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浔之漫智控技术(上海)有限公司
主营：西门子DP电缆代理商
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| 一、引言 可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC，也可称可编程控制器）是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，综合了计算机、自动控制、通讯等现代科技的一种新型工业自动控制装置，能长期在恶劣的工业环境中运行；编程简单，使用方便，只需软件就能变或增加控制功能，可以满足用户的特定要求；同时还具有很强的输入输出接口，既能处理数字量，又能处理模拟量；在结构上采用了模块式的组合结构，很容易与其它设备或计算机系统（如DCS、FCS等）组成集中控制系统。 我公司引进国外的PLC，研制开发了LY低压长袋离线除尘器PLC控制系统，该系统克服了驱动部分采用接触器、继电器所引起的性差、保护功能差等缺陷，它在技术特性、应用功能等方面与我公司除尘器低压控制系统有较强的互补性，能满足不同用户的多种需要。 二、PLC选型及系统硬件构成 在PLC选型上，经过反复的对比，选用了德国SIEMENS公司的SIMATIC S7-300系列可编程序控制器。SIEMENS公司是世界上较大PLC制造厂家之一，其产品的性是众所周知的。S7-300系列PLC提供了解决成套控制任务的能力和灵活性，具有功能丰富的指令集，的编程工具以及品种繁多的I/O模块，能满足各种行业的控制任务。S7-200系列PLC具有适用范围广，定时中断、自检功能、自定义故障中断服务程序、网络通讯功能等，使维护工作变得简单。CPU根据用户控制点数要求，确定具体型号规格。 三、低压控制系统的组成及功能 作为生产工艺设备的LY低压长袋离线除尘器，性是的。在系统控制程序中包括定时、定阻和混合的清灰控制程序；定时、料位的输卸灰控制程序；同时还有布袋除尘的在线检修控制程序。其中，低压控制系统主要有脉冲清灰、在线检修、振打与反吹、卸灰与输灰、温度检测与控制、破袋检漏以及其它监测措施等控制系统所组成。 脉冲清灰袋式除尘器是目前国内外应用广泛的一种清灰袋式除尘器。脉冲清灰系统是袋式除尘器的，也是其技术的关键所在，其设计根据工艺的实际情况进行恰当的配置，这样才能保证除尘器的运行。我公司根据实际工况，采用PLC自动控制低压脉冲离线清灰，主要是定时、定阻和混合控制方式，我们多年来根据现场使用情况所总结出的经验，以定时为主，定阻、混合为辅的方式。 3.1.1 定时清灰 定时离线清灰要求除尘器设计为多室组合的形式，实现逐室清灰，当某过滤室需要清灰时，要控制挡板使这个气室不再进行烟气过滤，滤室与主气流隔离开来，过滤室被隔离是通过设置在口的提升阀来实现的。采用定时离线清灰，可设置脉冲宽度和脉冲间隔时间。当除尘器工作一段时间后，滤袋外侧的灰层厚度增加，其阻力亦增大，此时应对滤袋进行清灰。脉冲清灰过程中，每台除尘器的每个过滤室上都设置了多个脉冲阀，以压缩空气为清灰动力，由PLC发出控制信号，依次触发各个脉冲阀，在瞬间释放低压空气。由于动能与势能的共同作用，由脉冲阀瞬间喷吹的低压空气，使相应等待清灰的一组滤袋突然膨胀和振动，抖落积附在滤袋外侧的灰尘，以恢复滤袋的除尘功能，使除尘器自始至终保持良好的工作状态。 3.1.2 定阻清灰 定阻清灰是通过在除尘器进出口的压差变送器来控制的，当压差变送器的检测值大于设定值时，则执行定阻自动清灰。 3.1.3 混合清灰 清灰的目的是布袋的灰尘，使布袋粉尘保持合适的厚度，除尘器有较高的除尘效率和较低的能耗。早期的除尘系统风量一般恒定，常用的清灰控制方式有定时清灰和定阻清灰。定时清灰是指按照预先设定的清灰周期和脉冲间隔控制清灰机构动作，属于开环控制，不考虑除尘器的实际阻力。若时间设置不合理，会使除尘效率太低或系统能耗太高。定阻清灰是根据除尘器实际阻力来控制清灰。通常设定一个目标阻力，当实际阻力目标阻力一定范围时开始清灰，直到实际阻力小于目标阻力一定范围时停止清灰。这种方式相比定时清灰实现了阻力的简单闭环控制，因此在风量恒定的除尘系统中应用较为广泛。由于本系统中采用了变频调速，除尘风量不再恒定，定时清灰和定阻清灰都不适用，经分析和试验，系统采用了定时定阻混合清灰控制策略。当运行压差小于设定值时，按时间设定启动清灰，当运行压差大于设定值时，则强行启动清灰程序。 除尘系统的压差值进入PLC的模拟量输入模块，当除尘系统投入正常运行后；PLC读取除尘系统的进出口压差信号跟预先设定好的参数实时比较来确定布袋是否需要清灰，使除尘器运行在状态。 3.2 在线检修 除尘器正常工作是采用离线清灰，需要检修时可以分室进行而不影响除尘器整体的正常工作。 3.3 振打与反吹 振打清灰是除尘器的主要过程，其目的是防止灰斗的堵塞。振打周期对其影响也很大，其控制可分为手动振打和定时振打。在振打力度与均匀性都满足要求时，振打频率是否合理，对除尘器灰斗的堵塞影响大。因此，选择合理的振打周期，将有助于好地防止灰斗的堵塞。 3.4 卸灰与输灰 除尘器的卸灰方式可分为定时自动卸灰；高、低料位自动卸灰。我公司采用的是定时输卸灰和料位卸灰方式。所谓高料位卸灰指的是当低压控制系统检测到某一灰斗高料位信号时，延时一定时间后启动相应的卸灰装置；当料位低料位时停止相应的卸灰装置。为避免料位计损坏或误报而导致灰斗堵灰，又加入定时自动卸灰功能，以保证系统能够进行自动卸灰。在定时自动卸灰方式下，每个室顺序依次卸灰，循环工作，避免了多室同时工作，致使输灰机阻塞等现象的事情发生，有效的保证除尘系统的正常运行。 3.5 温度检测与控制 温度采集处理单元由温度传感器、热电阻全隔离信号调理器等组成。温度传感器采用铂热电阻Pt100，它将进出口烟气的温度信号转换为电阻值，经热电阻全隔离信号调理器转换成标准的4～20mA电流信号，送到PLC的模拟量输入模块中，供PLC分析处理用。 在生产工况稳定时进入除尘器的烟气温度在100～180℃之间。由于烟气进入除尘器的温度70℃时，容易造成烟气中粉尘粘在滤袋表面，形成一层不透气且不易的结块，使滤袋失效；而进入除尘器的烟气温度220℃时，会造成滤袋使用寿命降低或烧坏滤袋，因此，除尘器另设两只冷风阀，当进气温度达180℃时开始报警要求调整工况，同时控制打开一个冷风阀输入冷空气降温；当进气温度达200℃，同时打开两个冷风阀输入冷空气降温；此外，在设计中增加了旁路系统，主要是考虑系统生产时工况不稳定等因素导致入口烟气温度可能过滤袋的允许范围，确保滤袋。在这时，要采取紧急措施，走旁路系统，避免影响整个系统的正常生产。 3.6 破袋检漏 操作人员发现标报警后，将控制柜上的清灰选择转换开关扳至“0”位置，终止清灰控制程序，然后单击控制柜上的滤袋破损检测按钮，监控机向PLC发布检漏指令，PLC接到命令后启动除尘器检漏程序，使除尘器内提升阀按预定的节奏逐个依次关闭开启，如果当一个除尘室中的提升阀被关闭时，相应除尘器的排放浓度PD1明显减少，说明此除尘室中有破袋现象，PLC将向环保发送破损室号。可及时有效地发现哪个除尘过滤室有破袋现象，及时换，保证整个除尘系统的正常运行。 3.7 监测措施 为了保证除尘系统的正常运行，提高除尘效率，节省能源，在系统上设置一些必要的仪表监测措施，设计有除尘器进出口压差；除尘器进、出口温度以及风机的一些检测点（风机轴承、电机轴承、定子温度，风机进出口烟气压力、风机轴承振动、冷却水压力、压缩空气压力等）。 四、应用与维护 由于采用了的PLC，系统控制结构为合理，控制性能明显提高，系统获得了大的可控性和可扩展性。同时结合的控制算法，使得布袋使用寿命明显增长，气源的利用率得以提高，整个系统的运营成本大幅下降，这一切使得布袋除尘器在工业领域具有了加光明的应用前景。 4.1 控制方式 除尘系统控制柜体设备与现场设备的距离较远，一般需两地控制。因此，我们增设了就地现场操作箱，便于设备的调试与检修；就地现场操作包括除尘系统上的所有提升阀、脉冲阀、螺旋输灰电机、卸灰阀以及振打器等等。当设备切换至远程状态时一般为PLC自动控制和计算机操作，人员干预。 4.2 低压控制柜性设计 应用于工业现场的控制设备，提高其性水平是十分必要的，低压控制设备的性设计涉及电器元件的选型、程序编制、结构和总体设计等各个方面。我们在低压程控柜的设计过程中采用了屏蔽、隔离、接地、风冷等多项保证措施，大大提高了设备的性水平。 4.3 控制系统维护 PLC对物理环境要求高，保证通风与散热。PLC工作环境温度为0～40℃，环境温度较高时，应打开PLC柜部的冷却风扇，以使得PLC工作在适当的环境；控制柜安装场所不得有剧烈震动，不得有导电、易爆炸、有腐蚀的气体尘埃、相对湿度不得过85％、不得有凝结水，否则加相应的防范措施。 五、系统特点 5.1 控制系统采用国外PLC产品，性高、通用性强； 5.2 控制系统采用了模块式组合结构，并集开关量控制和模拟量控制处理于一体，使用方便，维护量少； 5.3 控制系统对除尘器清灰、输卸灰、压差、温度等运行参数能实时监控；并可以与计算机实现远程通讯，进行远程控制。 总之，的技术使得控制系统自动化程度高，操作使用方便。 六、结束语 PLC的引进和利用，是现代工业控制领域提高生产效率和管理水平的必然趋势，采用软硬结合的控制方案则是充分利用系统资源，提高系统效率的有效手段，本系统就是在这样的指导思想下进行设计的。现场实际运行表明，本系统稳定，达到了设计要求，具有自动化程度高，操作使用方便等优点。我们相信，技术、功能强大的PLC在LY低压长袋离线除尘器控制系统上的应用会加广泛。同时，该系统也适用于工业自动化生产线的控制。(end) |
.2 控制要求
热电站燃料准备系统，是一个大型的皮带运输系统，工作任务重，带锅炉多，用煤量大，上燃料的性、性、准确性、及时性，直接关系和影响着全厂的供电质量和生产效益，所以这套系统在运作过程中的性。
要求皮带运输系统从后一条皮带按四、三、二、一逆序启动，加的互锁环节。条皮带都是气垫式皮带运输机，在皮带启动前要求启动它们各自的鼓风机，把皮带吹起，以减小皮带运行时的摩擦，如果鼓风机没有开动，不允许皮带开动，皮带和鼓风机之间要加互锁。四号配仓皮带给锅炉下料，用电动推杆犁式卸料器进行手动和自动下料控制。
用煤流传感器、行程开关控制皮带运行时间。为了提高了系统运行的性，正常运行时进行集中自动控制，在故障或特殊情况时可以现场手动控制。
在每级皮带上都装有除铁器，由于煤中混有杂物，如铁器、易燃易爆的金属物质，特别是，若随煤混进锅炉，将会引起爆炸等危险事故的发生。外面是铁皮裹着，除铁器可以对其起作用，阻止等进入锅炉，引起事故，造成不必要的损失。所以除铁器不开动，皮带不允许开动。
皮带运输机没有开动，不允许开振动给煤机，若给煤机先开，会压死皮带，使其无法正常启动。同样，振动给煤机没有开动，不能启动抓斗起重机往给煤机中送煤，否则会压死给煤机，使其无法启动。
两台振动给煤机，一台正常使用一台备用，相互立不可同时开，要求加互锁。
所有的皮带运输机设备都运作起来后，系统正常工作，使用自动下料，电动推杆犁式卸料器动作抬起放下，要靠锅炉的位置开关控制，自动抬起放下。出现故障，使用手动下料，加一个手动电葫芦使电动推杆犁式卸料器动作抬起放下。
系统要求皮带按一、二、三、四顺序停车，在皮带上装有煤流传感器，要求煤流传感器精度要高，当煤流走完后，通过煤流传感器把皮带停下来。先停给煤机，再停一号皮带，按煤流走完的顺序停皮带，上一级皮带煤流未走完，下一级皮带不允许停下，不能误动作，加必要的互锁保护。
在考虑集中控制的同时，也要考虑现场控制，以免现场发生故障，不能停车，要设现场故障停车开关。设有故障检测及报警系统，对皮带运输机运行状况进行监控，若系统某一部分发生故障，要有报警信号，传入控制室，运行设备在室设指示灯，正常运行工作，指示灯亮;故障时指示灯闪烁，电铃响；停止状态指示灯灭。
2 系统硬件设计
2.1 气垫带式输送机
采用气垫带式输送机，既将通用带式输送机的支承托辊去掉，改用设有气室的盘槽。
由于气垫带式输送机没有滚筒和承载托辊及其阻力，由盘槽上的气孔喷出的气流在盘槽和输送带之间形成非接触支承气膜，在通过盘槽时不出现挠曲和摩擦，从而显著地减小了摩擦损耗，气垫输送带的磨损和撕裂现象比槽形托辊输送带少得多，有效地克服了通用带式输送机的接触支承缺点，因此摩擦力小。功率消耗比普通带式输送机低，也不需要换和修理托辊费用。不发生盘槽与输送机接触而损坏胶带的现象，鼓风机的维修费仅为槽形托辊修费的一小部分，控制设备也较为简单。
2.2 PLC选型
用PLC进行控制，外围设备少，占地空间小，是实现的良好设备，三菱可编程控制器（PLC）功能强，控制精度高，运行速率快，控制功能性好，可以较好地实现集中控制和就地分散控制。
现场的输入信号有起动、停止、煤流传感、南北线选择、锅炉位置、自动卸料、卸料器抬起和放下位置、给煤机选择等20个;输出信号有振动给煤机、皮带鼓风机、皮带除铁器、皮带运输机、棒条筛、破碎机、刮板输送机、卸煤器抬起和放下、故障报警、起动/停车预告等42个，为了减少成本并留有充分的余量，选基本单元FX2N-48MR和扩展单元FX2N-48ER。
3 系统软件设计
PLC常用的编程语言有梯形图语言（LD）、顺序功能图语言（SFC）和功能块语言（FBD），四级皮带输送机控制系统属于典型的顺序控制，所以主要采用顺序功能图（SFC）编程。图2为系统程序流程图。
图2 程序流程图
图3 起动程序流程图
本系统的点主要有：改用气垫带式输送机，没有滚筒和承载托辊，减小了摩擦损耗和功率消耗；电气控制采用PLC与接触器结合，解决了传统的继电器接触器控制的诸多问题，提高了系统的抗干扰能力，降低了故障率，使运行
一、现场总线技术简介：
随着信息技术的飞速发展，引起了工业自动化系统结构的深刻变革，信息交换的范围正覆盖从工厂的管理、控制到现场设备的各个层次，并逐步形成了全分布式网络集成自动化系统和以此为基础的企业信息系统。现场总线就是顺应信息技术的发展趋势和工业控制系统的分散化、网络化、智能化要求而发展起来的新技术，它的出现和发展已经成为工业自动化技术的热点之一，受到全世界和工业界的普遍重视。目前，现场总线已成为自动化技术发展的原动力，现场总线技术融合PLC、DCS技术构成的全集成自动化系统以及信息网络技术将形成二十一世纪自动化技术发展的主流。
二、PROFIBUS的特点：
作为现场总线标准之一的PROFIBUS在工业自动化、传动、化工等领域占据主导地位。除具有现场总线的普遍特点外，PROFIBUS还有其特的优点：
1、总线传输速度高，可达12Mbps；
2、采用主从轮询方式，具有确定的传输响应时间，可应用于对时间要求苛刻的复杂控制系统中；
3、PROFIBUS满足了从现场层到工厂管理层对网络的要求，应用面广、产品多样。尤其在传动行业，几乎所有厂家的产品都支持 PROFIBUS；
4、多种行规保证了不同厂家产品之间的通用性。
三、TDS－PA01艾默生变频器PROFIBUS适配器：
TDS－PA01是针对TD系列变频器开发的PROFIBUS-DP适配器，变频器与TDS－PA01之间通过串行RS485总线进行连接，通讯速率125Kbps（TD3000），可以满足现场控制的要求。TDS－PA01不仅实现了PROFIBUS-DP的功能，还完成了传动行规的解释以及与变频器之间的协议转换等功能。
TDS－PA01的应用范围：
a、在新的现场总线控制系统中可以采用带现场总线接口的安圣变频器；
b、可以在原有的现场总线系统中用安圣变频器进行设备升级和替换；
c、借助现场总线适配器能方便地将传统控制系统升级为现场总线控制系统；
有了TDS－PA01现场总线适配器，艾默生变频器可方便做到：
1、艾默生变频器可方便的接入所有由PLC 构成的PROFIBUS现场总线控制系统之中；
2、艾默生变频器可方便的接入基于PC的控制系统之中；
3、艾默生变频器具备互连设备间的信息交换能力
靠河边的区、站总是少数，因此绝大多数区、站取地下水，如果铁锰含量标，经暴化处理，再经沉淀，过滤后作为生活用水。在这些区、站中人数不是很多，高峰和低谷的用水量变化非常大，不用变频调速的供水系统会造成电能大的浪费。因此，常见的都做成变频恒压供水系统，这样，当用水量较小时，变频器自动降频，水泵电机的转速变慢，电能消耗大幅度下降；深夜无人用水时，还可使变频器进入休眠状态，即变频器停止运行，但仍在监测管网的水压。由于管道的泄漏，当管网的水压某一值时，例如，设定值的65%（此值可任意设定），变频器重新起动，管网水压又开始上升，到设定值时仍无人用水，过一段时间变频器再次进入休眠。这样，人员的干预，就可实现水泵的自动起停，节电会显著。从上面的过程还可看出，用水的高峰和低谷之间差别越大，管道的泄漏越少，节电越显著。
四.收费站的变频恒压供水系统。
高速公路某收费站有20多人，离近的城市也有10公里的路程，生活用水就自建一个小型的供水系统。选择适当的地方，打了一口30米深的井，地下水的水质还不错，细菌含量自来水饮水标准，经沉淀，过滤后就是的生活用水。抽水泵采用一台功率22kw深井泵，用钢丝绳吊装在离井口28米的井水中。井水抽上来进入沉淀池，过滤后再由两台15kw水泵（一用一备）将水送入管网供使用，变频恒压供水系统的主电路原理图和控制原理图如图1和图2所示。
图1恒压供水主电路原理图
图2恒压供水控制电路原理图
从图1可见，由于供水泵是一用一备，任何时候都只有一台水泵在变频状态或者在恒速状态工作，图中的KM1~KM4就用于变频和恒速；1#泵和2#泵之间的切换，所以系统具有较大的灵活性，可任意选择1#泵和2#泵工作于变频或恒速。
恒压供水选用森兰BT12S15KW系列风机、水泵变频器，该系列变频器有内置PID调节器，并集成有供水软件，非常适合恒压供水应用。压力变送器选用森纳斯DG13W-BZ-A量程1MPa，显示器采用宏润WP-801多功能显示器，在运行过程中，可从显示器上读出实时的压力值。
收费站的楼层一般都不高，恒压供水的给定值设为0.25MPa~0.3MPa，可用外接电位器或直接在变频器操作键盘上设定。为防止无关的人员修改设定，使用键盘设定。
从图2可见，K3用于恒速/变频选择；ZK1、ZK2为中间带零位的三位旋钮开关，用于水泵的选择，并且为保，恒速与变频之间；1#泵与2#泵之间都有互锁。本例恒压供水系统已经运行了两年，为用户节省了电能，了较好的经济效益。
五﹑变频器在隧道通风中的应用
在山区修建高速公路，必然要建隧道，当隧道的长度较长或隧道穿过有煤层地质存在的地方时，由于隧道较长，车辆经过时扬起的灰尘和煤层中泄出的瓦斯在隧道中不易消散，前者在隧道中使能见度降低，引发交通事故；后者使瓦斯在隧道空气中积累，当瓦斯在隧道中集聚的浓度比较高时，可能引发恶性爆炸事故，这应该避免发生的。