PLC在收尘系统设备中的应用
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作者: 杜万泉
【摘要】收尘系统设备中的袋式收尘器已经广泛的为炼钢电炉、锅炉、电石炉、高炉煤气净化、煤粉制备和气力输送、沥青混凝土生产、碳黑、建材、耐火、化工、铝电解、铝锌冶炼等领域所采用。它的控制系统通常采用脉冲控制器进行控制,长期以来由于脉冲控制器存在较高的故障率,电气元件损坏频繁,线路故障较多,适应环境能力差,稳定性不高,更换频繁。随着科技的发展,现在已逐渐被稳定性好,适应能力强,故障率低的可编程控制器(PLC)所代替,本文仅通过工作中的事例进行探讨。
【关键词】 PLC 收尘系统
一、袋式除尘器工作原理
袋式除尘器主要由上箱体、中箱体、灰斗、卸灰系统、喷吹系统和控制系统等几部分组成,并采用下进气分室结构。含尘烟气由进风口经中箱体下部进入灰斗;部分较大的尘粒由于惯性碰撞、自然沉降等作用直接落入灰斗,其它尘粒随气流上升进入各个袋室。经滤袋过滤后,尘粒被阻留在滤袋外侧,净化后的气体由滤袋内部进入箱体,再通过提升阀、出风口排入大气。灰斗中的粉尘定时或连续由螺旋输送机及刚性叶轮卸料器卸出。随着过滤过程的不断进行,滤袋外侧所附积的粉尘不断增加,从而导致袋除尘器本身的阻力也逐渐升高。当阻力达到预先设定值时,清灰控制器发出信号,首先令一个袋室的提升阀关闭以切断该室的过滤气流,然后打开电磁脉冲阀,压缩空气由气源顺序经气包、脉冲阀、喷吹管上的喷嘴以极短的时间( 0.065～0.085秒)向滤袋喷射。压缩空气在箱内高速膨胀,使滤袋产生高频振动变形,再加上逆气流的作用,使滤袋外侧所附尘饼变形脱落。在充分考虑了粉尘的沉降时间(保证所脱落的粉尘能够有效落入灰斗)后,提升阀打开,此袋室滤袋恢复到过滤状态,而下一袋室则进入清灰状态,如此直到最后一袋室清灰完毕为一个周期。袋式除尘器是由多个独立的室组成的,清灰时各室按顺序分别进行,互不干扰,实现长期连续运行。上述清灰过程均由清灰控制器进行定时或定压自动控制。
二、袋式收尘器的动作流程
根据袋式收尘器的袋室的多少,本文选择了3室的收尘器,它的动作流程为:首先,1室提升阀的电门动作关闭时间10秒-----经3秒后电磁脉冲阀的电动作进行反吹风时间为4秒------4秒钟后电磁脉冲阀失电停止反吹风------10秒钟后提升阀失电打开,袋室恢复过滤状态。进入2室清灰状态。然后是3室,最后返回1室,如此循环下去。流程图如下
三、可编程控制器――PLC的优点
1、可靠性高 可编程控制器的平均无故障时间可达几十万小时,这是一个难以置信的数字,也就是说,一台可编程控制器可连续运行30多年不出故障,.一般来说,可编程控制系统中发生的故障大多是由传感器、执行器等外围部件所造成的。PLC是以集成电路为基本元件的电子设备,内部处理不依赖于接点,元件的使用寿命为半永久性。
2、编程方便 对一般电气线路,可采用梯形图编程,这种方式与实际电路原理图非常接近,即使是普通的工人,也能在较短时间内掌握。对于较复杂的控制系统,为简化程序,许多型号的可编程控制器都设置了步进顺控指令、流程图指令、功能指令等指令系统,大大加快了系统的开发速度。
3、对环境要求低 可编程控制器可在较大的温度、湿度变化范围内正常工作,抗震动,抗冲击力的性能好,对电源电压的稳定性要求较低,特别是抗电磁干扰能力强。因此可用于在较恶劣的工业环境中。与其他装置配置连接方便,可编程控制器与其他装置,配置的连接基本都是直接的。
4、使用和维护方便
(1)、硬件配置方便 PLC的硬件都是专门生产厂家按一定标准和规格生产的,所需硬件均可在市场上方便地买到。
(2)、安装方便 PLC内部各类等效继电器的接点使用不受次数限制,使用时只考虑输入、输出点个数即可,如型号为FX1S-30MR的PLC的输入和输出点数为30个。
(3)、PLC配备有许多监控提示信号,能够动态的监视控制程序的执行情况,检查出自身的故障,并随时显示给操作人员,为现场的调试和维护提供了方便。
(4)、设计施工周期短 使用PLC完成一项控制工程,在系统设计完成以后,现场施工和PLC程序设计可以同时进行,周期短,而且程序的调试和修改都很方便。
四、PLC选型
1、由于本文中选择的是袋式收尘器是3室的,其对PLC的输入和输出点的要求较少,要求控制部分体积小,成本低,故选用日本三菱公司生产的FX系列FX2N-32M主机,它具有输入点16点,输出点16点,内部主要有通用继电器500点(M0----M499),特殊辅助继电器256个(M8000----M8255)。
(1)PLC输入接口电路
(2)PLC输出接口电路
可编程控制器的输出有三种形式:一种是继电器输出,一种是晶闸管输出,一种是晶体管输出。
继电器输出型是利用继电器线圈与输出触点,将PLC内部电路与外部负载电路进行电气隔离。继电器型具有较大的输出电流,一般对电压为AC205V以下的电路驱动纯负载的能力为2A/点,晶闸管和晶体管型输出电流都较小。
(3)PLC对电源的基本要求是:
1)、能有效控制、消除电网电源带来的各种噪声。
2)、不会因电源发生故障而导致其他部分产生故障。
3)、能在较宽的电压波动范围内保持输出电压稳定。
4)、电源本身的功耗应尽可能低,以降低整机的温升。
5)、内部电源及PLC向外提供的电源与外部电源间应完全隔离。
6)、有较强的的自动保护功能。
2、I/O点分配表
五、脉冲控制的工艺要求:
1、能够实现无操作的自动启动实现喷、吹的自动循环
2、同样能够实现随时人工启动实现喷、吹的自动循环
3、脉冲控制的过程按照控制流程进行
六、按照工艺要求-----PLC接线图
七、编程及程序运行
根据收尘脉冲电磁阀工作的特点,对PLC进行编程。梯形图如下:
八、指令语表
九、程序运行
当PLC接通电源时,S20状态已由转移条件X0置位,则步进接点S20接通。按下启动按纽SB1,通用辅助继电器M0为ON,其辅助触头M0闭合,使辅助继电器M1动作,并通过其辅助触头M1自锁,M1动作的同时接通定时器T1和提升继电器Y0,定时器开始延时计时10秒,同时提升继电器动作提升阀关闭,提升继电器动作的同时接通定时器T2,定时器开始延时计时3秒,3秒钟后定时器延时触头动作闭合,接通辅助继电器M2,辅助触头M2自锁闭合,M2动作同时接通定时器T3和喷吹继电器Y1,定时器开始延时计时4秒,同时喷吹继电器Y1动作向滤带喷吹,4秒钟后定时器T3常闭触头断开,辅助继电器M2失电其常凯触头断开,喷吹继电器Y1失电停止喷吹。在3秒钟后定时继电器T1的常闭触头T1断开,使得辅助触头M1失电,其常开触头M1断开,使提升继电器Y0失电,提升阀门打开,同时由于T1的闭合,S21状态置位,步进节点S21接通,工作状态转移到下一个状态。同样依次循环由状态S21---S22---S20这样依次工作循环下去。
十、结束语
本文介绍了日本三菱公司生产的FX系列型号为FX2N-32M的PLC在收尘设备袋式除尘器上的应用,说明了除尘器的工作原理及工作流程,PLC的特点及注意事项,设计要求,程序设计方法,本文介绍的程序已在实际生产中获得了成功的应用。
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