求脉冲带式除尘器的西门子PLC程序案例 点击：4473 | 回复：12
发表于：2011-02-09 14:45:50
5楼
本文介绍的气箱脉冲除尘器自动清灰控制器采用可编程控制器进行自动控制，控制电路具有以下特点:
1)定时自动循环清灰与定阻快速循环清灰相结合，清灰控制器在工作中能根据除尘器的阻力自动转换工作方式；
2)设置了收尘气箱故障隔离措施，可以在除尘器工作过程中进行在线隔离检修；
3)各收尘气箱的脉冲阀共用一个PLC输出点控制，各脉冲阀是否工作依靠本气箱的提升阀状态进行选通，既节省了PLC的输出点资源，又可以有效地防止某收尘气箱提升阀未关闭时清灰压缩空气喷入该收尘气箱；
4)具有除尘器滤袋堵塞报警功能。
由于自动清灰控制器采用可编程控制器作为控制核心，它同采用常规继电器控制电路的自动清灰控制器相比节省了大量的中间继电器和时间继电器，因此，本控制器不仅体积小，控制线路简单，而且功能较齐全，可靠性大为提高，解决了采用继电器控制电路时所用元器件多，联锁控制线路复杂，设备故障率较高，维护、维修不便等问题。
1 自动清灰控制器工作方式的确定
1.1 除尘器结构对控制器的要求
气箱脉冲袋式除尘器从结构上看是一台由多个收尘气箱并联工作所构成的组合除尘器，由于多个收尘气箱共用一个积灰斗，为保证除尘器积灰斗出灰的均匀性及各收尘气箱清灰压缩空气的喷吹有效性，气箱脉冲除尘器一般按照收尘气箱的位置排列错开清灰。以我厂水泥磨使用的6气箱气箱脉冲除尘器为例，除尘器各收尘气箱的清灰顺序如图1。
图1 除尘器各收尘气箱清灰顺序
1.2 确定各收尘气箱中提升阀与脉冲阀的工作时序
当气箱脉冲除尘器的某一收尘气箱开始清灰时，该气箱的提升阀在气缸的作用下关闭了该气箱的气路，将待清灰的收尘气箱从烟气流的过滤中离线出来。经过适当时间0.5秒的延迟，待本气箱的烟气路完全关闭后，通过设置在气箱顶部的脉冲阀向待清灰的收尘气箱内喷入0.1秒的高压压缩空气脉冲，压缩空气喷入该收尘气箱后在气箱箱体内迅速膨胀并涌入滤袋内部，使滤袋产生震动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来落入气箱下部的积灰斗中，再延迟一段时间0.5秒待粉尘沉降完成后，提升阀在气缸的作用下重新打开该收尘气箱的气路，使该收尘气箱又恢复过滤工作状态。
根据气箱脉冲袋式除尘器中各收尘气箱的清灰工作原理，在清灰过程中各收尘气箱的提升阀与脉冲阀工作时序如图2所示。
图2 提升阀和脉冲阀工作顺序
2 控制电路设计及控制程序编制
2.1 控制电路的设计
我厂水泥磨气箱脉冲袋式除尘器有6个收尘气箱，每个收尘气箱设置一个提升阀和一个脉冲阀。由于收尘风机作为独立设备在水泥磨自动控制系统中进行控制，因此，在设计自动清灰控制器中不再考虑对收尘风机的控制。
为达到与水泥磨PLC控制系统统一备品备件的目的，我们选用可编程控制器做为清灰控制器的自动控制部件，其输出信号经过中间继电器隔离后驱动除尘器的各收尘气箱提升阀、脉冲阀及卸灰装置，并通过开关量信号与水泥磨PLC自动控制系统进行联锁控制。
我们通过0S4、0S5、0S6三个开关的九种状态组合，可以选择由控制程序预置的九个清灰间隔时间之一作为当前的收尘气箱清灰间隔时间，分别是10秒；20秒；30秒；40秒；50秒；60秒；70秒；80秒；90秒。0S7为检测除尘器阻力的差压仪表辅助触点，当除尘器的滤袋透气性变差阻力增大时，触点0S7闭合，清灰控制器自动从通常的定时自动循环清灰工作状态转换至定阻快速循环清灰工作状态。当定阻快速清灰的清灰循环次数达到预定数后仍不能降低除尘器的工作阻力，通过PLC输出点输出滤袋堵塞报警信号。当除尘器清灰时，依靠各收尘气箱的提升阀状态对本气箱的脉冲阀控制电路进行选通，保证了只有当某气箱的提升阀工作时，该气箱的脉冲阀才能工作。考虑到除尘器在工作过程中会出现破袋等故障，为不影响生产并降低事故排放，我们设置了收尘气箱检修隔离措施。当除尘器在工作过程中某一收尘气箱出现破袋等故障需要检修时，在除尘器照常工作的情况下，将对应气箱的运行/封闭开关置封闭位置，可使该收尘气箱的提升阀关闭，切断了流经该气箱的烟气，从而使故障气箱从烟气过滤通道中离线出来，此时，其它各收尘气箱仍可以正常工作。由于检修隔离开关在使故障气箱的提升阀关闭的同时也切断了故障气箱的脉冲阀电源，因此，避免了压缩空气进入被封闭的故障气箱。这样就为在除尘器运行过程中进行在线维修、维护工作创造了条件，减少了设备故障停机次数并降低了故障运行的排放浓度。
2.2 控制程序编制要点
为便于控制程序的修改和移植，我们在控制程序的编制中采用结构化程序设计方法，将本控制器的控制程序分为卸灰装置驱动、收尘气箱清灰间隔时间选择、定阻快速清灰控制及滤袋堵塞报警、清灰脉冲生成、收尘气箱工作状态的控制五个相对独立的控制程序模块。
2.2.1 卸灰装置驱动
我厂水泥磨气箱脉冲袋式除尘器采用两台刚性分格轮卸灰，在除尘器运行中卸灰分格轮连续运转，其控制程序简单，限于本文篇幅不再介绍。如果采用重锤翻板阀自动卸灰，则不需要进行控制，本部分略去。
2.2.2 收尘气箱清灰间隔时间的选定
因除尘器在不同的工况条件下各收尘气箱的最佳清灰间隔时间不同，为避免改变生产工艺条件后需使用编程器并在停机状态下才能修改收尘气箱的清灰间隔时间，我们利用PLC的三个输入点进行不同状态组合，预设了九个清灰间隔时间，并可以在除尘器运行中进行选择。在选定的开关组合下，只有对应的一个内部时间继电器工作。当选定的时间继电器达到预定的清灰间隔时间时，通过内部辅助继电器输出清灰控制指令。每次清灰结束后，时间继电器复位并重新开始计时。
2.2.3 定阻快速清灰及滤袋堵塞报警
袋式除尘器在使用过程中滤袋的透气性会逐渐变差，除尘器的阻力随之增大。当除尘器的阻力达到设定值时，由检测除尘器进出口压力差的差压仪表向清灰控制器发出定阻快速清灰信号，此时，控制程序封锁定时清灰间隔时间选择电路，并以较短的清灰间隔时间对除尘器的各收尘气箱进行快速循环清灰(最短清灰间隔时间应大于压缩空气的气压恢复时间)，同时，快速清灰循环次数计数器开始计数。如果在达到计数器预置的快速清灰循环次数之前除尘器阻力下降，控制器自动恢复到定时循环清灰工作状态并复位快速清灰循环次数计数器。如果达到预定的快速清灰循环次数时除尘器阻力仍未下降，则可认为除尘器滤袋堵塞，通过PLC输出点驱动报警电路发出滤袋堵塞报警。
2.2.4 收尘气箱清灰脉冲的生成
根据收尘气箱中提升阀与脉冲阀的工作时序，我们采用三个内部时间继电器产生提升阀和脉冲阀所需的工作脉冲。其中，一个时间继电器用于提升阀工作时间计时，另一个时间继电器用于脉冲阀工作脉冲前沿相对于提升阀工作脉冲前沿的延时计时，第三个时间继电器用于脉冲阀工作时间计时。该清灰脉冲的产生受控于气箱清灰间隔时间控制电路。
2.2.5 收尘气箱工作状态的控制
当气箱清灰间隔时间控制电路发出清灰指令时，清灰脉冲生成电路相应生成了清灰所需的提升阀控制脉冲和脉冲阀控制脉冲。提升阀控制脉冲同时传送到所有收尘气箱的提升阀控制电路，为保证每次只对气箱脉冲除尘器的一个收尘气箱进行清灰，我们采用识别收尘气箱备妥状态标志的方法来控制各收尘气箱是否执行清灰工作，具体作法为:利用可编程控制器初始上电时的复位脉冲，对1号收尘气箱预置工作备妥标志，然后，每当某收尘气箱执行清灰工作时，用该气箱的提升阀工作脉冲对下一步准备清灰的收尘气箱预置工作备妥标志，同时复位包含本气箱在内的其它收尘气箱的状态标志，当清灰控制脉冲到来时，只有处于清灰备妥状态的收尘气箱才能执行清灰工作，从而实现了各收尘气箱按照预定的工作顺序依次自动循环清灰。
1)定时自动循环清灰与定阻快速循环清灰相结合，清灰控制器在工作中能根据除尘器的阻力自动转换工作方式；
2)设置了收尘气箱故障隔离措施，可以在除尘器工作过程中进行在线隔离检修；
3)各收尘气箱的脉冲阀共用一个PLC输出点控制，各脉冲阀是否工作依靠本气箱的提升阀状态进行选通，既节省了PLC的输出点资源，又可以有效地防止某收尘气箱提升阀未关闭时清灰压缩空气喷入该收尘气箱；
4)具有除尘器滤袋堵塞报警功能。
由于自动清灰控制器采用可编程控制器作为控制核心，它同采用常规继电器控制电路的自动清灰控制器相比节省了大量的中间继电器和时间继电器，因此，本控制器不仅体积小，控制线路简单，而且功能较齐全，可靠性大为提高，解决了采用继电器控制电路时所用元器件多，联锁控制线路复杂，设备故障率较高，维护、维修不便等问题。
1 自动清灰控制器工作方式的确定
1.1 除尘器结构对控制器的要求
气箱脉冲袋式除尘器从结构上看是一台由多个收尘气箱并联工作所构成的组合除尘器，由于多个收尘气箱共用一个积灰斗，为保证除尘器积灰斗出灰的均匀性及各收尘气箱清灰压缩空气的喷吹有效性，气箱脉冲除尘器一般按照收尘气箱的位置排列错开清灰。以我厂水泥磨使用的6气箱气箱脉冲除尘器为例，除尘器各收尘气箱的清灰顺序如图1。
图1 除尘器各收尘气箱清灰顺序
1.2 确定各收尘气箱中提升阀与脉冲阀的工作时序
当气箱脉冲除尘器的某一收尘气箱开始清灰时，该气箱的提升阀在气缸的作用下关闭了该气箱的气路，将待清灰的收尘气箱从烟气流的过滤中离线出来。经过适当时间0.5秒的延迟，待本气箱的烟气路完全关闭后，通过设置在气箱顶部的脉冲阀向待清灰的收尘气箱内喷入0.1秒的高压压缩空气脉冲，压缩空气喷入该收尘气箱后在气箱箱体内迅速膨胀并涌入滤袋内部，使滤袋产生震动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来落入气箱下部的积灰斗中，再延迟一段时间0.5秒待粉尘沉降完成后，提升阀在气缸的作用下重新打开该收尘气箱的气路，使该收尘气箱又恢复过滤工作状态。
根据气箱脉冲袋式除尘器中各收尘气箱的清灰工作原理，在清灰过程中各收尘气箱的提升阀与脉冲阀工作时序如图2所示。
图2 提升阀和脉冲阀工作顺序
2 控制电路设计及控制程序编制
2.1 控制电路的设计
我厂水泥磨气箱脉冲袋式除尘器有6个收尘气箱，每个收尘气箱设置一个提升阀和一个脉冲阀。由于收尘风机作为独立设备在水泥磨自动控制系统中进行控制，因此，在设计自动清灰控制器中不再考虑对收尘风机的控制。
为达到与水泥磨PLC控制系统统一备品备件的目的，我们选用可编程控制器做为清灰控制器的自动控制部件，其输出信号经过中间继电器隔离后驱动除尘器的各收尘气箱提升阀、脉冲阀及卸灰装置，并通过开关量信号与水泥磨PLC自动控制系统进行联锁控制。
我们通过0S4、0S5、0S6三个开关的九种状态组合，可以选择由控制程序预置的九个清灰间隔时间之一作为当前的收尘气箱清灰间隔时间，分别是10秒；20秒；30秒；40秒；50秒；60秒；70秒；80秒；90秒。0S7为检测除尘器阻力的差压仪表辅助触点，当除尘器的滤袋透气性变差阻力增大时，触点0S7闭合，清灰控制器自动从通常的定时自动循环清灰工作状态转换至定阻快速循环清灰工作状态。当定阻快速清灰的清灰循环次数达到预定数后仍不能降低除尘器的工作阻力，通过PLC输出点输出滤袋堵塞报警信号。当除尘器清灰时，依靠各收尘气箱的提升阀状态对本气箱的脉冲阀控制电路进行选通，保证了只有当某气箱的提升阀工作时，该气箱的脉冲阀才能工作。考虑到除尘器在工作过程中会出现破袋等故障，为不影响生产并降低事故排放，我们设置了收尘气箱检修隔离措施。当除尘器在工作过程中某一收尘气箱出现破袋等故障需要检修时，在除尘器照常工作的情况下，将对应气箱的运行/封闭开关置封闭位置，可使该收尘气箱的提升阀关闭，切断了流经该气箱的烟气，从而使故障气箱从烟气过滤通道中离线出来，此时，其它各收尘气箱仍可以正常工作。由于检修隔离开关在使故障气箱的提升阀关闭的同时也切断了故障气箱的脉冲阀电源，因此，避免了压缩空气进入被封闭的故障气箱。这样就为在除尘器运行过程中进行在线维修、维护工作创造了条件，减少了设备故障停机次数并降低了故障运行的排放浓度。
2.2 控制程序编制要点
为便于控制程序的修改和移植，我们在控制程序的编制中采用结构化程序设计方法，将本控制器的控制程序分为卸灰装置驱动、收尘气箱清灰间隔时间选择、定阻快速清灰控制及滤袋堵塞报警、清灰脉冲生成、收尘气箱工作状态的控制五个相对独立的控制程序模块。
2.2.1 卸灰装置驱动
我厂水泥磨气箱脉冲袋式除尘器采用两台刚性分格轮卸灰，在除尘器运行中卸灰分格轮连续运转，其控制程序简单，限于本文篇幅不再介绍。如果采用重锤翻板阀自动卸灰，则不需要进行控制，本部分略去。
2.2.2 收尘气箱清灰间隔时间的选定
因除尘器在不同的工况条件下各收尘气箱的最佳清灰间隔时间不同，为避免改变生产工艺条件后需使用编程器并在停机状态下才能修改收尘气箱的清灰间隔时间，我们利用PLC的三个输入点进行不同状态组合，预设了九个清灰间隔时间，并可以在除尘器运行中进行选择。在选定的开关组合下，只有对应的一个内部时间继电器工作。当选定的时间继电器达到预定的清灰间隔时间时，通过内部辅助继电器输出清灰控制指令。每次清灰结束后，时间继电器复位并重新开始计时。
2.2.3 定阻快速清灰及滤袋堵塞报警
袋式除尘器在使用过程中滤袋的透气性会逐渐变差，除尘器的阻力随之增大。当除尘器的阻力达到设定值时，由检测除尘器进出口压力差的差压仪表向清灰控制器发出定阻快速清灰信号，此时，控制程序封锁定时清灰间隔时间选择电路，并以较短的清灰间隔时间对除尘器的各收尘气箱进行快速循环清灰(最短清灰间隔时间应大于压缩空气的气压恢复时间)，同时，快速清灰循环次数计数器开始计数。如果在达到计数器预置的快速清灰循环次数之前除尘器阻力下降，控制器自动恢复到定时循环清灰工作状态并复位快速清灰循环次数计数器。如果达到预定的快速清灰循环次数时除尘器阻力仍未下降，则可认为除尘器滤袋堵塞，通过PLC输出点驱动报警电路发出滤袋堵塞报警。
2.2.4 收尘气箱清灰脉冲的生成
根据收尘气箱中提升阀与脉冲阀的工作时序，我们采用三个内部时间继电器产生提升阀和脉冲阀所需的工作脉冲。其中，一个时间继电器用于提升阀工作时间计时，另一个时间继电器用于脉冲阀工作脉冲前沿相对于提升阀工作脉冲前沿的延时计时，第三个时间继电器用于脉冲阀工作时间计时。该清灰脉冲的产生受控于气箱清灰间隔时间控制电路。
2.2.5 收尘气箱工作状态的控制
当气箱清灰间隔时间控制电路发出清灰指令时，清灰脉冲生成电路相应生成了清灰所需的提升阀控制脉冲和脉冲阀控制脉冲。提升阀控制脉冲同时传送到所有收尘气箱的提升阀控制电路，为保证每次只对气箱脉冲除尘器的一个收尘气箱进行清灰，我们采用识别收尘气箱备妥状态标志的方法来控制各收尘气箱是否执行清灰工作，具体作法为:利用可编程控制器初始上电时的复位脉冲，对1号收尘气箱预置工作备妥标志，然后，每当某收尘气箱执行清灰工作时，用该气箱的提升阀工作脉冲对下一步准备清灰的收尘气箱预置工作备妥标志，同时复位包含本气箱在内的其它收尘气箱的状态标志，当清灰控制脉冲到来时，只有处于清灰备妥状态的收尘气箱才能执行清灰工作，从而实现了各收尘气箱按照预定的工作顺序依次自动循环清灰。
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