plc在鍋爐除塵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘 要 隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)是世界上使用燃煤鍋爐數(shù)量最多的國(guó)家，燃煤鍋爐是大氣環(huán)境最主要的污染源，燃煤鍋爐排放出大量的粉塵。近幾年，布袋除塵系統(tǒng)大量應(yīng)用于鍋爐煙氣除塵，具有清灰技術(shù)先進(jìn)、氣布比高、處理風(fēng)量大、占地面積小、凈化效率高、工作可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修量小等特點(diǎn)。 由于煤處理系統(tǒng)環(huán)境惡劣過(guò)程復(fù)雜，如果僅僅通過(guò)手動(dòng)控制方式，將會(huì)導(dǎo)致難以控制，污染環(huán)境等難以預(yù)料的問(wèn)題。本文完成了基于歐姆龍CJ2M系列CPU33布袋除塵可編程控制系統(tǒng)，采用定壓自動(dòng)控制和根據(jù)實(shí)際定壓噴吹經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)噴吹周期的定時(shí)自動(dòng)控制，利用歐姆龍CX-Programmer設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)，完成了有

2、關(guān)模擬量信號(hào)的處理與控制，并在上位機(jī)中顯示起?？刂疲瑓?shù)設(shè)定，報(bào)警聯(lián)動(dòng)，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。本文實(shí)現(xiàn)了鍋爐除塵控制系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì)，并給出了詳細(xì)的主電路和控制電路，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用。投入使用后，達(dá)到了良好的除塵效果。 本文通過(guò)對(duì)歐姆龍CJ2M系列CPU33布袋除塵可編程控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了除塵系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的安全工作，除塵效果良好，不僅可以減少大量的人力和物力，提高設(shè)備和裝置自動(dòng)化水平，對(duì)于我國(guó)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)，具有較廣闊的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：布袋除塵；自動(dòng)控制；觸摸屏；歐姆龍PLCApplication of PLC Boiler Dust SystemAbstractA

3、s Chinese economy developing, our country is the largest number of turtles countries use coal-fired boilers in the world, coal-fired boilers are the most important sources of atmosphere environment, coal-fired boilers emit a lot of dust. In recent years, bag filter system widely used in the boiler f

4、lue gas dust removal, with advanced cleaning technology, air cloth ratio, handling large amount of wind, small footprint, high purification efficiency, reliable operation, simple structure, small amount of maintenance, etc. .In the Coal handling systems, It is difficult to control in harsh environme

5、nt. If we control the system through the manual mode, it is difficult to predict the problem will be appear. This article describes the application of Omron CJ2M series CPU33 bag filter system, using constant pressure automatic control and automatic control based on the actual timing of the blowing

6、experience constant pressure injection cycle setting, the use of programming software CX-Programmer designed mainly to complete analog signal processing. And displayed on the PC in the start-stop control, parameter setting, alarm linkage, historical data query functions. Hardware and software contro

7、l system design, and a detailed explanation of the control scheme. The whole system is safe and reliable, economical and practical.Achieve a good effect of dust when Put into use.Through the study of the dust removal system, developed PLC well in the boiler-based dust removal system to achieve a saf

8、e working long and can reduce the amount of human and material resources to promote environmental protection, but also can improve the production level of automation, which has great practical significance and value.Keywords: Dust bag; Automatic control; Touch screen; Omron PLC目 錄第一章 緒論11.1 論文選題背景及研

9、究意義11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 論文研究的主要內(nèi)容5第二章 方案論證62.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求62.2 鍋爐除塵過(guò)程簡(jiǎn)介62.3 PLC簡(jiǎn)介92.3.1 PLC工作原理102.3.2 PLC的特點(diǎn)112.4 PLC選擇論證122.4.1 PLC、繼電器和單片機(jī)的論證122.4.2 PLC型號(hào)的選定142.5 傳感器選擇論證16第三章 硬件電路設(shè)計(jì)203.1 主回路設(shè)計(jì)203.1.1 220V供電分配203.1.2 24V供電分配213.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)223.3主機(jī)型號(hào)選擇和模塊擴(kuò)展223.4系統(tǒng)保護(hù)功能設(shè)計(jì)233.5控制邏輯的設(shè)計(jì)233.6 矩陣鍵盤(pán)的設(shè)計(jì)26第四章 軟件設(shè)計(jì)284.1

10、主程序設(shè)計(jì)284.1.1噴吹程序設(shè)計(jì)294.1.2卸灰程序設(shè)計(jì)304.1.3輸灰程序設(shè)計(jì)304.2 觸摸屏設(shè)計(jì)314.3 系統(tǒng)通訊與調(diào)試324.3.1 程序與PLC通訊設(shè)置（ControlStar）324.3.2 OMRON觸摸屏設(shè)置32總 結(jié)34致 謝35參 考 文 獻(xiàn)36附錄1：程序清單38附錄2：系統(tǒng)原理圖50IV第一章 緒論1.1 論文選題背景及研究意義一、論文選題背景粉塵作為對(duì)人體健康及大氣環(huán)境污染的重要有害物，越來(lái)越為人們所重視，因而世界各國(guó)也采取了相應(yīng)的限制措施，其中之一是制定嚴(yán)格的法律、法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)。 在美國(guó)，1963年頒布了潔凈空氣法（Clean Air Act）以后，于197

11、0年、1975年、1977年多次修訂，1990年修訂和補(bǔ)充的潔凈空氣法經(jīng)國(guó)會(huì)通過(guò)后成為一部目前國(guó)際上最為嚴(yán)格和詳盡的法規(guī)。它的主要內(nèi)容包括確定有害空氣污染物的種類，并將全國(guó)劃分成達(dá)標(biāo)區(qū)，未達(dá)標(biāo)區(qū)（隨污染物不同而不同），對(duì)后者限期達(dá)標(biāo)，同時(shí)實(shí)行排放許可證制度，此外還有關(guān)于汽車(chē)排放、酸雨和臭氧層保護(hù)等有關(guān)條款。 在標(biāo)準(zhǔn)方面，美國(guó)制定了國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（NAAQS）,國(guó)家有害污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（NE-SNAPS）以及新污染源性能標(biāo)準(zhǔn)（NSPS）等，這些標(biāo)準(zhǔn)控制了污染物排放，而且愈來(lái)愈趨于嚴(yán)格，例如對(duì)電站，本世紀(jì)初美國(guó)的排放標(biāo)準(zhǔn)是0. 6lb/106Btu. 1971年的NSPS規(guī)定為0.116/10

12、6Btu，而1978年的NSPS進(jìn)一步降低到0. 031b/Btu，僅為本世紀(jì)初的1/20。 在德國(guó)，規(guī)定各種工業(yè)污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)為50mg/m3，不久前公布的17B1mSchV標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定日平均濃度為l0mg/m3,1/2小時(shí)的平均濃度為30mg/m3。 由于采用了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，德國(guó)粉塵排放量自60年代以來(lái)逐步降低，三十年來(lái)約降低了65%，并有進(jìn)一步的降低趨勢(shì)，而環(huán)境中總懸浮物（TSP）濃度也降低了約65%。 日本對(duì)于通常的燃煤電廠煙氣凈化系統(tǒng)要求其出口粉塵排放濃度小于30mg/Nm3，而在大城市附近的燃煤電廠，其要求與燃油電廠相似，要求低于10mg/Nm3。 從以上可以看出，依照發(fā)達(dá)國(guó)家的

13、排放標(biāo)準(zhǔn)，煙囪上已經(jīng)看不見(jiàn)煙塵。 我國(guó)自1973年第一次公布13種物質(zhì)的試行排放標(biāo)準(zhǔn)以來(lái)，各個(gè)工業(yè)部門(mén)都相繼制定了本行業(yè)的粉塵排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，工業(yè)鍋爐的排放標(biāo)準(zhǔn)是按照大氣環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的一、二、三類地區(qū)來(lái)確定的，1983年的標(biāo)準(zhǔn)（GB3841- 83）分別為200, 400, 600mg/Nm3, 1992年公布的標(biāo)準(zhǔn)（GB13271一91）對(duì)于1992年8月1日前安裝的分別為200, 300, 400mg/Nm3，而8月1日以后安裝的則分別為100,250, 350mg/Nm3，同時(shí)對(duì)SO2的排放濃度也提出了要求。顯然要達(dá)到新標(biāo)準(zhǔn)就需要采用更高效率的除塵設(shè)備。本課題深入到本省梅河口市阜康熱電有限責(zé)

14、任公司鍋爐煙氣除塵工程進(jìn)行實(shí)地參觀，調(diào)研。掌握當(dāng)前企業(yè)生產(chǎn)和管理現(xiàn)狀，有關(guān)生產(chǎn)設(shè)備，工藝流程，技術(shù)要求及需要解決的技術(shù)難題。二、論文選題的意義細(xì)小的粉塵對(duì)人體危害較粗顆粒為大，因此從70年代以來(lái)各國(guó)都著重于研究微細(xì)粉塵（通常稱為微粒）的控制技術(shù)，并提出了許多相應(yīng)的技術(shù)措施。在美國(guó)1992年潔凈空氣法中明確提出對(duì)小于lO微米的粉塵（PM10）進(jìn)行分類。其達(dá)標(biāo)區(qū)與非達(dá)標(biāo)區(qū)是按PM10劃分的。在非達(dá)標(biāo)區(qū)內(nèi)，中等程度的要求在1994年底前達(dá)標(biāo)，再嚴(yán)重的要求在2001年底達(dá)標(biāo)。 毒性粉塵對(duì)人體危害最大，1990年前NESHAPS僅對(duì)7種有毒污物染規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)，其中包括:汞、被、石棉、砷等。但在1990的潔

15、凈空氣法中提出了189種有毒污染物（其中許多是固態(tài)粉塵），涉及到許多工業(yè)部門(mén)，例如燃煤鍋爐的排放物中就有37種之多。1988年美國(guó)這些有毒污染物排放的總量超過(guò)24億磅。 目前對(duì)這些毒物尚未制定標(biāo)準(zhǔn)，潔凈空氣法要求分期分批在10年內(nèi)完成對(duì)這些毒物的標(biāo)準(zhǔn)制定工作，而在未制定前要求降低90%，對(duì)粉塵要求降低96% 。 德國(guó)對(duì)某些毒物制定了標(biāo)準(zhǔn)，1986年的TA一Lnft標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定第I級(jí)的毒物:Hg, Cd,Ti的總量要小于0.2mg/m3，第I級(jí)Ag,Co, Ni, Se, T。的總量要小于1. Omg/m3，第.級(jí)Pb, Sb, Cr,Co,Cu,Mn,V,Sn的總量要小于5mg/m3，但

16、是新近頒布的標(biāo)準(zhǔn)17BLmSch V有所提高，規(guī)定Cd,Ti總量小于0. 05mg/m3；Sb,As,小于0. 5mg/m3，并且對(duì)DioXius及呋喃的總量規(guī)定為0. OOOOOO1mg/m3。 我國(guó)是世界上使用燃煤鍋爐數(shù)量最多的國(guó)家，燃煤鍋爐是大氣環(huán)境最主要的污染源，燃煤鍋爐排放出大量的粉塵。其中30是PMl0(直徑在10 p-m)以下的“可吸入粉塵”，這些粉塵懸浮在大氣中，嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量。尤其是其中PM25(直徑存25姍)以下的超細(xì)粉塵，對(duì)人類健康危害極大。有效治理燃煤鍋爐煙氣粉塵污染是提高我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量和人類健康水平的關(guān)鍵。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀據(jù)美國(guó)R. W. Meilvai

17、ne報(bào)道，2004年全世界的電除塵器及袋式除塵器的市場(chǎng)如表1-1所示。表1-1 2004年除塵器市場(chǎng)美國(guó)歐洲/非洲亞洲總計(jì)電除塵器60060012002400袋式除塵器8007007002200合計(jì)1400130019004600這兩類除塵器的銷(xiāo)售總和為46億美元。兩者的市場(chǎng)相差不大。但是電除塵器在亞洲的市場(chǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于美國(guó)和歐洲，而袋式除塵器則在美國(guó)占首位。 美國(guó)1993年粉塵控制設(shè)備的市場(chǎng)為1.53X 109，美元略高于氣體處理設(shè)備1.456X109美元，其中的一個(gè)原因是電廠的煙氣脫硫設(shè)備減少。在空氣污染控制設(shè)備中，電站占第一位，其次是化工，造紙占第3位，石油精煉占第4位，再其次是冶金、水泥、

18、礦山等。本文是梅河口市阜康熱電有限責(zé)任公司鍋爐煙氣除塵工程，所以選擇袋式除塵有其顯著的優(yōu)勢(shì)。 我國(guó)的工業(yè)除塵設(shè)備自80年代以來(lái)也得到很大發(fā)展，全國(guó)生產(chǎn)各類除塵設(shè)備的制造廠約900多家，發(fā)展較快的是電除塵器和袋式除塵器。以電除塵器為例，70年代我們只有1-2個(gè)廠生產(chǎn)電除塵器，而目前電除塵器的生產(chǎn)廠已達(dá)136個(gè)，其中年產(chǎn)值超干萬(wàn)元的20多家。全行業(yè)產(chǎn)值近10億元。到1992年為止已制造電除塵器2800余臺(tái)，特別在電力工業(yè)中1979年全國(guó)僅18臺(tái)電除塵器，占火電廠鍋爐容量的4.8%,而到1989年10年間發(fā)展到165臺(tái)，占29. 96 0 0，目前在200MW及以上的大型發(fā)電機(jī)組已經(jīng)全部采用高效電除

19、塵器。 1. 袋式除塵器 袋式除塵器是目前應(yīng)用非常廣泛的一種高效除塵器，國(guó)內(nèi)外都非常重視。因而近年來(lái)得到很快發(fā)展。 濾料是袋式除塵器的核心，除塵器的效率、阻力以至于壽命都取決于濾料。我國(guó)目前主要采用的濾料有:耐溫130以下的聚酷類濾布:滌淪“208”絨布、“729”筒形聚酷平布、滌綸針刺氈等。耐溫220以下的合成纖維濾布:其主要纖維有諾美克斯（NOMEX）、芳楓綸、聚惡二哩，可以作成機(jī)織平布，也可作成針刺氈。耐溫260以下的玻纖布，通常都經(jīng)過(guò)“硅油一石墨一聚四氟乙烯”處理。此外，最近研制成玻纖針刺氈和玻纖膨體紗。 但是國(guó)內(nèi)濾料品種少，還不能滿足袋式除塵器日益發(fā)展的需要，例如在鍋爐煙氣除塵中，還

20、缺乏適當(dāng)?shù)臑V料，以致袋式除塵器失去了很大的應(yīng)用場(chǎng)合。國(guó)外濾料的品種很多，可以滿足各種不同的需要（如溫度、耐酸、堿性等），其中值得注意的有以下幾種。 聚丙烯酸纖維（Dralon一T），耐溫135，具有良好的性能，特別在耐酸方面優(yōu)于聚醋和諾美克斯，是鍋爐煙氣除塵最為理想的濾料，澳大利亞新南威爾斯州煤的含硫低，飛灰的比電阻高，目前已將該州的電廠原有的電除塵器改為袋式除塵器，其主要采用的濾料就是Dralon-T。 Ryton（賴登）和P一84濾料。這兩種濾料耐溫較高，分別達(dá)190和2600C，并具有良好的效率、阻力特性和耐酸的性能，可以用于鍋爐煙氣凈化，但其造價(jià)要比Dralon一T高。 聚四氟乙烯（T

21、eflon）濾料，性能很好，但由于造價(jià)高而未廣泛應(yīng)用。 玻纖濾料。國(guó)外在玻纖濾料方面著重于濾料的處理技術(shù)。除了硅油、石墨、聚四氟乙烯（SGT）處理外，還有防酸處理方法、TeflonB處理方法，特別是近年來(lái)提出的Blue-Max-CRF/70處理方法對(duì)玻纖濾料性能有了明顯的改善。由于這些處理方法的發(fā)展，使玻纖濾料的應(yīng)用范圍大為擴(kuò)大，在美國(guó)的鍋爐煙氣凈化中，主要是采用經(jīng)過(guò)這些方法處理的玻纖濾料。 用玻璃纖維作成的針刺氈，除有良好的耐溫性能外，還有足夠的強(qiáng)度，可用于脈沖袋式除塵器，例如美國(guó)Huyglas就是用超細(xì)玻璃纖維做成的針刺氈。我國(guó)建材研究院于1990年研制成功了玻纖針刺氈，并在脈沖袋式除塵器

22、上采用。 GORE一TEX濾料。這是一種薄膜濾料，即由一層很薄的、極光滑、多微孔的膨體聚四氟乙烯薄膜表面層和底布粘結(jié)而成，根據(jù)其耐溫的要求，底布可以采用絳綸氈諾梅克斯氈、玻纖氈或織布。底布只起支撐薄膜和增大強(qiáng)度的作用。由于薄膜上的微孔非常細(xì)，其除塵效率可達(dá)99.999%以上。采用GORE-TEX濾料，其排放濃度很低，可以將含塵空氣經(jīng)除塵后送回車(chē)間，實(shí)現(xiàn)空氣再循環(huán)。這對(duì)節(jié)約能源具有重要意義。我國(guó)已有引進(jìn)的GORE-TEX濾料，在天津某電鍍廠拋光車(chē)間應(yīng)用，出口粉塵濃度僅0.054mg/m3，空氣循環(huán)使用，節(jié)省了大量補(bǔ)風(fēng)熱能。 抗靜電濾料。在一些有爆炸可能的除塵系統(tǒng)（如煤粉系統(tǒng)），袋式除塵器經(jīng)常會(huì)發(fā)

23、生爆炸和燃燒。關(guān)鍵是濾料。采用防靜電濾料可以預(yù)防爆炸和燃燒。冀東水泥廠引進(jìn)日本的抗靜電濾料是聚酷針刺氈，在基布中間隔22-23mm，均布一條導(dǎo)電纖維。導(dǎo)電纖維的材質(zhì)也是聚酷纖維，但在其表面上涂有金屬元素層（主體為鐵元素，另外有少量鎳、鉻、鑰、鉆、錳等元素），纖維直徑0.142mm，電阻0.1X10一3 。 我國(guó)生產(chǎn)的抗靜電濾料，其結(jié)構(gòu)為聚酷針刺氈，基布中間隔8一12mm均布抗靜電纖維，后者有三種形式:尼龍66抗靜電纖維，滌綸導(dǎo)電纖維、睛綸導(dǎo)電纖維。 冀東水泥廠采用日本和國(guó)產(chǎn)的抗靜電濾料均可達(dá)到防止袋式除塵器爆炸和燃燒的目的。 2. 電除塵器 電除塵器作為高效除塵設(shè)備在世界各國(guó)都得到廣

24、泛的重視。我國(guó)60年代開(kāi)始開(kāi)展電除塵器的研究，80年代中期以后結(jié)合引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，促使電除塵器得到特別迅速的發(fā)展，數(shù)量急劇增加，目前已廣泛用于電力、冶金、水泥、化工等行業(yè)中。特別是通過(guò)“七五”科研攻關(guān)，我國(guó)在電除塵技術(shù)、理論、結(jié)構(gòu)、供電等方面也有很大進(jìn)展。 電除塵技術(shù)的發(fā)展主要有以下幾個(gè)方面:電除塵的理論研究；改進(jìn)除塵器結(jié)構(gòu)，提高除塵效率，以滿足不斷提高的排放標(biāo)準(zhǔn)；采取各種有效措施提高對(duì)高比電阻粉塵的捕集效率；擴(kuò)大電除塵器的應(yīng)用范圍。 電除生的理論研究更著重于電場(chǎng)（靜電場(chǎng)、離子流場(chǎng)等）方程組的建立與求解、除塵效率的計(jì)算、電風(fēng)、反電暈、電場(chǎng)及電流密度的測(cè)定方法及測(cè)試結(jié)果、電除塵器的數(shù)學(xué)模型等

25、等。這里主要介紹電除塵器結(jié)構(gòu)方面的進(jìn)展。1.3 論文研究的主要內(nèi)容本文在除塵設(shè)備控制方面的研究包括：（1）空氣炮采用手動(dòng)/自動(dòng)控制。輸灰系統(tǒng)加濕機(jī)，刮板機(jī)采用手動(dòng)控制。（2）在除塵器入口有熱電阻傳感器。使PLC接收4-20ma信號(hào)，并在上位機(jī)上顯示溫度。（3）清灰脈沖閥控制采用自動(dòng)/手動(dòng)控制，自動(dòng)包括定時(shí)和定壓控制。自動(dòng)控制：A 定壓自動(dòng)控制：當(dāng)除塵器入、出口壓差為1200pa時(shí)，開(kāi)始噴吹清灰；當(dāng)除塵器入、出口壓差降到800pa時(shí)，停止噴吹。當(dāng)除塵器入出口壓差再次達(dá)到1200pa時(shí)，又開(kāi)始噴吹清灰。除塵器有8組噴吹閥，每組噴吹閥設(shè)有9個(gè)脈沖閥，共72個(gè)脈沖閥順序噴吹。B 定時(shí)自動(dòng)控制，根據(jù)實(shí)際

26、定壓噴吹經(jīng)驗(yàn)設(shè)定噴吹周期，時(shí)間可調(diào)。（4）卸灰系統(tǒng)：當(dāng)灰斗料位達(dá)到高料位時(shí)，自動(dòng)控制下，輸出4-20ma信號(hào)給PLC,PLC控制星型卸料器啟動(dòng)，隨后控制空氣炮啟動(dòng)，空氣炮噴吹可以設(shè)定間隔。（5）儀表系統(tǒng)：差壓變送器采用美國(guó)羅斯蒙特產(chǎn)品。（6）料位計(jì)采用遼陽(yáng)三峰產(chǎn)品。48第二章 方案論證2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求除塵工程配一個(gè)PLC系統(tǒng)，PLC操作站是控制系統(tǒng)的控制中心，具有控制操作、數(shù)據(jù)采集、LCD畫(huà)面顯示、越限報(bào)警等功能。LCD畫(huà)面顯示工藝流程圖、相關(guān)圖、曲線圖、趨勢(shì)圖、數(shù)據(jù)顯示、運(yùn)行狀態(tài)等都是通過(guò)NS觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)的，后續(xù)會(huì)有相關(guān)介紹。電動(dòng)機(jī)控制：每臺(tái)電動(dòng)機(jī)都設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)操作箱，供現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作和運(yùn)行、

27、故障信號(hào)指示用，并設(shè)有就地/遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。手動(dòng)操作不經(jīng)過(guò)PLC，直接動(dòng)作交流接觸器。遠(yuǎn)控操作在PLC站，PLC輸出啟動(dòng)、停止開(kāi)關(guān)信號(hào)至開(kāi)關(guān)柜，作用于交流接觸器。電機(jī)的運(yùn)行、停止、故障和遠(yuǎn)控狀態(tài)四開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入至PLC。對(duì)于變頻電機(jī)還有PLC輸出模擬信號(hào)作為速度給定信號(hào)以及輸出的模擬信號(hào)作為電機(jī)速度信號(hào)返回至PLC。除塵的大致工藝流程是：1. 從鍋爐房中出來(lái)的煙氣首先進(jìn)入除塵器的進(jìn)煙口，在除塵器頂部設(shè)有差壓計(jì)，用于檢測(cè)除塵器入、出口的壓差。廠家要求當(dāng)除塵器入、出口壓差為1200Pa時(shí)，開(kāi)始噴吹清灰；當(dāng)除塵器入、出口壓差降到800Pa，停止噴吹。此外還有定時(shí)控制方式，這個(gè)可以根據(jù)實(shí)際電壓噴吹經(jīng)驗(yàn)設(shè)定

28、噴吹周期，時(shí)間可調(diào)。2. 當(dāng)除塵器入、出口壓差打到1200Pa，或者定時(shí)時(shí)間到的時(shí)候，噴吹閥開(kāi)始噴吹布袋，將布袋上的灰塵吹到灰斗中，灰斗中有料位計(jì)檢測(cè)灰斗中的灰塵，當(dāng)灰斗中的灰塵達(dá)到設(shè)定料位之后，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)星型卸料器，隨后啟動(dòng)空氣炮，防止灰斗口堵塞，空氣炮可以設(shè)定噴吹間隔。3. 每個(gè)灰斗出口處有加熱器，用于防止灰斗由于灰塵潮濕被堵塞。還有一個(gè)溫度傳感器，此加熱器采用手動(dòng)自動(dòng)控制。自動(dòng)模式下，當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到灰斗溫度達(dá)到設(shè)定溫度下限時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)灰斗加熱器，當(dāng)灰斗溫度達(dá)到上限自動(dòng)關(guān)閉灰斗加熱器。4. 灰抖底端設(shè)有輸灰系統(tǒng)，由加濕機(jī)和刮板機(jī)組成，當(dāng)灰塵達(dá)到一定量后手動(dòng)啟動(dòng)加濕機(jī)，加濕機(jī)與刮板機(jī)有聯(lián)

29、動(dòng)控制，加濕機(jī)啟動(dòng)后，可以啟動(dòng)刮板機(jī)，如果加濕機(jī)未啟動(dòng)，刮板機(jī)不能啟動(dòng)。防止灰塵散落飛入空氣中。2.2 鍋爐除塵過(guò)程簡(jiǎn)介 一、鍋爐除塵系統(tǒng)簡(jiǎn)介鍋爐燃料在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量煙氣（氣相物質(zhì)和固相物質(zhì)的混合體），會(huì)堵塞鍋爐，故需除塵。鍋爐燃料在燃燒過(guò)程中除放出大量熱量外，還會(huì)產(chǎn)生大量煙氣。煙氣是氣相物質(zhì)和固相物質(zhì)的混合體。氣相物質(zhì)主要包括二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳、碳?xì)浠衔铩⒌趸衔?、氮?dú)?、氧氣等。固相物質(zhì)即為煙塵。由于煙塵的存在，鍋爐排煙呈灰色甚至黑色。 “煙”是指煙炱，即是煙氣中的可燃?xì)怏w由于不完全燃燒，在高溫下還原產(chǎn)生的極細(xì)微的粒徑小于1微米(m)的炭粒。在空中形成黑煙。“塵”是指在燃

30、燒過(guò)程中，由高溫?zé)煔鈳С龅娘w灰和一部分未燃盡的炭粒，其粒度較大，約在1微米(m)到100微米(m)之間。要消除“煙”，應(yīng)從改進(jìn)燃燒(燃燒設(shè)備、燃燒條件和操作水平)著手；要消除“塵”，應(yīng)從改變煙氣流速和采用有效的除塵設(shè)備著手。二、鍋爐布袋除塵原理脈沖袋式除塵器的工作原理如圖1所示，工業(yè)粉塵的煙氣從濾袋外側(cè)進(jìn)入濾袋，除少量的微小顆粒隨煙氣通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)入到濾袋內(nèi)側(cè)，并隨煙氣由煙道排到大氣中外其余絕大部分粉塵顆粒都會(huì)滯留在濾袋外側(cè)，積聚在濾袋外側(cè)的粉塵由脈沖電磁閥驅(qū)動(dòng)清灰機(jī)構(gòu)的噴吹閥，進(jìn)行清灰。當(dāng)執(zhí)行清灰時(shí)，噴吹閥內(nèi)的密封膜片打開(kāi)壓縮空氣高速地通過(guò)濾袋，將積聚在濾袋外壁的粉塵吹落在灰斗中除去，如圖2-1

31、除塵器工作原理示意圖。圖2-1除塵器工作原理示意圖 清灰模式可分為定時(shí)清灰和定壓差清灰兩種，定時(shí)清灰是一種按人工設(shè)定的時(shí)間周期循環(huán)地進(jìn)行清灰的工作方式，定壓差清灰是一種自動(dòng)清灰的模式，當(dāng)進(jìn)入到除塵器的煙氣流量濃度發(fā)生變化時(shí)，單位時(shí)間積聚在濾袋外側(cè)的粉塵量也產(chǎn)生變化，使除塵器進(jìn)出口的壓力差也變化，當(dāng)此壓力差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，脈沖噴吹閥打開(kāi)執(zhí)行清灰程序。本文用PLC 控制的脈沖袋式除塵器在企業(yè)的煙氣治理中得到廣泛的應(yīng)用。文中設(shè)置72個(gè)布袋除塵脈沖閥，具有通用性運(yùn)行可靠操作方便，參數(shù)可在調(diào)試中設(shè)定，由于采用了定壓清灰的模式，降低了壓縮空氣的耗氣量減少噴吹閥膜片濾袋的磨損，使除塵器能高效低耗運(yùn)行，同時(shí)由于

32、撥碼開(kāi)關(guān)結(jié)合PLC 控制程序的使用，當(dāng)撥碼或壓差變送器有故障時(shí)能啟動(dòng)內(nèi)部應(yīng)急程序，使除塵器仍能自動(dòng)運(yùn)行矩陣擴(kuò)展電路，矩陣擴(kuò)展電路的引入能增加輸出點(diǎn)降低除塵器的制造成本提高效益。如圖2-2，噴吹清灰流程圖。圖2-2噴吹清灰程序流程圖2.3 PLC簡(jiǎn)介PLC即可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。2.3.1 PLC工作原理當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，圖2-

33、3可編程邏輯控制器即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。一、輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。二、用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯

34、控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即在用戶程序執(zhí)行過(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起

35、作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。三、輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。2.3.2 PLC的特點(diǎn)可編程邏輯控制器具有以下鮮明的特點(diǎn)。1.使用方便，編

36、程簡(jiǎn)單采用簡(jiǎn)明的梯形圖、邏輯圖或語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，而無(wú)需計(jì)算機(jī)知識(shí)，因此系統(tǒng)開(kāi)發(fā)周期短，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。2.功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高一臺(tái)小型PLC內(nèi)有成百上千個(gè)可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價(jià)格比。PLC可以通過(guò)通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)PLC產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。

37、PLC有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng)一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過(guò)修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，PLC已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。

38、5.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減少。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來(lái)設(shè)計(jì)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)梯形圖的時(shí)間比設(shè)計(jì)相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時(shí)間要少得多。PLC的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便PLC的故障率很低，且有完

39、善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時(shí)，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故障。2.4 PLC選擇論證2.4.1 PLC、繼電器和單片機(jī)的論證 一、PLC與繼電器控制系統(tǒng)的比較1、硬件性能比較：（1）控制方式繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸電的串聯(lián)或者并聯(lián)及延時(shí)繼電器的之后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是一程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中的，要改變控制邏輯，只需要改變程序即可，稱軟接線。（2）速度控制繼電器控制邏輯是依靠觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻

40、率底，毫秒級(jí)、機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。PLC是程序指令控制半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。（3）延時(shí)控制繼電器控制系統(tǒng)是靠時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。PLC是利用半導(dǎo)體集成電路定時(shí)器，始終脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。2、軟件設(shè)計(jì)比較：（1）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量中間繼電器、時(shí)間繼電器、計(jì)數(shù)器等器件，使用控制柜的設(shè)計(jì)、安裝、接線工作量大大減小。PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)方法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，

41、梯形圖的設(shè)計(jì)時(shí)間比繼電器控制系統(tǒng)電路圖要少得多。PLC的用戶程序是在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，輸入信號(hào)用小開(kāi)關(guān)來(lái)模擬，通過(guò)PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號(hào)的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一般通過(guò)修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少的多。（2）編程方法簡(jiǎn)單梯形圖是用最多的可編程序控制器的編程語(yǔ)言，其電路符號(hào)和表達(dá)方式與繼電器電路原理圖相似，梯形圖語(yǔ)言形象直觀，易學(xué)易懂，熟悉繼電器電路圖的電氣技術(shù)人員只要花點(diǎn)時(shí)間就可以熟悉梯形圖的語(yǔ)言，并用來(lái)編制用戶程序，梯形圖語(yǔ)言實(shí)際上是一種面向用戶的一種高級(jí)語(yǔ)言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時(shí)，用解釋程序?qū)⑺g成匯編語(yǔ)言后去執(zhí)行

42、。二、PLC與單片機(jī)控制系統(tǒng)的比較PLC與單片機(jī)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：1.PLC比單片機(jī)容易掌握。單片機(jī)一般要用機(jī)器指令或助記符編程，這就要求設(shè)計(jì)人員具有一定的計(jì)算機(jī)硬件和軟件，對(duì)于只熟悉機(jī)電控制的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，需要一段時(shí)間去學(xué)習(xí)才能掌握。PLC本身是微機(jī)系統(tǒng)提供給用戶使用的是電控人員熟悉的梯形圖語(yǔ)言，使用的仍然是“繼電器”一類的術(shù)語(yǔ)，大部分指令與繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)等相對(duì)應(yīng)，這就使熟悉機(jī)電控制的工程人員一目了然。對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，不必去關(guān)心微機(jī)的一些技術(shù)問(wèn)題，而只要用短短的時(shí)間去熟悉PLC的指令系統(tǒng)及操作方法，就能應(yīng)用到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。2.PLC比單片機(jī)使用簡(jiǎn)單。單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，一般要在輸

43、入/輸出接口上做大量的工作。例如要考慮現(xiàn)場(chǎng)與單片機(jī)的連接、接口的擴(kuò)展、輸入/輸出信號(hào)的處理、接口工作方式等問(wèn)題，除了要設(shè)計(jì)控制程序，還要在單片機(jī)的外圍做很多軟件和硬件方面的工作，調(diào)試起來(lái)也比較麻煩。而PLC的I/O接口已經(jīng)做好，輸入接口可以與輸入信號(hào)直接連線，非常方便。輸出接口具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，例如繼電器輸出觸點(diǎn)容量可達(dá)220V、2A，且I/O接口均有光耦合環(huán)節(jié)，抗干擾能力強(qiáng)。3.PLC比單片機(jī)可靠。用單片機(jī)做工業(yè)控制突出的問(wèn)題就是抗干擾性能差。而PLC是專門(mén)應(yīng)用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的自動(dòng)控制裝置，在系統(tǒng)硬件和軟件中就采取了抗干擾措施。例如光電耦合、自診斷、多CPU并行操作、冗余控制技術(shù)等。4.不同廠家

44、的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準(zhǔn)化方向邁進(jìn)。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)則功能千差萬(wàn)別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護(hù)都很困難。三、總結(jié)對(duì)單項(xiàng)工程或重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，成功率高，可靠性好，而鍋爐除塵系統(tǒng)正是屬于單項(xiàng)工程，且重復(fù)次數(shù)極少。基于以上三者的比較，結(jié)合本次課題的需求，使用PLC作為除塵系統(tǒng)的控制器為首選。能夠更好的實(shí)現(xiàn)功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)快準(zhǔn)可靠的運(yùn)行。2.4.2 PLC型號(hào)的選定國(guó)內(nèi)主要流行的PLC品牌有歐姆龍，西門(mén)子，三菱，每一品牌都有其亮點(diǎn)所在。本次工程屬于大中型項(xiàng)目，

45、考慮其性價(jià)比，選擇歐姆龍PLC作為本次設(shè)計(jì)的控制器，下面詳細(xì)介紹歐姆龍PLC的不同型號(hào)的不同參數(shù)及性能比較。1、歐姆龍機(jī)型歐姆龍PLC包括微型機(jī)，中型機(jī)，大中型機(jī)三種，主要型號(hào)分為CP系列和CJ系列，CJ系列屬于結(jié)構(gòu)緊湊，成本較低的PLC，模塊式組合工作，不同于整體式PLC，模塊組合式PLC方便拆卸，節(jié)省PLC點(diǎn)數(shù)，從而節(jié)約成本。CJ系列增加了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)輸入輸出動(dòng)作的輸入濾波器功能、外部輸入中斷功能、快速響應(yīng)輸入功能、高速計(jì)數(shù)器功能，模擬設(shè)定定時(shí)器功能等采用快速閃存，無(wú)電池的內(nèi)存支持得以實(shí)現(xiàn)，維護(hù)簡(jiǎn)單化。CJ系列PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用多年，經(jīng)過(guò)實(shí)際考驗(yàn)，性能可靠、穩(wěn)定、運(yùn)算速度超快等特點(diǎn)。2、

46、歐姆龍CJ系列型號(hào)對(duì)比CJ系列PLC分為1M、1G、1H、2M，容量比較如下表，表2-1CJ系列PLC表。表2-1 CJ系列PLC對(duì)比表PLC系列最大I/O點(diǎn)數(shù)最大程序容量最大書(shū)記存儲(chǔ)容量LD指令處理速度CJ1M系列640點(diǎn)20K32K字（僅DM區(qū)，無(wú)EM區(qū)）0.10usCJ1G系列1208點(diǎn)60K128K字(DM:32K字，EM：32K字×3banks)0.04usCJ1H系列2560點(diǎn)250K832K字（DM：32K字，EM：32K字×25banks）0.016usCJ2M系列2560點(diǎn)400K160K字（DM：32K字，EM:32K字×4banks）0.04

47、us 由以上表可以看出，容量存儲(chǔ)越來(lái)越大，處理速度也隨著容量的增加而加快，本次除塵系統(tǒng)屬于工業(yè)中大中型項(xiàng)目，通常時(shí)候跟隨脫硫過(guò)程一起處理，為了以后擴(kuò)展方便，我們選擇CJ2M系列PLC作為本次設(shè)計(jì)的控制器。3、CJ2M系列PLC特點(diǎn)CJ2M CPU33單元較之以前系列有更多的優(yōu)點(diǎn)： (1)處理速度快，存儲(chǔ)容量大 基本性能高速化，并且提升了存儲(chǔ)器容量，機(jī)械控制更加游刃有余。(2)內(nèi)置EtherNet/IP端口CJ2M CPU33單元標(biāo)配EtherNet/IP開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)，可通過(guò)連接外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)PLC間接數(shù)據(jù)鏈接、PLC間報(bào)文通信及FTP傳送等常規(guī)的EtherNet通信功能。(3)用于支持軟件接口的通

48、用網(wǎng)絡(luò)使用市售的電纜，即可將支持軟件及設(shè)備經(jīng)由USB端口/EtherNet/IP端口連接到通用網(wǎng)絡(luò)。(4)標(biāo)簽訪問(wèn)CJ2M CPU 單元具備一個(gè)標(biāo)簽名稱服務(wù)器，可對(duì)標(biāo)簽名稱和I/O地址進(jìn)行管理。及時(shí)在I/O地址未知的條件下，也可以通過(guò)使用標(biāo)簽名稱從外部設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)。(5)單元同步運(yùn)轉(zhuǎn)可對(duì)CPU 總線單元和高功能I/O單元的處理時(shí)序進(jìn)行同步，最大程度地降低從輸入到輸出過(guò)程中的時(shí)序波動(dòng)，可更加輕松地確保其應(yīng)用性能。(6)編程更簡(jiǎn)單CJ2M CPU 單元提供了一個(gè)可讀性極強(qiáng)的編程環(huán)境，其中包括DM/EM區(qū)的位尋址、地址偏移設(shè)定、數(shù)組變量使用等特性?？偨Y(jié)：除塵工程中需要模擬量采集，脈沖閥數(shù)量多，并留有

49、足夠的余量，再結(jié)合實(shí)際除塵工程綜合考慮，選擇歐姆龍CJ2M系列CPU33作為可編程控制器。4、人機(jī)界面觸摸屏選用歐姆龍公司的NS系列觸摸屏，利用該屏實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制運(yùn)行管理參數(shù)設(shè)置以及自動(dòng)控制操作控制，可以形象的顯示出當(dāng)前運(yùn)行的工藝狀況，記錄和調(diào)用運(yùn)行記錄，可以幫助設(shè)置管理工藝。如圖2-4所示觸摸屏圖2-4觸摸屏2.5 傳感器選擇論證一、 溫度傳感器溫度傳感器（temperature transducer）是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的傳感器。溫度傳感器是溫度測(cè)量?jī)x表的核心部分，品種繁多。按測(cè)量方式可分為接觸式和非接觸式兩大類，按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電偶兩類。此次課題選擇

50、是鉑熱電阻PT100。 電阻傳感器是金屬隨著溫度變化，其電阻值也發(fā)生變化。對(duì)于不同金屬來(lái)說(shuō)，溫度每變化一度，電阻值變化是不同的，而電阻值又可以直接作為輸出信號(hào)。電阻共有兩種變化類型正溫度系數(shù)溫度升高 = 阻值增加溫度降低 = 阻值減少負(fù)溫度系數(shù)溫度升高 = 阻值減少溫度降低 = 阻值增加pt100溫度傳感器是一種將溫度變量轉(zhuǎn)換為可傳送的標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)的儀表。主要用于工業(yè)過(guò)程溫度參數(shù)的測(cè)量和控制。帶傳感器的變送器通常由兩部分組成：傳感器和信號(hào)轉(zhuǎn)換器。傳感器主要是熱電偶或熱電阻；信號(hào)轉(zhuǎn)換器主要由測(cè)量單元、信號(hào)處理和轉(zhuǎn)換單元組成（由于工業(yè)用熱電阻和熱電偶分度表是標(biāo)準(zhǔn)化的，因此信號(hào)轉(zhuǎn)換器作為獨(dú)立產(chǎn)品時(shí)

51、也稱為變送器），有些變送器增加了顯示單元，有些還具有現(xiàn)場(chǎng)總線功能。標(biāo)準(zhǔn)化輸出信號(hào)主要為0mA-10mA和4mA-20mA（或1V-5V）的直流電信號(hào)。如圖2-5溫度傳感器外部接線圖圖2-5溫度傳感器外部接線圖二、料位計(jì)傳統(tǒng)的電容式物位傳感器無(wú)法消除電極掛料對(duì)測(cè)量的影響，特別是在對(duì)粘性導(dǎo)電物料進(jìn)行測(cè)量時(shí)，誤差極其嚴(yán)重，大大限制了電容式物位計(jì)的使用和發(fā)展。如圖2-6a中所示，在一個(gè)充滿粘性導(dǎo)電物料的容器中，安裝一個(gè)測(cè)量電極，測(cè)量電極上有絕緣層。此時(shí)，容器中存在一個(gè)物料電容，由于導(dǎo)電物料的截面很大，可以認(rèn)為被測(cè)物料在檢測(cè)電路中的電阻為零。由于此電容的兩極分別為電極極芯和導(dǎo)電物料，由前述電容式物位計(jì)的

52、工作原理可知，此時(shí)測(cè)量電容與物料高度成正比。然而，這種電容式物位測(cè)量原理存在一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，如圖2b 中所示，當(dāng)物位由高位h 降低到低位時(shí)，探頭上可能會(huì)留有粘附層（即掛料），產(chǎn)生虛假的物位，給測(cè)量帶來(lái)誤差。如圖2-6粘性導(dǎo)電物料的物位檢測(cè)原理圖。圖2-6 粘性導(dǎo)電物料的物位檢測(cè)原理圖在圖2-6a 中，由于掛料的橫截面積較小，掛料的等效電阻較大（掛料的等效電路如圖2-6b所示），掛料可以看作由許多微小的電阻和電容組成。從數(shù)學(xué)上可以證明，只要粘附層足夠長(zhǎng)，粘附層的電阻和電容具有相同的阻抗，這就是射頻導(dǎo)納定理。將測(cè)量電極上帶有粘附層的容器的外壁接地，在測(cè)量電極和地之間加高頻激勵(lì)信號(hào)，在測(cè)量電極和地之

53、間沒(méi)有直流通路，因此，對(duì)電流進(jìn)行測(cè)量，可得到儲(chǔ)罐實(shí)際的料位。三、差壓變送器差壓變送器是測(cè)量變送器兩端壓力之差的變送器，輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（如 4-20mA、0-5V）。差壓變送器與一般的壓力變送器不同的是它們均有2個(gè)壓力接口， 差壓變送器一般分為正壓端和負(fù)壓端，一般情況下，差壓變送器正壓端的壓力應(yīng)大于負(fù)壓端壓力才能測(cè)量。差壓變送器，來(lái)自雙側(cè)導(dǎo)壓管的差壓直接作用于變送器傳感器雙側(cè)隔離膜片上，通過(guò)膜片內(nèi)的密封液傳到至測(cè)量元件上，測(cè)量元件將測(cè)得的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之對(duì)應(yīng)的電信號(hào)傳遞給轉(zhuǎn)換器，經(jīng)過(guò)放大等處理為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出。差壓變送器的幾種應(yīng)用測(cè)量方式：1、與節(jié)流元件相結(jié)合，利用節(jié)流元件的前后產(chǎn)生的壓差值測(cè)量

54、液體流量。2、利用物料自身重力產(chǎn)生的壓力差，測(cè)量液體的高度。3、直接測(cè)量不同管道、罐體液體的壓力差值。差壓變送器用于測(cè)量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成4- 20mA DC的電流信號(hào)輸出。如圖2-7差壓變送器。圖2-7 差壓變送器第三章 硬件電路設(shè)計(jì)3.1 主回路設(shè)計(jì)3.1.1 220V供電分配1QS指三極負(fù)荷開(kāi)關(guān)，QF指三極斷路器，L1與N構(gòu)成220V回路，分別為星形卸料器、空氣炮、加濕機(jī)、開(kāi)關(guān)電源、刮板機(jī)以及備用設(shè)備供電。其中開(kāi)關(guān)電源是一個(gè)220V轉(zhuǎn)24V的電源，以備為PLC、控制回路、按鈕等環(huán)節(jié)供電。如圖3-1-1和3-1-2，220V供電分配電氣原理圖。圖3-3-1

55、220V供電分配電氣原理圖3-1-2 220V供電分配電氣原理圖3.1.2 24V供電分配CJ2M,CPU33PLC為AC220V或DC24V供電，由撥碼開(kāi)關(guān)選擇供電電壓，此次設(shè)計(jì)選擇DC24V供電，觸摸屏選擇歐姆龍NS12-TS01B-V2，顯示啟停畫(huà)面，報(bào)警畫(huà)面，參數(shù)設(shè)置畫(huà)面?？刂苹芈芬约皽囟葌鞲衅骶捎肈C24V供電。如圖3-2，24V供電分配原理圖。圖3-2 24V供電分配電氣原理圖3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、I/O模塊點(diǎn)數(shù)估算PLC系統(tǒng)所需求的I/O點(diǎn)數(shù)與接入的輸入/輸出設(shè)備類型有關(guān)。例如，一個(gè)按鈕或信號(hào)各需一個(gè)輸入，一個(gè)中間繼電器需要一個(gè)輸出點(diǎn)，一個(gè)雙線圈電磁閥需要3個(gè)輸入及2個(gè)輸出

56、，波段開(kāi)關(guān)有幾個(gè)波段就需要幾個(gè)輸入；對(duì)于控制交流電動(dòng)機(jī)所需的I/O點(diǎn)數(shù)，根據(jù)其運(yùn)行方式不同所需要的I/O點(diǎn)數(shù)也不相同，控制一臺(tái)Y-啟動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)一般需4個(gè)輸入點(diǎn)及3個(gè)輸出點(diǎn)，控制一臺(tái)可你運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)需要5個(gè)輸入點(diǎn)及2個(gè)輸出點(diǎn)，等等。實(shí)際選擇時(shí)一般還需要留有10%-15%的I/O余量。根據(jù)控制要求，估算出本系統(tǒng)有19個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入點(diǎn)，42個(gè)輸出點(diǎn)，另外有三個(gè)模擬量輸入輸出點(diǎn)，分別為壓力，溫度，料位計(jì)。反饋4-20ma信號(hào)。二、存儲(chǔ)器容量的估算PLC 的程序存儲(chǔ)器容量通常以字或者步為單位。用戶程序所需存儲(chǔ)容量可以預(yù)先估算。一般情況下用戶程序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算：開(kāi)關(guān)量輸入/輸

57、出系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入：用戶程序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)總數(shù)×10開(kāi)關(guān)量輸出：用戶程序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)總數(shù)×8模擬量輸入/輸出系統(tǒng)每一路模擬量信號(hào)大約需要120字的存儲(chǔ)容量，當(dāng)模擬輸入和輸出同時(shí)存在時(shí)，所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量路數(shù)×250定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng)所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量×2對(duì)于本系統(tǒng)，開(kāi)關(guān)量輸入所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)18×10=180字節(jié)；開(kāi)關(guān)量輸出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)42×8=336字節(jié)；模擬量輸入/輸出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=4×250=1000字節(jié)；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：50×2=100字節(jié)?？紤]符號(hào)曲線內(nèi)存需6800字節(jié)，另外考慮程序存儲(chǔ)空間和備用空間，初步估計(jì)系統(tǒng)共需7K字節(jié)。系統(tǒng)I/O模塊點(diǎn)數(shù)和