除尘器

PLC在脉冲布袋除尘器控制系统的应用

作者:广州新瑞环保    来源:www.xinruiep.com    发布时间:2019-02-21 17:12:35

引言

在钢铁的冶炼过程中,会产生大量的粉尘散入空气中,如不加以治理,不仅污染了环境,还对操作人员的健康造成威胁。因此对钢铁冶炼产生的粉尘进行治理受到高度重视。由于布袋除尘系统除尘效果好而被钢铁生产企业广泛采用,山东某钢铁公司铁水脱硫除尘系统采用的就是布袋除尘器。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,本文采用S7-200 PLC和文本显示器,利用改进了的矩阵控制电路为该除尘系统设计了一套价廉、可靠的控制系统。

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系统组成及主要功能

该铁水脱硫除尘系统主要由布袋除尘器本体、卸灰系统及风机、电动机及管道的温度、压力测量与故障报警等几部分构成,其中在布袋除尘器本体主要完成在线清灰控制,除尘器共分5个大室,10个小室,每室11只脉冲电磁阀,共计110只。

该铁水脱硫除尘控制系统的主要控制功能如下。

(1)清灰控制

控制方式:定时、差压、手动(检测调试时)三种

清灰周期数:1~5次可调

清灰周期间隔:0~3h可调

脉冲宽度:0.2~1s可调脉冲

间隔时间:1~10s可调

压差数显范围:0~5000Pa

压差清灰值设定范围:1500~3000Pa

清灰室号、阀号数字显示

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(2)卸灰控制

在除尘器5个大室的底部分别设置有1个灰斗,共5个灰斗,第1个灰斗设有上、下料位计,第2~5个灰斗仅设下料位计。当灰斗灰满时,上料位计发出信号,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1#~5#灰斗顺序依次卸灰。

控制方式:自动/手动

(3)温度与压力检测

系统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、风机进口烟气负压、布袋除尘器进出口压差,温度与压力值均进入PLC控制系统,完成对布袋除尘器的控制与保护报警。

(4)风机入口多叶调节阀控制

多叶调节阀电动执行机构受PLC控制,风机起动前多叶调节阀关闭,风机起动60s后多叶调节阀开起风机关闭后,多叶调节阀自动关闭。多叶调节阀开度0~90°范围可调,调节阀开度检测输出4~20mA电流信号。

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系统硬件配置

根据前面分析可知,该系统若采用常规控制方法:工作参数的设置与显示利用拨码开关和数字显示器通过译码法与PLC连接来实现,每只脉冲电磁阀均单独用一路输入/输出点控制,则输入/输出点数需300多路。小型由于受输入/输出点数的限制而无法完成控制。采用大中型PLC进行控制,则会使整个系统的控制线路复杂,造价昂贵。

根据布袋除尘器的工作特点:110只脉冲电磁阀每次只有1只工作,将110只脉冲电磁阀按室位分成组,每组11只,可采用10行、11列的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21路。布袋除尘器控制系统工作参数设置和显示,用TD200文本显示器来解决,使得系统所需的输入/输出点数大为减少。

本系统硬件选用SIEMENS公司S7-200(CPU224)及配套模块EM223和EM231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是目前小型中最具代表性的一种,它软硬件资源丰富、通信功能强大,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。布袋除尘器控制系统通过TD200设定清灰周期数/间隔、脉冲宽度/间隔及多叶调节阀的开度等。

正常情况下,TD200显示清灰室位、阀号、多叶调节阀的开度,操作人员可通过触摸键观测其他参数,一定时间后,系统自动回到正常显示位置报警时,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。控制系统硬件组成如图1所示。

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另外,风机轴承、电动机轴承/定子、冷却水、烟气等的温度、压力检测与显示通过数显调节仪来实现,数显调节仪输出的报警信号进入PLC,进行系统的联锁控制与保护报警。

布袋除尘器控制系统采用了上述硬件配置后,完全满足了控制要求,同时简化了控制电路,提高了其可靠性,降低了成本。在控制电路设计过程中需着重注意的是脉冲电磁阀的矩阵控制电路,必须对传统的矩阵控制电路加以改进才能用于此系统中的脉冲电磁阀的控制。

脉冲电磁阀矩阵控制电路

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一般采用直流24V驱动,因此需在每只脉冲电磁阀线圈两端并接续流二极管1N4007,以防止脉冲阀线圈断电瞬间产生瞬时高压对其他设备产生破坏。不难分析出,若直接采用传统的矩阵控制电路对脉冲电磁阀进行控制,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,即使不产生误动作也白白消耗了电能,汇集成较大的电流冲击继电器触点,缩短了继电器和脉冲阀的寿命。因此对传统的矩阵控制电路加以改进,改进方法为在每只脉冲电磁阀线圈电路中串入1只二极管1N4007(D111~D220),如图2所示,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。但这种处理使得脉冲电磁阀回路接线变得复杂,为简化接线提高其工作可靠性,将这两类二极管电路做成印制电路板,二极管直接焊接在电路板上,脉冲电磁阀线圈从焊接在电路板上的接线端子接线。

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一般PLC都有丰富的编程指令,利用PLC的计数、移位、置/复位、条件判断及跳转等指令可实现对整个不带的除尘器系统的程序控制。

结束语

采用S7-200 PLC加廉价的TD200中文文本显示器,利用改进了的矩阵控制电路,实现了对布袋除尘器的控制,简化了控制线路,降低了成本,提高了可靠性。该控制系统已成功应用于山东某钢铁公司的铁水脱硫布袋除尘系统中,实际运行结果表明,该系统功能完善,可靠性高,使用方便,价格便宜。文中介绍的改进了的矩阵控制电路还可推广至其他控制系统中,可有效解决PLC输入/输出点数不够的问题。

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