脉冲布袋除尘器PLC控制系统应用初探
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摘要：本文介绍了一种高性能的脉冲布袋除尘控制系统在生产中的应用，对整个控制系统的功能和实现进行了详细的分析和讨论。该系统采用了TD200 和S7－200PLC 的廉价解决方案，利用改进了的矩阵控制电路实现了对脉冲电磁阀等的控制，使该系统具有功能强、可靠性高、价格低廉等优势，适合企业的应用。
关键词：布袋除尘器；PLC；TD200；矩阵控制电路；应用
Abstract: This paper has introduced a high quality bag-filter control system, and especially discussed the system function. This system has adopted the solution method that use low price text display unit TD200 and S7-200 PLC, and utilized the improved matrix-control circuit to finish the pulse electro magnetic valve control. So the system possessed abundant function, high reliability and price advantage, it just fit the industry application.
Key words：bag-filter, PLC, TD200,matrix-control, application
新钢集团公司作为一家一直致力于循环经济和环保事业的钢铁冶金企业，于2011年新建了一个二次含铁物料难选矿焙烧窑，将企业产生的含铁工业垃圾重新利用，转换成高炉用料和循环经济产品。为防止生产过程中产生的大量烟气粉尘散入空气中，项目引进了除尘效果好的布袋除尘器，布袋除尘器的控制内容包括清灰、卸灰、输灰及排灰等。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，为解决此问题，项目采用S7-200 PLC和TD200 文本显示器，利用改进了的矩阵控制电路为布袋除尘器设计了一套功能强大、价格低廉、性能可靠的控制系统。
1、系统组成及主要功能
该布袋除尘器主要由除尘器本体、卸灰系统及引风风机、电动机及各种温度、压力等的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。本体共分5 个大室，10 个小室，每个小室有10～12 只脉冲电磁阀。PLC 控制系统依次给脉冲电磁阀输出脉冲电压信号，脉冲电磁阀轮流循环工作，实现清灰控制。
布袋除尘器主要完成的控制功能如下：
⑴、清灰控制
控制方式：定时、差压、手动（检修调试时）三种
清灰周期数：1～5 次可调
清灰周期间隔时间：0～3 小时可调
脉冲宽度：0.2～1 秒可调
脉冲间隔时间：1～10 秒可调
除尘器进出口差压清灰值设定值：1500 Pa 可调
清灰室位、阀号数字显示
⑵、卸灰控制
控制方式：自动/手动
在除尘器没个大室的底部分别设置有一个灰斗，在第1 个灰斗设有上、下料位计，分别用于检测灰斗灰满否与卸灰完否，其余灰斗仅设下料位计，用于检测卸灰完否。在自动卸灰方式下，当第1 个灰斗灰满时，上料位计发出讯号，PLC 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，接着灰斗星型卸灰阀依次得电，灰斗依次顺序卸灰，卸灰完成后，刮板机、斗式提升机依次停止工作。
⑶、温度、压力检测与报警
对于大功率的除尘器，一般采用大功率风机及高压电动机，这类系统在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，还需检测冷却水压力、风机进口烟气负压、除尘器进出口差压等，这些温度与压力值均进入PLC 控制系统，完成对除尘器的控制与保护报警。
2、除尘器系统PLC 硬件配置
该除尘器需要设置与显示的参数共有20 路之多，还有大量的脉冲电磁阀、星型卸灰阀、斗式提升机、刮板机等需要进行手动/自动控制，若采用常规控制方法则除尘器输入/输出点数需要量大。小型PLC 由于受输入/输出点数的限制而无法完成该系统的控制，若采用大中型PLC 进行控制，则会使整个系统的控制复杂，造价昂贵。
根据除尘器的工作特点：脉冲电磁阀每次只有1 只工作，将脉冲电磁阀按室位分组，可采用矩阵控制电路来完成脉冲电磁阀的手动/自动控制，且PLC 的输入/输出点数分别只需室位数及每室脉冲阀数之和。除尘器控制系统工作参数设置和显示，通过选用TD200 文本显示器来解决此问题，使得系统所需的输入/输出点数大为减少。因此，除尘器控制系统硬件选用SIEMENS 公司S7－200 PLC（CPU224）及扩展模块EM223 和EM235完成输入/输出控制，选用TD200 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88路。S7－200 PLC 是目前小型PLC 中最具代表性的一种，它软硬件资源丰富、通讯功能强大，价格低廉，是目前工控方面的主流控制器。TD200 是SIEMENS 公司专为S7－200 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PLC 控制系统提供了一种廉价的人机界面解决方案。
正常情况下，TD200 显示当前清灰室位、阀号、多叶调节阀的开度，操作人员可通过触摸键观测其它参数；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TD200 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。
3、脉冲电磁阀矩阵控制电路
该除尘器由10个除尘室、每室有11只脉冲电磁阀，由110 只脉冲电磁阀来控制。根据除尘器脉冲电磁阀的工作特点，按室位将110 只脉冲电磁阀分成10 组，每组11 只，采用10 行、11 列的矩阵电路可实现110 只脉冲电磁阀的控制。布袋除尘器清灰脉冲电磁阀采用直流24V 驱动，为防止直流脉冲电磁阀线圈断电瞬间产生瞬时高压对其它设备产生破坏，在每只脉冲电磁阀线圈两端并接续流二极管1N4007。为防止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，因此在每只脉冲电磁阀线圈电路中串入1 只二极管1N4007，这样就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，从而保证不引起脉冲电磁阀误动作。
4、结语
该控制系统采用了廉价的TD200 中文文本显示器替代常规数显仪表实现系统工作参数设置与显示以及故障报警信息的中文显示；对矩阵控制电路进行了改进，实现了对布袋除尘器大量脉冲电磁阀的控制，节省了大量的PLC 输入/输出点，简化了控制线路，降低了成本，同时使系统的人机对话功能加强，提高了可靠性。该控制系统的实际运行结果表明，与常规的控制方法相比，其功能强大，可靠性高，使用方便，创造了良好的经济效益和社会效益。
参考文献:
[1]徐惠民，安德宁 《数字逻辑设计与VHDL描述》 机械工业出版社
[2]蒋璇，臧春华 《数字系统设计与PLD应用技术》电子工业出版社
作者简历：
蒋永华、男、1984年6月、 本科、学士、职称、电子电气、新余钢铁劳动服务公司、338001
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