tǒng)的配置，增加了系統(tǒng)的靈活性，能夠更好地滿足用戶的需求。本系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）連鎖與保護(hù)

在系統(tǒng)中，相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行要求具有一定的連鎖關(guān)系和時(shí)間順序，這些功能由PLC的連鎖程序完成，從而保證了系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，避免發(fā)生堵塞。

（2）靈活性

通過PLC面板的電位器，無須專門工具，也無須專業(yè)知識(shí)，一般操作人員可以方便地設(shè)定清灰的時(shí)間間隔。利用PLC的內(nèi)部時(shí)間繼電器取代傳統(tǒng)的時(shí)間繼電器，不但節(jié)省和簡化了系統(tǒng)的硬件，而且計(jì)時(shí)更加可靠、準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

（3）可靠性高

本系統(tǒng)的控制核心是和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC，能夠在惡劣的環(huán)境中長期、可靠、無故障地運(yùn)行，接線簡單，維護(hù)方便，隔離性好，抗腐蝕能力強(qiáng)，能夠適應(yīng)較寬的溫度變化范圍，平均無故障時(shí)間間隔（MTBF）大于15年。

（4）功能強(qiáng)大

和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的編程語言遵從IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)，易學(xué)、易懂、易用。除了具有傳統(tǒng)的指令表、梯形圖和功能塊圖等編程功能外，還具有結(jié)構(gòu)化語言和順序功能圖等編程功能。和利時(shí)公司的PLC系統(tǒng)提供了多種應(yīng)用功能模塊，包括各種通訊功能模塊、可以具體到年月日和時(shí)刻的多種定時(shí)器和超長時(shí)間繼電器等，方便了各種功能的實(shí)現(xiàn)，有利于縮短開發(fā)周期和節(jié)省程序容量。

6、結(jié)論

改造后的氣箱式脈沖袋收塵器PLC控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，基于和利時(shí)公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的效果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)氣箱式脈沖袋收塵器的控制，可以方便地更改收塵器的設(shè)定時(shí)間，減少了外部電路與元器件，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟(jì)、靈活等顯著特色。