基于PLC的靜電除塵控制系統(tǒng)設(shè)計超究極

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設(shè)計(論文)基于PLC的靜電除塵控制系統(tǒng)設(shè)計DESIGN OF CONTROL SYSTEM FOR ELECTROSTATIC PERECIPITATOR BASED ON PLC學(xué)生學(xué)號學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2013年6月10日徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)摘要高壓靜電除塵器是一種具有成熟的技術(shù)、簡單的結(jié)構(gòu)、維護的費用較低的工業(yè)凈化煙氣的設(shè)備，長久以來廣泛應(yīng)用于大氣污染治理行業(yè)中。靜電除塵振打控制系統(tǒng)本身具有時序控制的特點，恰好能夠較好的發(fā)揮出PLC的優(yōu)勢。所以，電除塵振打PLC控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)電除塵中。本文較為詳細的概述了可編程控制器PLC在靜電除

2、塵器中的應(yīng)用，設(shè)計將以靜電除塵器電極振打清灰PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計作為核心部分，以PLC為核心設(shè)計了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、梯形圖、I/O口接線圖以及就地操作箱原理圖，在電極振打除塵的同時又添加了一些比較的實用的功能，而且簡化了電路的結(jié)構(gòu)，使之變得更為靈活且方便控制。關(guān)鍵詞 PLC；靜電除塵；控制系統(tǒng)AbstractHigh voltage electrostatic precipitator is a purification equipment for industrial flue gas.It has been widely used in the air pollution control ind

3、ustry because of mature technology, simple structure and low maintenance cost. ESP rapping control system has the characteristic of timing control, it can give full play to the advantages of PLC. ESP rapping PLC control system has been widely applied in industrial electrostatic precipitator.This pap

4、er summarizes the application of programmable controller of PLC in electrostatic precipitator. A control system is designed with PLC. The system structure diagram, ladder diagram, I/O diagram and local operation box diagram are designed.At the same time, some more practical function are added, and t

5、he circuit structure is simplified to make the control become more flexible and convenient. Keywords PLC electrostatic precipitator control systemII徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)目 錄1緒論11.1課題研究的背景及意義11.1.1靜電除塵的背景11.1.2靜電除塵的意義11.2靜電除塵研究現(xiàn)狀11.3課題研究的主要內(nèi)容12 PLC的原理和電除塵清灰原理32.1PLC的原理32.1.1PLC的原理32.2靜電除塵振打清灰原理32.2.1靜電除塵器的結(jié)構(gòu)

6、32.2.2靜電除塵工作原理32.2.3氣體電離和電暈放電42.2.4塵粒的荷電43 PLC硬件設(shè)計63.1PLC的選擇63.1.1PLC靜電除塵基本原理63.1.2PLC的選擇確定63.1.3高壓供電控制系統(tǒng)原理框圖63.1.4元器件的選擇與型號73.2系統(tǒng)主電路圖設(shè)計83.2.1主電路圖設(shè)計83.2.2振打電動機的選型93.2.3就地操作箱設(shè)計93.3I/O分配和PLC接口電路設(shè)計103.3.1I/O分配103.3.2I/OPLC接口電路設(shè)計114 軟件設(shè)計134.1軟件設(shè)計流程圖134.2振打電動機的控制要求144.2.1振打控制作用分析144.2.2振打制度的選取原則144.2.3振打

7、工作時序圖144.2.4振打時序圖的繪制154.3振打控制程序設(shè)計164.3.1編程語言的選用164.3.2梯形圖165 MCGS組態(tài)仿真215.1MCGS概述215.1.1MCGS簡介215.1.2MCGS的特點215.2靜電除塵MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計215.2.1設(shè)計畫面215.2.2定義數(shù)據(jù)變量235.2.3動畫連接245.2.4模擬設(shè)備設(shè)置265.2.5編寫程序27致謝29參考文獻30附錄31附錄131附錄234381緒論1.1課題研究的背景及意義1.1.1靜電除塵的背景隨著人民的社會生活水平和環(huán)保意識的逐步提高，環(huán)境問題已成為全球關(guān)注的焦點。在過去的十年里，各個國家日益嚴格的環(huán)保法規(guī)，

8、排放標準的要求已經(jīng)變得更加成熟，促進全球環(huán)保產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展。靜電除塵器（Electrostatic Precipitator ，簡稱ESP)是大氣除塵的主要設(shè)備之一，ESP具有空氣污染控制方便，效率高，阻力低，能耗低，能處理高溫?zé)煔?，運行成本低，管理便利等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電氣，建設(shè)材料，冶煉，有色金屬，化工等工業(yè)領(lǐng)域1。1.1.2靜電除塵的意義中國是世界上最嚴重的空氣污染國家其中之一，因為我們的國家是基于煤炭為主要能源的國家，煙煤污染在我國情況很嚴重，特別是火電廠的環(huán)境污染問題尤其嚴重，所以，在我國ESP更加受到社會人們的更多關(guān)注。如果你想讓ESP保持穩(wěn)定運行而且使其使用壽命更長，那么ESP

9、的設(shè)計、制造、安裝、調(diào)試、運行管理和維護這些環(huán)節(jié)都必須做到合理且沒有差錯。其中一個或者多個環(huán)節(jié)的欠缺，勢必會對電除塵器的性能產(chǎn)生影響，所以，往往在實際使用中的電除塵器只是少數(shù)處在良好狀態(tài)，大多數(shù)都存在著或多或少的問題2。1.2靜電除塵研究現(xiàn)狀在很早的公元前，希臘人就已經(jīng)知道通過摩擦琥珀就能夠產(chǎn)生靜電吸引的效果，平方反比定律被人們尊為靜電學(xué)的科學(xué)基礎(chǔ)，這都是庫倫的功勞，這也就是ESP理論的源頭。1745年，富蘭克林開始研究尖端放電，他似乎是第一個研究的最尖端的放電，且是第一個用電除塵器成功回收了一直很難出去的硫酸霧。后來在他的學(xué)生的協(xié)助下，富蘭克林又取得了新的進展，為在冶金，水泥等行業(yè)廣泛的使用

10、電除塵技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。電除塵技術(shù)從20世紀20年代開始在其他行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。電除塵的工業(yè)在我國應(yīng)用始于20世紀30年代，在20世紀70年代，80年代初開始，國內(nèi)開始引進消化吸收國際先進技術(shù)和經(jīng)驗，并進行自主研發(fā)，獲得了快速發(fā)展。目前，中國已經(jīng)成為了世界上最大的制造和工程應(yīng)用除塵器國家，其中電除塵是在我國環(huán)保行業(yè)得到人們的青睞而且應(yīng)用最為顯著，我國已然成為了電除塵器應(yīng)用的主要國家之一4-6。1.3課題研究的主要內(nèi)容本文研究的主要內(nèi)容是基于PLC的靜電除塵控制系統(tǒng)設(shè)計，包括系統(tǒng)主電路的設(shè)計、PLC的I/O口分配、元器件選型與振打制度的選取等內(nèi)容。本文將以靜電除塵器電極振打清灰PLC控制系統(tǒng)的設(shè)

11、計作為核心部分，以PLC為核心設(shè)計了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、梯形圖、I/O口接線圖以及就地操作箱原理圖，在電極振打除塵的同時又添加了一些比較的實用的功能，而且簡化了電路的結(jié)構(gòu)，使之變得更為靈活且方便控制，只要通過改變輸入PLC的梯形圖，就可將每臺電機振打的時間進行設(shè)置。2 PLC的原理和電除塵清灰原理2.1PLC的原理2.1.1PLC的原理可編程控制器的英文名稱是Programmable Controller，早期簡稱PC，后來為了與個人計算機區(qū)分，在行業(yè)中多稱之為Programmable Logic Controller，即可編程邏輯控制器，簡稱PLC，而這種稱呼又與可編程控制器的起源及自身的特點有關(guān)。

12、PLC是一種專門的計算機工業(yè)控制,理論上,結(jié)合了計算機技術(shù)和繼電器-接觸器控制電路,具有很強的能力與工業(yè)控制對象的接口。由于PLC實質(zhì)上仍是一種適合工業(yè)控制微機，所以它的基本組成和結(jié)構(gòu)的特征一般PC:核心的中央處理器單元(CPU)的管理下,運行系統(tǒng)程序。接口的PLC和控制對象是由專用I/O組件,通常還需要配以特殊的電源和其他特殊功能模塊7-8。PLC用戶程序由多個指令組成，指令在存儲器中按照步序號順序排列。在沒有跳轉(zhuǎn)指令情況下，CPU從所述第一指令開始，一個接一個順序地執(zhí)行用戶程序，直到結(jié)束。2.2靜電除塵振打清灰原理2.2.1靜電除塵器的結(jié)構(gòu)圖2-1 靜電除塵器立體結(jié)構(gòu)圖在工業(yè)電除塵器中，被

13、廣泛采用的是臥式的板式電除塵器。它是由本體和供電源兩部分組成。靜電除塵器在通常情況下電場是分為六個區(qū)域的，那就是三個收塵區(qū)域與三個荷電區(qū)域，而且荷電區(qū)域始終在相應(yīng)的收塵區(qū)域之前。在第一荷電電場和第二荷電電場因為煙塵的濃度比較高而且粉塵相對較粗，陰極采用的是RS密芒刺線。這樣，RS密芒刺線與脈沖供電相結(jié)合，能夠出現(xiàn)很好的荷電效果。2.2.2靜電除塵工作原理靜電除塵器是利用直流高壓電產(chǎn)生的強電場使氣體電離，繼而會有電暈放電。煙氣到達電除塵器，粉塵經(jīng)過電場就會發(fā)生荷電，荷電粉塵因在電場力的作用下會向極板和極線上運動而且會吸附在極板和極線上，通過振打的方式來將粉塵分離出來，從而達到了除塵的目的。2.2

14、.3氣體電離和電暈放電因為有輻射摩擦等因素的存在，所以在空氣中會存在著少量的自由離子，僅僅憑著這些少量的自由離子是不能夠使空氣中含有的粉塵發(fā)生電離的。因此，要想通過靜電來達到除塵效果就必須要具備以下兩個條件:(1)電場必須能夠達到使粉塵產(chǎn)生荷電；(2)要有能夠使粉塵分離的電場。通常的靜電除塵器都有荷電電場跟電離電場。在電場作用下，自由離子會向兩極移動，電壓越高、電場強度也就越高，同時離子的運動速度就越快。因為離子在快速運動著所以能夠在兩極之間形成電流。開始時，空氣中的自由離子少，電流較少。電壓升高到一定數(shù)值后，放電極周圍的離子獲取了高能量、高速度，這些離子會去與中性原子進行撞擊，被撞擊的中性原

15、子則分解為正離子和負離子，我們稱之為空氣電離。空氣在發(fā)生電離之后，由于連帶反應(yīng)，在兩極之間運動的離子數(shù)將會不斷增加，具體變現(xiàn)是兩極間的電暈電流驟增，因而空氣自然而然成為了導(dǎo)體。放電極附近的空氣全都發(fā)生電離以后，在放電極周圍會看見一圈淡藍色光環(huán)，我們將此光環(huán)叫做電暈。因而，這放電的導(dǎo)線被叫做電暈極9-10。在距離電暈極比較遠的方位，電場強度越小，離子運動的速度也越小，因此那邊的空氣未發(fā)生電離。假如更進一步提高電壓，空氣電離范疇會慢慢擴展，最后，極間的空氣全部發(fā)生電離，我們將此叫做電場擊穿。電場擊穿的時候，會出現(xiàn)火花放電以及電路短路，電除塵器則會停止工作。為了確保電除塵器能夠正常運行，電暈范圍則不

16、該過大，通常應(yīng)局限在電暈極的附近。如果電場里的各個點的電場強度是不一樣的，那么稱此電場叫做不均勻電場。同理，電場里的各個點的電場強度都是一樣的電場稱做均勻電場。比如，兩塊平板所組成的電場就是均勻電場，在均勻電場中，只要某一處的空氣發(fā)生電離，極間空氣就會部電離，電除塵器就會發(fā)生擊穿。因而電除塵器中必須要設(shè)置有非均勻電場2。2.2.4塵粒的荷電在電暈線附近的幾毫米處便是電除塵器的電暈區(qū)，電暈區(qū)之外的地方叫做為電暈外區(qū)。電暈區(qū)里的空氣發(fā)生電離后，正離子會快速的向負極運動，唯有負離子方可進到電暈外區(qū)，向陽極運動。含塵空氣在通過電除塵器之時，因為電暈區(qū)的范圍很小，只會有極少的塵粒在電暈區(qū)能夠通過，獲得正

17、電荷，聚集于電暈極上。多數(shù)塵粒能過通過電暈外區(qū)，擁有負電荷，最后聚集于陽極板上，這就是我們將陽極板稱作集塵極的原由。 圖2-2 塵粒移動示意圖塵粒荷電作為電除塵過程中的第一步。在電除塵器中存在著兩種不一樣的荷電機理。一種為電場荷電。另一種為離子發(fā)生擴散現(xiàn)象而導(dǎo)致的塵粒荷電，稱作擴散荷電。在工業(yè)電除塵器中，一般將電場荷電作為主。3 PLC硬件設(shè)計3.1PLC的選擇PLC控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括PLC和輸入、輸出設(shè)備。完成系統(tǒng)的設(shè)計主要是指PLC的選型和程序設(shè)計。PLC選型的基本規(guī)則是：所選擇的PLC必須要達到系統(tǒng)控制所需求的標準。通常我們會從以下幾個方面等方面進行綜合考慮：（1）系統(tǒng)的功能（2）PLC

18、的硬件結(jié)構(gòu)（3）PLC的存儲容量（4）通信聯(lián)網(wǎng)功能3.1.1PLC靜電除塵基本原理在有靜電場的空間，在電場力的作用下空氣中的自由離子與電子會發(fā)生定向的移動，含粉塵的氣體在通過較強的靜電場時，空氣電離從而使塵粒荷電，并且在電場力的作用下使塵粒下沉并驟積在收塵板上。將塵粒從含塵氣體中分離出來的分離力直接作用在塵粒上，因此分離粒子所需要的能量較小的，且氣體在本體中運動所受阻力也較小，故電除塵器在運行時的能量消耗是比較低的。較強的靜電力對亞微米級的粒子也能夠產(chǎn)生顯著的驅(qū)動，除塵效果比較明顯11-12。3.1.2PLC的選擇確定在自動振打工作方式下，前面以說的6臺電動機均由PLC輸出控制，每臺電動機的故

19、障信號指示燈由PLC輸出控制，任意一臺電動機電路發(fā)生過載、缺相等故障時，由PLC控制報警器發(fā)出報警聲，所以一共需要13個輸出控制點。因為本設(shè)計要有1個系統(tǒng)啟動按鈕和1個系統(tǒng)停止按鈕，并且設(shè)有報警系統(tǒng)當然就必須要有1個報警解除按鈕，6臺電機的故障信號均要輸入PLC，因此輸入點一共有9個。同時考慮到留有適當?shù)挠嗔浚谑潜疚倪x取西門子的小型整體式S7-200系列的S7-CPU224（14點輸入/10點輸出）的PLC作為本文的主控芯片。擴展模塊選取的是EM223（4點DC24V輸入/4點繼電器輸出），最左側(cè)放的是主機單元（CPU224模塊），擴展模塊EM223用扁平電纜與主機單元相連。3.1.3高壓供

20、電控制系統(tǒng)原理框圖高壓供電控制系統(tǒng)原理框圖如圖3-1所示。圖3-1高壓供電控制系統(tǒng)原理框圖由圖3-1可見，采集電路所采集到的一次電壓、一次電流，二次電壓、二次電流，濁度等模擬量信號會通過PLC模擬量輸入模塊送進CPU；變壓器油溫、油位，偏勵磁等開關(guān)量信號通過PLC的數(shù)字量輸入信號處理回路送入CPU。PLC通過掃描將有序的讀入所有數(shù)據(jù)與輸入狀態(tài)，依據(jù)數(shù)據(jù)處理后產(chǎn)生的結(jié)果來發(fā)出兩路觸發(fā)脈沖，送往主回路的兩個可控硅的控制極從而觸發(fā)可控硅，通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角來控制升壓變壓器的一次側(cè)輸入電壓，從而控制輸送到電場的電場的電壓。同時，一方面要根據(jù)工作情況的改變，自動的調(diào)節(jié)除塵器的電壓，使收塵極和集電極之

21、間的電場強度達到較大，電離子數(shù)盡可能的多，越是逼近擊穿電壓，控制水平就會越高。另一方面，又要考慮不能使除塵器出現(xiàn)極板間電壓過分高的情況，避免使除塵器處于擊穿狀態(tài)，從而達到能夠防止電氣設(shè)備和本體受到損壞，并且能夠節(jié)約不必要的能耗的目的。3.1.4元器件的選擇與型號元器件的選型是根據(jù)電路的負載類型及容量來決定的。（1）考慮所選電動機的技術(shù)參數(shù)要求，根據(jù)總電流20.19A，按額定總電流的3倍容量選擇隔離開關(guān)QS的型號。選擇為HK8-380/220。（2）按額定電流的1.5倍選取熔斷器FU的型號為RC1A-380/220；（3）斷路器QF1-QF6所控制電機的最大額定電流為5.16A，于是選擇額定電流

22、為6A的斷路器，其型號為DZ47-63/2C 6A。（4）交流接觸器KM1-KM6均選用CJ20-100；（5）根據(jù)電動機的額定電流，熱繼電器FR選用JQX-13F-AC220。具體的元器件型號見圖表3-1。表3-1元器件與型號元件名稱符 號型號規(guī)格數(shù)量功 能隔離開關(guān)QSHK8-380/2201用于對電路的接通與斷開熔斷器FURC1A-380/2203對電路和設(shè)備的短路與過載保護電流表PA220V-3/6A3測量與監(jiān)控電路中的電流電壓表PV380/220V3測量與監(jiān)控電路中的電壓電流互感器TALQG-0.53對電流的測量斷路器QF1-QF6DZ47-63/2C 6A1用于電路的過載、短路或欠壓

23、保護、不頻繁通斷操作電路接觸器KM1-KM6CJ20-1006用于遠程頻繁控制，對電機啟動、停止進行切換熱繼電器FRJQX-13F-AC2206用于對電路的控制和保護三相異步電動機M3Y2-801-4，Y2-100L-46電路主負載，用于電極振打3.2系統(tǒng)主電路圖設(shè)計3.2.1主電路圖設(shè)計電除塵振打PLC控制系統(tǒng)的主電路就是各臺振打電動機的驅(qū)動保護電路。必要的保護措施，比如過載、短路保護，因此在電路中加入了短路器、熔斷器、熱繼電器。電除塵器陰極和陽極振打控制系統(tǒng)主電路圖如圖3-2所示。由圖3-2可見，為了測量電機所消耗的電量在電路中還運用了電流互感器，一次側(cè)為網(wǎng)側(cè)電流；二次側(cè)連接電度表，即串聯(lián)

24、電流表，并聯(lián)電壓表。當斷路器QF1QF6和隔離開關(guān)QS都處于閉合狀態(tài)時，交流接觸器KM1KM6分別對電機M1M6進行就地或遠程控制，如果KM1線圈得電，KM1主觸頭閉合，M1電機得電。FR1-FR6對各電動機起過流、斷相、過載保護作用，保證電路的正常工作。圖3-2電除塵器陰極與陽極振打控制系統(tǒng)主電路圖3.2.2振打電動機的選型本控制系統(tǒng)的主要負載是振打電動機，而電動機的型號及功率是根據(jù)電除塵振動機構(gòu)的要求來選取的。在選用電動機之前，要熟悉一些常用電動機的性能。在圖3-2中,（1）M1、M3、M5為陽極振打電動機，選用的是三相異步電動機Y2-100L-4，它的額定功率是2.2KW、額定轉(zhuǎn)速是14

25、30r/min、額定電流是5.16A、效率是80%、功率因數(shù)是0.81、堵轉(zhuǎn)電流是額定電流的7.0倍；（2）M2、M4、M6為陰極振打打電動機，選用三相異步電動機Y2-801-4，其額定功率為0.55KW、額定轉(zhuǎn)速為1390r/min、額定電流為1.57A，效率為71%、功率因數(shù)為0.75、堵轉(zhuǎn)電流是的5.2倍6。3.2.3就地操作箱設(shè)計電除塵器陰陽極振打控制除了用PLC實現(xiàn)自動控制外，有時還需要人工在現(xiàn)場操作振打機構(gòu)，以滿足設(shè)備調(diào)試或者人工振打清灰的需要，為此在工作現(xiàn)場設(shè)置了就地操作箱。圖3-3所示是第一電場陽極振打控制的完整電路，包含了單臺電動機的主回路和控制回路。圖3-3 就地操作箱(近

26、控/遠控)由圖3-3可見，其中，控制回路中QF11、SL1分別為單極斷路器和鑰匙開關(guān)，小型斷路器QF11的型號為DZ47-63/1C 6A，鑰匙開關(guān)SL1型號為LA39-02Y/a，這兩個開關(guān)串行連接，必須同時開啟才能使控制回路得電。陽極振打操作箱安裝在振打工作現(xiàn)場，操作箱上的選擇開關(guān)SA1是一個三位轉(zhuǎn)換開關(guān)，具體型號為LW6-3/B，可以在“就地”、“停止”、“遠控”3個位置中選擇。（1）如果SA1選擇“就地”位置，交流接觸器KM1線圈得電，主回路閉合，電動機得電開始工作。如果電動機M1在運行過程中處理電路故障，則QF1或者FR1動作，主回路馬上斷開，F(xiàn)R1的常閉觸點斷開，控制回路也就斷開，

27、交流接觸器的線圈失電，主回路斷開后，電動機馬上停止工作，保護電動機M1免受損壞。（2）如果SA1選擇“遠控”位置，交流接觸器KM1的線圈得電與否是由PLC控制的，PLC控制柜通常安裝在遠離振打現(xiàn)場的控制室中。在這情況下，PLC按照一定的時序關(guān)系對振打電機進行運行/停止控制，實現(xiàn)了整個電除塵器振打清灰的自動控制。當回路中出現(xiàn)短路、缺相、過載等故障時，QF1或者FR1同樣能起保護作用。（3）如果SA1選擇“停止”位置，則控制回路不能閉合，振打電機將一直處于停止狀態(tài)。3.3I/O分配和PLC接口電路設(shè)計3.3.1I/O分配用SB1作為電極振打的啟動按鈕，SB2為停止按鈕，為電鈴發(fā)出報警聲而停止的按鈕

28、為SB3，電機任一電機發(fā)生故障，如短路和過載時，能對電機起到保護作用的熱繼電器FR動合觸點運用到其中，分別為FR1-6，電鈴HA為聲-報警器；指示燈HL1-6為光-報警器，繼電器K1-6分別驅(qū)動6個電機，具體I/O端口分配如表3-2所示。表3-2 輸入輸出分配表輸入信號輸出信號名稱代號輸入點標號名稱代號輸出點標號電極振打啟動按鈕SB1I0.0電鈴HAQ0.0FR1常閉觸點QF1I0.1繼電器線圈1K1Q0.1FR2常閉觸點QF2I0.2繼電器線圈2K2Q0.2FR3常閉觸點QF3I0.3繼電器線圈3K3Q0.3FR4常閉觸點QF4I0.4繼電器線圈4K4Q0.4FR5常閉觸點QF5I0.5繼電

29、器線圈5K5Q0.5FR6常閉觸點QF6I0.6繼電器線圈6K6Q0.6電極振打停止按鈕SB2I0.7指示燈1HL1Q0.7電鈴?fù)Ｖ拱粹oSB3I1.0指示燈2-6HL2-6Q1.0-Q1.1/Q2.0-Q2.23.3.2I/OPLC接口電路設(shè)計根據(jù)控制要求，設(shè)計PLC接口電路如圖3-4所示。其中，“L1”、“N”為PLC的電源輸入端，分別接AC220V電源的火線和零線；“L+”、“M”為PLC的內(nèi)置DC24V輸出端；“1L”、“2L”、“3L”為主機單元輸出點的公共端，和AC220V電源的火線相連；“1M”、“2M” 為主機單元輸入點的公共端，和內(nèi)置DC24V電壓的負極相連?！癚0.1”“Q0

30、.3”“Q0.5”控制繼電器的觸點，分別用于與一、二、三電場的陽極振打控制箱相連；“Q0.2”、“Q0.4”、“Q0.6”控制繼電器的觸點，分別用于與一、二、三電場的陰極振打控制箱相連；“I0.0”用于接收系統(tǒng)啟動按鈕SB1的指令，“I0.7”用于接收系統(tǒng)停止按鈕SB2的指令，“I1.0”用于接收系統(tǒng)報警按鈕SB3的指令；“I0.1-I0.6”用于接收6臺振打電動機的故障信號；“Q0.7”、“Q1.0”、“Q1.1”、“Q2.0-Q2.2”為6臺電動機的故障指示燈控制端；“Q0.0” 為系統(tǒng)報警輸出端，當PLC接收到任意一臺電動機的故障信號輸入時，電鈴HA發(fā)出報警聲，同時與故障對應(yīng)的指示燈亮。

31、圖3-4 PLC接線圖-I/O硬件接口圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1軟件設(shè)計流程圖繪制軟件設(shè)計流程圖是為了方便在做軟件設(shè)計這部分時能夠有條理不慌亂的進行，而且能夠有計劃，有目標的進行軟件設(shè)計。流程圖見圖4-1所示。圖4-1軟件設(shè)計流程圖4.2振打電動機的控制要求4.2.1振打控制作用分析眾所周知，電除塵器通過施加在電暈極和收塵極之間的高電壓作用，使經(jīng)過其間的煙氣粉塵荷電并向收塵極板運動且黏附在收塵極上，達到將粉塵從煙氣中分離出來的目的。為了保證電除塵器穩(wěn)定、高效、可靠的運行，就要對收塵極板定期進行振打，使收塵極板上附著的粉塵層落入下部的灰斗中，并通過輸灰機構(gòu)輸送出去。除收塵極外，由于一部分正電荷粉塵

32、向電暈極遷移，并黏附在極線上，從而影響電暈線的放電性能，進而影響除塵效果，因此，也必須對電暈極系統(tǒng)進行振打，以保持其良好的放電特性。要想能夠高效的振打除塵就必須要求振打機構(gòu)在振打時對陽板極和陰極線有一定的振打加速度并且對不同粉塵的振打周期要合理選取。對于陽極，在粉塵集聚到適當厚度的情況下，利用振打沖擊力和一定厚度粉塵所產(chǎn)生的重力作用，使粉塵大片大片的掉落下來。如果振打的周期太長，粉塵聚集便會變得過厚，使陽極與陰極之間典雅降低，抑制隨后的粉塵捕集，而且對高比電阻粉塵容易產(chǎn)生反電暈，影響電除塵器的除塵效率；如果振打的周期太短，振打過于頻繁，不僅縮短振打機構(gòu)的使用壽命，而且容易產(chǎn)生二次揚塵，同樣不利

33、于高效除塵。對于陰極，它的積灰速度相對于陽極來說是較慢的，積灰量也是比較少，而且陰極振打清灰效果比陽極差，陰極振打時產(chǎn)生的二次揚塵也不像陽極振打那么嚴重7。因此，同一電場陰極振打時間比陽極要長，一天之內(nèi)的振打次數(shù)比陽極要少些。在多電場的除塵器中，前電場粉塵顆粒較粗，電極捕獲的粉塵量多，安排的振打次數(shù)也較多，越到后面的電場，粉塵顆粒越細，電極捕獲難度也較大，收集量較少，因而振打的次數(shù)相應(yīng)減少13-15。4.2.2振打制度的選取原則為保證已捕集到陽極板和陰極板線上的粉塵得到有效清除，電除塵器各電場陰陽極的振打周期和振打時間不能隨意設(shè)定，應(yīng)有一定的合理安排，即選取合理的振打制度。其選取原則歸納如下。

34、（1） 同一電場中，陰陽極振打不能同時進行，應(yīng)交錯振打。（2） 前后級電場陰極（或陽極）應(yīng)交錯振打。（3） 前級電場振打周期短，后級電場振打周期長。（4） 若不能滿足前后級交錯陰陽極交錯振打，則至少應(yīng)滿足同一通道交錯振打。（5） 設(shè)置有雙側(cè)振打的機構(gòu)，前后側(cè)不能同時振打。（6） 設(shè)置有振打槽板的電除塵器，其末級電場陽極振打與槽板振打不能同時進行。4.2.3振打工作時序圖時序圖（Sequence Diagram）是一種用來顯示對象之間關(guān)系的交互圖，并強調(diào)對象之間消息的時間順序，同時顯示了對象之間的交互。根據(jù)振打制度的選取原則，確定3個電場6臺振打電動機的控制時序如下。（1） 第一電場的陽極電動機

35、M1：先振打2.5min，然后停止振打7.5min，然后循環(huán)。（2） 第一電場的陰極電動機M2：先停止振打2.5min，然后振打2.5min，接著停止振打7.5min，然后循環(huán)。（3） 第二電場的陽極電動機M3：先停止振打2.5min，然后振打2.5min，接著停止振打17.5min，然后循環(huán)。（4） 第二電場的陰極電動機M4：先振打2.5min，然后停止振打17.5min，接著振打2.5min，然后循環(huán)。（5） 第三電場的陽極電動機M5：先振打2.5min，然后停止振打27.5min，接著振打2.5min，然后循環(huán)。（6） 第三電場的陰極電動機M6：先停止振打2.5min，然后振打2.5mi

36、n，接著停止振打27.5min，然后循環(huán)。（7） 要求同一電場的陰極和陽極電機不能同時振打，相鄰的電場陰極（或陽極）電機之間不能同時振打。任一電機發(fā)生故障時，發(fā)出聲音報警。4.2.4振打時序圖的繪制根據(jù)上述要求可以設(shè)計出振打電動機工作時序圖如圖4-2所示。其中，高電平標識電動機運行狀態(tài)，低電平表示電動機停止狀態(tài)。 圖4-2靜電除塵器電極振打電機運行時序圖由圖4-2可見，M2電機在振打周期出現(xiàn)了與電機M1同時振打的情況，這不符合設(shè)計要求的第（7）點，“同一電場陽、陰極不能同時振打”，所以在編程時應(yīng)注意到這一點。4.3振打控制程序設(shè)計4.3.1編程語言的選用根據(jù)設(shè)計要求本論文采用西門子PLC梯形圖

37、編程語言。它是由代表觸點、線圈和指令合的圖形符號來表達各種開關(guān)量邏輯控制的程序。4.3.2梯形圖圖4-3M1-M5電機控制梯形圖1. 第一陽極振打電動機M1的控制程序按下系統(tǒng)啟動按鈕SB1后，系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，電動機M1先運行2.5min，再停機7.5min 然后循環(huán)；按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)處于停機狀態(tài)。設(shè)計的電動機M1的控制程序見如上梯形圖。其中，用M10.0寄存系統(tǒng)工作狀態(tài)（1表示運行，0表示停止）；T40為起點定時器；CO為60min周期計數(shù)器；M10.1為起點校對脈沖。對6臺電動機實現(xiàn)嚴格的起點同步控制。2. 第一陰極振打電動機M2的控制程序當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，M2先停機2.5mi

38、n，再運行2.5min，再停機7.5min，再運行2.5min，然后循環(huán)，每隔60min進行同步校準一次，設(shè)計的電動機M2控制程序見如上梯形圖3. 第二陽極振打電動機M3的控制程序當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，M3先停機2.5min，再運行2.5min，再停機17.5min，再運行2.5min，然后循環(huán)，每隔60min進行同步校準一次，設(shè)計的電動機M3控制程序見上梯形圖。4. 第二陰極振打電動機M4控制程序當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，M4先運行2.5min，再停機17.5min，再運行2.5min，然后循環(huán)，每隔60min進行同步校對一次，設(shè)計的電動機M4控制程序見如上梯形圖。5. 第三陽極振打電動機M5的

39、控制程序當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，M5先運行2.5min，再停機27.5min，再運行2.5min，然后循環(huán)，每隔60min進行同步校準一次，設(shè)計的電動機M5控制程序見如上梯形圖。圖4-4M6電機控制梯形圖6. 第三陰極振打電動機M6的控制程序當系統(tǒng)處在運行狀態(tài)時，M6先停機2.5min，再運行2.5min，再停機27.5min，再運行2.5min，然后循環(huán)，每隔60min進行同步校準一次，設(shè)計的電動機M6控制程序見如上形圖。7. 故障報警處理程序在系統(tǒng)運行過程中，如果某臺電動機發(fā)生故障，則該電動機立即停止運行，對應(yīng)故障指示燈亮；如果故障解除，則該電動機自動恢復(fù)運行。當任意一臺電動機發(fā)生故障時，均

40、發(fā)出聲音報警信號，直至按下聲音解除按鈕SB3為止。故障發(fā)生時對電動機的處理，已經(jīng)在電動機控制程序中考慮了。故障報警處理程序見如下圖4-5梯形圖。圖4-5電機異常報警梯形圖5 MCGS組態(tài)仿真5.1 MCGS概述5.1.1 MCGS簡介MCGS(監(jiān)視和控制生成的系統(tǒng),一般監(jiān)控系統(tǒng))是一組計算機監(jiān)控系統(tǒng),快速生成和配置軟件。它可以運行在32位Windows平臺基于微軟,通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和處理、報警處理、動畫顯示、報表輸出和過程控制等多種方式解決用戶在實際工程問題,具有非常大的應(yīng)用程序領(lǐng)域的自動化。5.1.2 MCGS的特點MCGS軟件具有以下特點：（1）全中文、可視化和窗口配置開發(fā)接口,符合中國

41、的習(xí)慣和需求,真正的32位程序,可以運行在微軟Windows95 /ME/ 98 / NT / 2000和其他操作系統(tǒng)。大的標準圖形庫,完成繪圖工具,22種不同形式的漸進色填充功能和豐富的多媒體支持,允許您快速開發(fā)一組圖像、聲音、動畫等于整合多樣化,精致的圖片。（2）MCGS組態(tài)軟件不僅增加了運行環(huán)境支持圖形旋轉(zhuǎn)功能,讓你的作品更加生動,栩栩如生,和圖形在配置環(huán)境也可以在任意方向旋轉(zhuǎn),讓你輕松完成困難的圖形配置工作。（3）組件主要用于顯示靜態(tài)圖像、MCGS位圖的位圖組件不僅可以顯示位圖文件的標準Windows,也增加了功能,允許加載其他格式的圖片。（4）良好的包裝性（簡單易學(xué)，好用），功能MC

42、GS控制軟件可以完成所有打包在一個用戶友好的方式，用戶并不需要掌握很多編程語言技術(shù)（甚至無需編程技能），易學(xué)習(xí)班，基本的腳本語言，具有豐富的組件集，讓您可以輕松地開發(fā)出復(fù)雜的戰(zhàn)略的MCGS過程控制系統(tǒng)。（5）在工業(yè)部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，在各種不同的方式處理，這樣就可以在第一個字段條件得到第一手資料，可以產(chǎn)生強大的數(shù)據(jù)處理能力。5.2靜電除塵MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本文通過使用MCGS軟件設(shè)計靜電除塵監(jiān)控系統(tǒng)，制作動畫演示來達到模擬靜電除塵的效果。5.2.1設(shè)計畫面打開MCGS軟件建立一個新畫面如圖5-1所示，通過用戶窗口設(shè)置將窗口名稱設(shè)為靜電除塵監(jiān)控系統(tǒng)。圖5-1新建窗口本文中要使用到的圖形對象有:（1

43、）振打啟動按鈕（2）振打停止按鈕（3）M1-M6電機（4）6個指示燈（5）FR1-FR6常閉觸點（6）第-、二、三級電場和電機異常警報指示燈。從對象元庫中找到本文要使用的圖形對象，最后生成畫面如圖5-2所示。圖5-2靜電除塵監(jiān)控系統(tǒng)畫面5.2.2定義數(shù)據(jù)變量實時數(shù)據(jù)庫是MCGS工程的數(shù)據(jù)交換與數(shù)據(jù)處理的中心。數(shù)據(jù)變量是組成實時數(shù)據(jù)庫的基本單元，建立實時數(shù)據(jù)庫的過程也即就是定義數(shù)據(jù)變量的過程。定義數(shù)據(jù)變量的內(nèi)容主要包括：指定數(shù)據(jù)變量名稱、類型、初始值與數(shù)值范圍，確定和數(shù)據(jù)變量存盤所之相關(guān)的一些參數(shù)，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。分析5-2圖中各變量的名稱，在實時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對象屬性窗

44、口進行設(shè)置如圖5-3所示圖5-3變量名稱設(shè)置5.2.3動畫連接由圖形對象搭制所成的圖形界面是靜止的，因而就需要對這些圖形對象來進行動畫設(shè)計，真實的描述外界對象的狀態(tài)變化，達到過程實時監(jiān)控的目的。MCGS 來實現(xiàn)圖形動畫設(shè)計的主要方法就是將用戶窗口中圖形對象和實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象來建立相關(guān)性連接，并且設(shè)置相應(yīng)的動畫屬性。在系統(tǒng)運行的過程中，圖形對象的外觀和與狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對象的實時采集值驅(qū)動，從而來實現(xiàn)圖形的動畫效果。本文動畫組態(tài)屬性設(shè)置如圖5-4所示，標準按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置如圖5-5所示。圖5-4動畫組態(tài)屬性設(shè)置圖5-5標準按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置5.2.4模擬設(shè)備設(shè)置模擬設(shè)備是 MCGS 軟件根據(jù)

45、設(shè)置的參數(shù)產(chǎn)生一組模擬曲線的數(shù)據(jù)，提供給用戶調(diào)試工程使用。此構(gòu)件能夠產(chǎn)生標準的正弦波，方波，三角波，鋸齒波信號，且其幅值與周期都能夠任意設(shè)置。本文使用的是西門子S7-200PLC所以選擇模擬設(shè)備PLC設(shè)備中的西門子S7-200。設(shè)備屬性的設(shè)置如圖5-6,5-7所示。圖5-6設(shè)備屬性設(shè)置圖5-7設(shè)備屬性設(shè)置5.2.5編寫程序因本文設(shè)計的MCGS組態(tài)仿真需通過將PLC程序下載到西門子S7-200內(nèi)再將PLC與電腦相連接運行MCGS才能實現(xiàn)模擬動畫效果，所以除了編寫腳本程序話還需將原有的PLC程序進行改寫才能達到所期盼的動畫效果。程序相見附錄2。具體動畫演示需去實驗室進行演示。結(jié)論論文針對靜電除塵控

46、制系統(tǒng)做出較為完善的設(shè)計，基本能夠?qū)崿F(xiàn)靜電振打除塵的效果，基本能夠達到設(shè)計的初始期望和最終目的。能到達到指導(dǎo)老師的各項要求指標，能夠按照任務(wù)書中的振打制度實現(xiàn)按時振打演示，設(shè)計也較為合理。但是，論文中仍有些不足之處，論文設(shè)計的基于PLC的靜電除塵控制系統(tǒng)雖然在理論上是能夠基本上實現(xiàn)的，但是，此控制系統(tǒng)的真正實用性還暫且不知。另外，本論文經(jīng)過這些時日的撰寫，在某些知識或者原理的運用上可能存在的這樣那樣的不恰當。但本文設(shè)計的靜電除塵控制系統(tǒng)具有操作簡便，高效，低成本等顯著特點，同時本文在設(shè)計中還添加了就地操作箱以方便在特殊情況下由人工操作。雖然本次設(shè)計然存有不足支持，但我堅信通過我們不斷的學(xué)習(xí)和努

47、力能夠更好的完善靜電除塵控制系統(tǒng)的設(shè)計。致謝經(jīng)過多日的努力，本論文已初步完成。在此我衷心的感謝指導(dǎo)老師王仁麗老師的辛勤指導(dǎo)，從論文定稿到搜集資料查閱文章再到論文的基本完成都離不開王仁麗老師的熱心幫助和教導(dǎo)。同樣我要感謝班里的同學(xué)們是他們無私的幫助我才得以完成這篇論文。本次設(shè)計的過程不得不承認是比較辛苦曲折的，但也獲得了不小的收獲。在此我再次由衷的感謝幫助過我的同學(xué)們和電氣教研室的老師們。在整個設(shè)計中我學(xué)到了許多東西，提高了我工作的能力，更重要的是自己的自信心增強，我相信本次設(shè)計的經(jīng)歷會對我以后步入社會的生活有很大影響，甚至改變了我原有的一些不成熟的思想。在這里我還要特別感謝培育了我四年的母校，是它帶我走過了人生中最美好的時光。參考文獻1劉軍,石健將.靜電除塵電源的發(fā)展J.環(huán)境工程,2008,05:44-47.2鄭沛熙.靜電除塵振打系統(tǒng)的技術(shù)改進J.化工生產(chǎn)與技術(shù),2005,03:36-37.3王顯龍,何立波,賈明生,陳恩鑒.靜電除塵器的新應(yīng)用及其發(fā)展方向J.工業(yè)安全與環(huán)保,2003,11:3-6.4高飛燕.高壓靜電除