高爐布袋除塵的MCGS-PLC控制系統(tǒng)

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（畢業(yè)論文）題 目：高爐布袋除塵的MCGS-PLC控制系統(tǒng)PLC程序控制姓 名：盧 彪學(xué) 號(hào)：2003053219專 業(yè)：測(cè)控技術(shù)與儀器班 級(jí)：測(cè)控03級(jí)2班指導(dǎo)教師：燕芳 講師高爐布袋除塵的MCGS-PLC控制系統(tǒng)PLC程序控制摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也日益嚴(yán)格。高爐煉鐵所產(chǎn)生的高爐煤氣，經(jīng)煤氣系統(tǒng)回收，清洗，除塵，降壓后送至高爐熱風(fēng)爐和各用戶使用。從高爐爐頂排出的荒煤氣不僅含有大量灰塵，而且溫度較高，所以，必須對(duì)荒煤氣進(jìn)行除塵降溫。目前，電除塵器和布袋除塵器的效率較高，能確保達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。電除塵器的應(yīng)用很廣，而

2、布袋除塵器目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較少，但因其性能優(yōu)越而日益受到重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。布袋除塵系統(tǒng)中脈沖電磁的動(dòng)作由一塊集成電路板進(jìn)行控制。該集成電路板安裝在除塵箱旁邊的電柜里，所處的環(huán)境比較惡劣，溫度高，灰塵多。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中該電路時(shí)常會(huì)出現(xiàn)故障，影響除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)作。本設(shè)計(jì)利用 PLC程序中含有脈沖信號(hào)輸出的功能指令，設(shè)計(jì)一個(gè) PLC程序來(lái)實(shí)現(xiàn)按一定差壓控制或按一定時(shí)間間隔依次輸出脈沖信號(hào)的功能，來(lái)替代原系統(tǒng)中的集成電路板，其它外部裝置不變 ，就可以使整個(gè)布袋除塵系統(tǒng)正常工作。采用SIMATIC S7-300 系列模板，高爐擴(kuò)展模板之間用光纜連結(jié)，實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制調(diào)節(jié)。關(guān)鍵詞: 高爐 PL

3、C 布袋除塵 S7-300Blast furnace hop-pocket dust separating MCGS-PLC control system-PLC program controlAbstractAlong with the rapid scientific and technological development, The people's living standard continues to improve, Of the environmental requirements are increasingly strict. blast furnace aris

4、ing from the blast furnace gas, gas recovery systems, cleaning, dust sent to the relief after the hot blast stove and the users. Emitted from the furnace top gas shortage not only contains large amounts of dust and high temperatures, so have to dust for raw gas cooling. Currently, ESP and bag filter

5、 more efficient, ensures meet emission standards. ESP's application is very broad, bag filter applications currently less, but because of superior performance and growing in importance have broad application prospects. baghouse electromagnetic pulse system moves from one IC to control plate. The

6、 integrated circuit boards installed in the dust bins next to the filing cabinet - and in the context of the environment was quite poor, high temperatures, more dust. Therefore, in the production process of the circuit often failures, dedusting system affect the normal operation. The design PLC prog

7、ram contains pulse signal output function directive Design of a PLC program to achieve a certain differential pressure control or by a certain time interval followed pulse output signals, to replace the former system of integrated circuits boards, other external devices unchanged, it can make the wh

8、ole system baghouse normal work. Using SIMATIC S7-300 series template, template blast furnace expansion between fiber optic cable link PLC Control Regulation .Keywords : blast furnace PLC baghouse S7-300目 錄摘 要IAbstractII目 錄IV第一章 引言1第二章 煉鐵原理介紹22.1 煉鐵生產(chǎn)任務(wù)22.2 高爐煉鐵原理22.3 高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介紹3第三章煉鐵工藝介紹43.1 原料系統(tǒng)43

9、.2 送風(fēng)系統(tǒng)53.3 煤粉噴吹系統(tǒng)53.4 煤氣系統(tǒng)63.5 除塵系統(tǒng)6第四章 高爐布袋除塵系統(tǒng)74.1 布袋除塵器的選擇74.2 布袋除塵器的原理工藝及特點(diǎn)74.2.1 除塵原理7工藝流程84.3 布袋除塵技術(shù)特點(diǎn)104.4 布袋除塵器的前景11第五章 布袋除塵的PLC控制系統(tǒng)135.1 可編程控制器135.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)135.1.2 PLC工作原理155.1.3 PLC的特點(diǎn)175.1.4 PLC控制系統(tǒng)的可靠性185.1.5 可編程控制器（PLC）的應(yīng)用195.1.6 SIMATIC S7300 PLC205.1.7 S7300的組成部件205.1.8 I/O地址的

10、確定215.1.9 CPU 3152DP225.1.10 PS 3072A225.1.11 STEP 7軟件介紹225.2 PLC在布袋除塵系統(tǒng)中的應(yīng)用235.2.1 STEP 7編 程235.2.2 STEP 7設(shè)計(jì)流程245.2.3 硬件組態(tài)255.2.4 STEP 7中的塊265.2.5 各系統(tǒng)塊的功能265.2.6 PLC軟件編程285.2.7 結(jié)構(gòu)化編程29總結(jié)30參考文獻(xiàn)31致 謝32附錄A：1#箱體反吹33附錄B：2#箱體反吹41附錄C：3#箱體反吹49附錄D：4#箱體反吹57附錄E：5#箱體反吹65附錄F：盲板閥控制72附錄G: 定時(shí)卸灰控制81附錄H：蝶閥控制105附錄I：在

11、線反吹時(shí)間設(shè)定108附錄J：在線反吹差壓設(shè)定109附錄K：符號(hào)表117第一章 引言高爐生產(chǎn)的任務(wù)是把鐵礦石冶煉成合格的生鐵。要求以最小的投入，獲得最大的產(chǎn)出，即做到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、長(zhǎng)壽，有良好的經(jīng)劑效益。煉鐵廠的基本任務(wù)就是滿足供應(yīng)煉鋼廠所需的優(yōu)質(zhì)鐵水和市場(chǎng)所需之鐵造生鐵，為軋鋼廠、焦化廠等提供穩(wěn)定和數(shù)量充足的高爐煤氣。煉鐵工序是鋼鐵聯(lián)合生產(chǎn)企業(yè)中重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。其生產(chǎn)水平的高低和生產(chǎn)的穩(wěn)定程度，直接制約著鋼廠、原料系統(tǒng)及各煤氣用戶的生產(chǎn)。煉鐵工序在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的作用。高爐生產(chǎn)是借助高爐本體和其輔助系統(tǒng)來(lái)完成的，是一個(gè)相當(dāng)龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)。它所使用的設(shè)備種類繁多，工作條件惡

12、劣，不僅要求承受巨大的載荷，而且還伴隨著高溫、高壓和多塵等不利因素，設(shè)備零件極容易磨損和侵蝕。為了確保安全高爐生產(chǎn)和順利進(jìn)行，對(duì)煉鐵設(shè)備提出了較高的要求。近年來(lái)由于高爐大型化，稍有不慎造成的損失就很大，因此其穩(wěn)定工作就愈加顯得重要。大中型高爐爐頂裝料設(shè)備每天把大量的原燃料裝入高爐冶煉成生鐵，而且還要嚴(yán)格符合高爐布料和爐頂密封等工藝要求。高爐的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)，一定要有較高的自動(dòng)化系統(tǒng)的保證，所以設(shè)計(jì)了高爐布袋除塵的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要完成高爐的除塵，以確保高爐的生產(chǎn)安全和順利進(jìn)行。第二章 煉鐵原理介紹2.1 煉鐵生產(chǎn)任務(wù)煉鐵生產(chǎn)是將鐵礦石，焦炭和熔劑自爐頂裝入高爐，由風(fēng)口鼓入熱風(fēng)、噴入煤粉。焦炭

13、與煤粉在風(fēng)口前燃燒發(fā)出熱量并產(chǎn)生還原性氣體。在爐料逐漸下降和熾熱的煤氣迅速上升過(guò)程中，鐵礦石受熱熔融，其所含鐵氧化物被還原成鐵水，脈石與加入和熔劑生成爐渣。鐵水自鐵口排出爐外。渣水自鐵口、渣口流出。在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，煉鐵廠的基本任務(wù)就是供應(yīng)煉鋼廠所需的優(yōu)質(zhì)鐵水和市場(chǎng)所需之鑄造生鐵，為軋鋼廠、焦化廠和燒結(jié)廠等用戶提供穩(wěn)定和數(shù)量充足的高爐煤氣。2.2 高爐煉鐵原理1高爐煉鐵過(guò)程基本上就是鐵氧化還原過(guò)程自然界中的鐵是以各種氧化物形態(tài)存在的，一般形式有赤鐵礦、磁鐵礦等。高爐煉鐵過(guò)程實(shí)際上就是利用還原劑CO、H2和固態(tài)碳與礦石中的金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)后奪取氧，從而將鐵還原出來(lái)的過(guò)程。2主要化學(xué)反應(yīng)還原劑的

14、生成和供熱為獲得高溫并生成還原劑CO，用焦炭作燃料，在熱空氣中生成CO2，同時(shí)放出大量的熱。呈高溫狀態(tài)的焦炭繼續(xù)和CO2反應(yīng)，生成還原劑CO。 C+O2 點(diǎn)燃 CO2 (2.1)CO2+C2CO-Q (2.2)鐵的生成生成的CO和鐵礦石反應(yīng)，將從鐵礦石中還原出來(lái)。 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 (2.3) 造渣： 為除去鐵礦石中的脈石SiO2，同時(shí)也為降低鐵礦石的熔點(diǎn)，用石灰石做助熔劑，在高溫下先分解生成CaO和CO2，CaO和脈石SiO2發(fā)生反應(yīng)。 CaCO3CaO+CO2 （2.4） CaO + SiO2 CaSiO3 （2.5）以上就是高爐中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的高爐煤氣的主要

15、成分是：CO、CO2、N2等，經(jīng)過(guò)處理除去灰塵后的高爐煤氣作氣體燃料。2.3 高爐技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介紹（1） 利用系數(shù)：每立方米高爐有效容積一晝夜生產(chǎn)的制鋼生產(chǎn)噸數(shù)。（2） 焦比：每煉一噸生鐵所需的焦炭量。K=每日燃燒的焦炭量/日生產(chǎn)鐵量，噸/噸，或公斤/噸（3） 煤比：每煉一噸生鐵所需的煤粉量。 M=日燃燒煤粉量/日生產(chǎn)鐵量（4）冶煉強(qiáng)度：每晝夜工作時(shí)間內(nèi)，在一立方米高爐有效容積內(nèi)燃燒的焦炭量。I=每日燃燒的焦炭量×1440/（有效容積×（1440-休風(fēng)時(shí)間×分），噸/（立方米×日）（5）生鐵合格率：合格生鐵占高爐總自變量的百分?jǐn)?shù)叫生產(chǎn)合格率，它是評(píng)價(jià)高爐

16、產(chǎn)品質(zhì)量好壞的指標(biāo)。生鐵合格率=（合格生鐵量/生鐵總產(chǎn)量）×100%第三章 煉鐵工藝介紹高爐本體在煉鐵生產(chǎn)中占的地位無(wú)疑是最重要的，但除了高爐本體還需要其它的輔助系統(tǒng)：原料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)、通風(fēng)除塵系統(tǒng)等。本設(shè)計(jì)后文將對(duì)高爐除塵作詳細(xì)說(shuō)明，原料系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng)、煤粉噴吹系統(tǒng)、煤氣系統(tǒng)、渣鐵處理系統(tǒng)等主要輔助系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹見下文。煉鐵工藝示意圖如圖3.1：煤粉噴吹系統(tǒng)送風(fēng)系統(tǒng)煤氣系統(tǒng)渣鐵處理系統(tǒng)通風(fēng)除塵系統(tǒng)原料系統(tǒng)用 戶高爐本體圖3.1 煉鐵工藝示意圖3.1 原料系統(tǒng)原料系統(tǒng)的基本任務(wù)是按高爐生產(chǎn)工藝要求的鐵礦石配比、原燃料數(shù)量及質(zhì)量將各種原燃料穩(wěn)定地供給高爐，并保

17、持一定的儲(chǔ)備量。原燃料的運(yùn)輸主要是用皮帶或者上料料車。為提高燃料質(zhì)量減少原燃料粉末入爐，在棧橋燒結(jié)皮帶卸料小車上及燒結(jié)礦槽下裝有振蕩篩，篩下碎料粉末返回?zé)Y(jié)廠。焦炭槽下裝有振蕩篩或輥篩，篩下物中的中塊焦（20-40毫米）可以回收入礦，焦粉返回焦炭庫(kù)。原料系統(tǒng)工藝示意圖如圖3.2鐵礦山采 礦選 礦燒 結(jié)燒結(jié)礦球團(tuán)礦焦碳焦化煤炭石灰石，白云石，螢石輔助礦山高爐圖3.2 原料系統(tǒng)示意圖3.2 送風(fēng)系統(tǒng)由高爐鼓風(fēng)機(jī)站過(guò)來(lái)的冷風(fēng)，經(jīng)煉鐵廠送風(fēng)系統(tǒng)加熱成1000以上的熱風(fēng)送入高爐，煉鐵廠送風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)備有熱風(fēng)爐、冷熱風(fēng)管道及各閥門等。熱風(fēng)爐主要由燃燒室、蓄熱室、燃燒器及各閥門構(gòu)成。熱風(fēng)爐工作制度分燃燒期與

18、送風(fēng)期，二者交替進(jìn)行。在燃燒期，高爐煤氣與助燃空氣通過(guò)混合在燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃燒，所發(fā)生的熱量由煙氣、攜帶被蓄熱室內(nèi)砌筑成格子形的耐火磚所吸收。轉(zhuǎn)入送風(fēng)期后，鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)冷風(fēng)，經(jīng)冷風(fēng)閥進(jìn)入熱風(fēng)爐，吸收蓄熱室所貯存的熱量，溫度升高，經(jīng)熱風(fēng)閥，熱風(fēng)管道送入風(fēng)爐。為進(jìn)一步強(qiáng)化高爐冶煉，提高爐缸溫度，促進(jìn)高爐煤粉噴吹量的增加，應(yīng)設(shè)置富氧鼓入裝置。高爐富氧鼓入裝置中氧氣自冷風(fēng)管道放風(fēng)閥后加入冷風(fēng)管道。3.3 煤粉噴吹系統(tǒng)煤粉噴吹系統(tǒng)能擴(kuò)大高爐燃料品種，減少焦?fàn)t的建設(shè)數(shù)目，降低基建投資，用價(jià)格較低的煤粉代替了價(jià)格昂貴的冶金焦，從而降低了生產(chǎn)成本，改善了高爐爐內(nèi)煤氣流分布，有利于高爐生產(chǎn)強(qiáng)化，所以現(xiàn)代高爐都配備了

19、煤粉噴吹系統(tǒng)。煤粉噴吹的燃料主要是煤粉，其次為焦粉等。煤粉又包括了無(wú)煙煤粉和有煙煤粉。我國(guó)絕大部分高爐以噴吹煤粉為主，并提倡噴吹煙煤。煤粉噴吹系統(tǒng)主要包括煤粉制造裝備、輸煤裝置和噴吹裝置。3.4 煤氣系統(tǒng)高爐煤氣含有20%以上的一氧化碳，少量的氫和甲烷發(fā)熱值一般為33454182KJ/m3，可做為煉焦、熱風(fēng)爐以及其它各種冶金爐的燃料，在鋼鐵冶金聯(lián)合企業(yè)的燃料平衡中占25%-30%的比例，其地位是極其重要的。其次要回收高爐爐塵，爐塵是隨高速上升的煤氣帶離高爐的細(xì)顆粒爐料。一般含鐵30%-50%，含碳10%-20%，經(jīng)煤氣除塵器回收后可用作燒結(jié)礦原料。再次是高爐煤氣透平發(fā)電,它的目的就是大力利用高

20、爐煤氣物理能-壓力能和熱能，進(jìn)行能源回收。由于高爐透平發(fā)電在運(yùn)行過(guò)程中不需要燃料，不改變高爐煤氣的品質(zhì)，也不影響原有煤氣用戶的正常使用，卻回收了相當(dāng)可觀的能量，同時(shí)又凈化了煤氣 ，改善了爐頂壓力控制系統(tǒng)，是典型的節(jié)能裝置。因此得到了大力的研制和推廣利用。3.5 除塵系統(tǒng)現(xiàn)在采用的除塵方式有電除塵和布袋除塵兩種。主要用于高爐槽下，富礦槽及爐前通風(fēng)的除塵。電除塵器是利用電暈放電，使含塵氣體中的粉塵帶電而通過(guò)靜電作用進(jìn)行分離的一種除塵設(shè)備。通常正極接地叫集塵極（塵積電極），負(fù)極成為放電極（電暈電極）。靜電除塵器的工作原理是：氣體在高壓（電壓可達(dá)數(shù)萬(wàn)伏）靜電場(chǎng)的兩極間通過(guò)時(shí)，電暈放電的作用使氣體電離，

21、帶負(fù)離子部分的氣體聚集在灰塵上，使灰塵帶負(fù)電被正極（集塵極）所吸收，沉積在正極上的灰塵達(dá)到一定厚度后，斷電失去電荷，用振動(dòng)（干式除塵）或水沖（濕式電除塵）的辦法使灰塵流下排除。布袋除塵是利用濾袋除塵的裝置。含塵氣體通過(guò)濾袋，其中的塵粒附著在織孔和袋壁上，并逐漸形成灰膜，氣體通過(guò)布袋和灰膜時(shí)得到凈化。灰膜隨著過(guò)濾的進(jìn)行不斷增厚，阻力增加，達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，必須進(jìn)行反吹，才能抖落大部分灰膜，并使阻力降低，恢復(fù)正常的過(guò)濾。反吹是利用空氣進(jìn)行的，一個(gè)除塵系統(tǒng)要設(shè)置多個(gè)（420個(gè)）箱體，以保證除塵的連續(xù)性和滿足工藝上的要求，分箱體輪流進(jìn)行。反吹后的灰塵落到箱體下部的灰斗中，經(jīng)卸、輸灰裝置排出外運(yùn)。 第四章

22、 高爐布袋除塵系統(tǒng) 布袋除塵器的選擇 注意濾料的耐溫、耐酸、耐堿等要求，目前鍋爐配套用布袋除塵器的可選濾料有萊登、進(jìn)口玻纖復(fù)膜等。 最好選用脈沖反吹，可選用較大的氣布比，減少濾料數(shù)量，縮小除塵器體積。 按壓縮空氣的壓力，布袋除塵器分為高壓脈沖式(0508 MPa)、中壓脈沖式(0204 MPa)和低壓脈沖式(006010 MPa)。3種形式造成除塵器結(jié)構(gòu)有很大差別，但除塵效果都很好 ，應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)確定。 布袋除塵器的旁通煙道、PLC控制裝置和灰斗自動(dòng)加熱裝置等都是必要的。除塵器前是否裝設(shè)噴水或冷空氣降溫措施，要具體分析。 布袋除塵器分離下來(lái)的細(xì)灰如何排出和儲(chǔ)運(yùn)也需處理好 ，否則會(huì)引起二次污

23、染。 布袋除塵器和靜電除塵器的比較（如表4.1所示）4.2 布袋除塵器的原理工藝及特點(diǎn) 4.2.1 除塵原理在引風(fēng)機(jī)的作用下，含塵煙氣從鍋爐尾部排出，經(jīng)煙道進(jìn)入層疊式進(jìn)風(fēng)總管，經(jīng)導(dǎo)流裝置進(jìn)入過(guò)濾室，較粗重的塵粒在自重和導(dǎo)流板的撞擊下，沉降到灰斗內(nèi)，而較細(xì)輕的塵粒被吸附在濾袋的外表面上，逐漸形成一層濾床，阻止細(xì)小的塵粒進(jìn)入袋內(nèi)。隨著附在布袋外表面上的灰塵增多，達(dá)到設(shè)定的壓差時(shí)或設(shè)定時(shí)間時(shí)，脈沖反吹系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)，令壓縮空氣從袋內(nèi)向外吹，使灰塵脫落，掉入灰斗中，經(jīng)螺旋輸送機(jī)送入攪拌加濕機(jī)或散裝機(jī)再裝車運(yùn)出。經(jīng)過(guò)濾后清潔的煙氣進(jìn)入上部潔凈室內(nèi)，匯集入排煙總管，經(jīng)煙囪排入大氣。表4.1 布袋除塵器和靜電

24、除塵器的比較 布袋除塵器靜電除塵器除塵效率一般99.5%以上，最高達(dá)99.9%。出口含塵質(zhì)量濃度10-50mg/一般99.0%99.5%，達(dá)到更高的效率難，投資大量增加煙氣溫度較敏感，不能超溫僅對(duì)效率有影響壓力損失煤種適應(yīng)性無(wú)特殊要求對(duì)某些煤種不適應(yīng)煙氣流量變化對(duì)效率影響不大對(duì)效率影響較大煙氣含塵濃度對(duì)效率無(wú)影響對(duì)效率有叫大的影響粉塵粒徑影響很小對(duì)效率影響較大粉塵比電阻對(duì)效率無(wú)影響對(duì)效率影響很大粉塵化學(xué)成分要選擇相應(yīng)的濾料，但不影響效率對(duì)效率影響很大對(duì)鍋爐運(yùn)行影響布袋損壞，可離線更換，不影響鍋爐運(yùn)行如部件損壞，需停爐檢修維護(hù)工作技術(shù)含量低，維修簡(jiǎn)單方便，僅換袋工作量較大技術(shù)要求高，維修復(fù)雜，工

25、作量較小壽命布袋2a以上要更換，其他部件壽命長(zhǎng)壽命長(zhǎng)耗電量較小較大初投資較小較大運(yùn)行費(fèi)用較大較小總費(fèi)用較低較高工藝流程 （1）布袋反吹流程 圖4.1 高爐布袋除塵工藝流程圖當(dāng)荒、凈煤氣總管之間的壓差大于6kPa (可設(shè)定 ，以下相同)時(shí)，依次對(duì)18個(gè)布袋除塵箱體進(jìn)行反吹，并能跳過(guò)處于檢修狀態(tài)的箱體。反吹程序如下 ：首先關(guān)閉1號(hào)布袋除塵箱體的進(jìn)口和出口氣動(dòng)蝶閥后 ，對(duì)1號(hào)布袋除塵箱體進(jìn)行反吹。反吹時(shí)先打開該布袋除塵箱體的1號(hào)氮?dú)饷}沖電磁閥，經(jīng)過(guò) 05秒后關(guān)閉該電磁閥，再經(jīng)8秒后打開2號(hào)脈沖電磁閥，依次類推完成該布袋除塵箱體其它脈沖電磁閥的操作(每個(gè)布袋除塵箱體有10個(gè)脈沖電磁閥)。當(dāng)最后1個(gè)脈沖

26、電磁閥完成操作后 ，1號(hào)布袋除塵箱體反吹結(jié)束 ，然后打開該布袋除塵箱體進(jìn)口和出口氣動(dòng)蝶閥，再關(guān)閉2號(hào)布袋除塵箱體的進(jìn)口和出口氣動(dòng)蝶閥，以后的操作同前 ，依次類推完成18個(gè)布袋除塵箱體的反吹。 （2）卸灰聯(lián)鎖 卸輸灰工藝流程圖當(dāng)高位灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥打開時(shí)，對(duì)應(yīng)的中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥和該中間灰倉(cāng)的倉(cāng)壁振動(dòng)器必須處于關(guān)閉狀態(tài) ；若中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥打開時(shí)，對(duì)應(yīng)的高位灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥和該高位灰倉(cāng)的倉(cāng)壁振動(dòng)器必須處于關(guān)閉狀態(tài)。啟動(dòng)1號(hào)螺旋輸送機(jī)15秒 (可設(shè)定 ，以下相同)后 ，才能開打19號(hào)中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥。啟動(dòng)2號(hào)螺旋輸送機(jī)15秒后，才能打開1018號(hào)中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥。關(guān)閉 1

27、9號(hào)中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥15秒后 ，才能停止1號(hào)螺旋輸送機(jī) 。關(guān)閉 1018號(hào)中間灰倉(cāng)的氣動(dòng)卸灰球閥15秒后 ，才能停止2號(hào)螺旋輸送機(jī) 。 （3）煤氣溫度控制與報(bào)警 當(dāng)高爐爐頂煤氣溫度超過(guò) 310 (可設(shè)定 ，以下相同)時(shí) ，在控制室報(bào)警。當(dāng)煤氣降溫裝置進(jìn)口煤氣溫度高于 280時(shí)，在控制室報(bào)警 ，并打開每個(gè)煤氣降溫裝置的進(jìn)出口電動(dòng)蝶閥和給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，然后關(guān)閉其旁通電動(dòng)蝶閥。若煤氣降溫裝置出口煤氣溫度超過(guò) 280或布袋進(jìn)口總管煤氣溫度超過(guò)245 ，在控制室報(bào)警 ，并逐漸開啟降溫裝置進(jìn)口水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 (煤氣降溫裝置進(jìn)出口電動(dòng)蝶閥處于關(guān)閉狀態(tài)下不得打開對(duì)應(yīng) 的降溫裝置進(jìn)口水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)

28、閥)，當(dāng)煤氣溫度下降時(shí)逐漸關(guān)閉降溫裝置進(jìn)口水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，當(dāng)煤氣溫度低于設(shè)定值時(shí)完全關(guān)閉煤氣降溫裝置進(jìn)口水管上的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。在計(jì)算機(jī)上可以顯示降溫裝置水管電動(dòng)調(diào)節(jié)閥運(yùn)行過(guò)程中的開度。煤氣降溫裝置進(jìn)口煤氣溫度低于280時(shí)，在控制室報(bào)警，并打開煤氣降溫裝置旁通電動(dòng)蝶閥 ，然后關(guān)閉每個(gè)煤氣降溫裝置的進(jìn)出口電動(dòng)蝶閥和降溫給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。（4）煤氣檢漏設(shè)施 布袋除塵系統(tǒng)設(shè)有含塵自動(dòng)檢測(cè)裝置 ，該設(shè)備由檢測(cè)探頭 、信號(hào)處理裝置及信號(hào)傳輸三部分組成，安裝在凈煤氣總管及每個(gè)布袋箱體凈煤氣出口處。其工作原理是 “電荷感應(yīng)”，灰塵顆粒流經(jīng)探頭時(shí)，顆粒的電荷在探頭中被感應(yīng)出來(lái)進(jìn)而轉(zhuǎn)化為信號(hào)顯示。當(dāng)被檢測(cè)煤氣粉塵

29、的濃度達(dá)到所要求的上限時(shí)，儀表即刻報(bào)警，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行合理操作 ，保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。該檢測(cè)設(shè)備與設(shè)在各布袋箱體凈煤氣出口管上的人工取樣管配合使用 ，可在一定程度上提高工作效率。但現(xiàn)階段 ，高爐煤氣布袋除塵系統(tǒng)上使用的檢漏設(shè)施均為定性檢測(cè) ，無(wú)法檢測(cè)到布袋除塵箱體凈煤氣出口濃度，而且系統(tǒng) 的可靠性也存在很多的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在虛警率過(guò)高，檢漏設(shè)施與切換閥門沒有聯(lián)鎖關(guān)系，自動(dòng)化程度不高。4.3 布袋除塵技術(shù)特點(diǎn) (1)采用先進(jìn)的煙氣導(dǎo)流技術(shù)，使進(jìn)入各過(guò)濾室的煙氣均勻分布，這是確保除塵器具有高效率的重要措施。導(dǎo)流技術(shù)共包括 3部分：層疊式進(jìn)風(fēng)導(dǎo)流技術(shù)、灰斗導(dǎo)流板技術(shù)和煙道彎管導(dǎo)流板技術(shù)。 (2)

30、采用灰斗自動(dòng)電加熱器 ，以保證灰斗內(nèi)的灰塵不結(jié)露，減少腐蝕和避免灰塵搭橋而堵塞。在灰斗溫度低于設(shè)定值時(shí)電加熱器自動(dòng)開啟 ，高于設(shè)煙氣流量變化對(duì)效率影響不大對(duì)效率影響較大定值時(shí) 自動(dòng)關(guān)閉。 (3)采用內(nèi)置式旁通煙道 ，當(dāng)煙氣溫度過(guò)低和過(guò)高時(shí)，旁通煙道便自動(dòng)打開 ，同時(shí)關(guān)閉除塵器各室進(jìn)口閥，使煙氣通過(guò)旁通煙道排入煙囪，以避免在煙氣溫度高時(shí)布袋被燒壞或煙氣溫度低時(shí)因結(jié)露被酸性腐蝕 。 (4)采用大容量噴吹組合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效清灰。 (5)采用 PLC程控技術(shù) ，對(duì)脈沖閥、離線閥、卸灰裝置 、旁通閥、灰斗電加熱器等設(shè)備進(jìn)行控制。 (6)濾袋選用 500 gm 以上的濾料制作 ，濾袋內(nèi)支撐用的袋籠采用碳鋼

31、加鍍鋅處理，在 自動(dòng)焊接生產(chǎn)線上生產(chǎn)，確保焊接強(qiáng)度并光滑無(wú)毛刺 ，以免損壞濾袋。 (7)采用高效脈沖反吹清灰，氣源為壓縮空氣， 脈沖閥的動(dòng)作是根據(jù)濾袋內(nèi)外的壓力差 (或設(shè)定的時(shí)間)在 PLC的控制下按設(shè)定的順序 自動(dòng)啟停 。 4.4 布袋除塵器的前景美國(guó)圣勃雷電廠于 1973年首先將4臺(tái)鍋爐(總?cè)萘繛?176 MW)的4臺(tái)電除塵器改為布袋除塵器，隨后布袋除塵器在電站鍋爐和工業(yè)鍋爐上的應(yīng)用日益廣泛。由于許多國(guó)家自20世紀(jì)70年代以來(lái)大幅度提高煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)，而且對(duì)硫氧化物的排放也越來(lái)越嚴(yán)格，迫使用戶燃用低硫煤 ，導(dǎo)致煤灰的電阻率提高，靜電除塵效率降低 ，不得不用布袋除塵器替代 ，從而使布袋除塵器

32、更加迅速地發(fā)展。在歐美、日本 、澳大利亞，鍋爐用布袋除塵器已有大量應(yīng)用，技術(shù)已臻成熟，尤其是澳大利亞最為積極 ，因?yàn)槠毡槿加玫土蛎?，電站鍋爐幾乎全部采用布袋除塵。容量也越來(lái)越大，目前使用布袋除塵器的最大機(jī)組達(dá) 850 MW。使用范圍也在不斷擴(kuò)展，如垃圾焚燒爐使用布袋除塵器幾乎已成唯一選擇。在我國(guó)，2O世紀(jì)電力系統(tǒng)曾進(jìn)行過(guò)應(yīng)用試驗(yàn)，在山東南定熱電廠等5個(gè)電廠使用了布袋除塵器，由于當(dāng)時(shí)的材料和技術(shù)水平 ，沒有成功。失敗的主要原因是濾袋的壽命太短。目前制造技術(shù)已得到提高 ，今后需在以下 3方面發(fā)展布袋除塵器技術(shù) ：(1)進(jìn)一步改進(jìn)濾料質(zhì)量，增加適用于不同類型鍋爐的濾料品種，延長(zhǎng)濾料的使用壽命。(2)

33、實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化 、大型化。目前已投運(yùn)的國(guó)產(chǎn)布袋除塵器多數(shù)用于 3575 th鍋爐，少量為 130220 th鍋爐 ，采用進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備有用于 670 th鍋爐的。如何盡快提高國(guó)產(chǎn)化率，應(yīng)用到更大容量鍋爐(如 300 MW，600 MW 發(fā)電機(jī)組)上 ，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 (3)進(jìn)一步提高自動(dòng)化水平，采用有效保證濾袋安全的措施 ，提高附屬設(shè)備的質(zhì)量。第五章 布袋除塵的PLC控制系統(tǒng) 可編程控制器可編程控制器（Programmable Controller）縮寫為PC，為了和個(gè)人計(jì)算機(jī)相區(qū)別，把可編程控制器縮寫為PLC。5.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)一、輸入回路的設(shè)計(jì)1、電源回路 PLC供電電

34、源一般為 AC85240V（也有DC24V），適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1：1隔離變壓器等）。2、 PLC上DC24V電源的使用各公司 PLC產(chǎn)品上一般都有DC24V電源，但該電源容量小，為幾十毫安至幾百毫安，用其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，同時(shí)作好防短路措施（因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響PLC的運(yùn)行）。 3、外部DC24V電源 若輸入回路有 DC24V供電的接近開關(guān)、光電開關(guān)等，而PLC上DC24V電源容量不夠時(shí)，要從外部提供DC24V電源；但該電源的“-”端不要與 PLC的 DC24V的“-”端以及“COM”端相連，否則會(huì)影響PLC的運(yùn)行。 4、輸入的靈敏

35、度各廠家對(duì)PLC的輸人端電壓和電流都有規(guī)定，如日本三菱公司F7n系列PLC的輸入值為：DC24V、7mA，啟動(dòng)電流為mA，關(guān)斷電流小于mA，因此，當(dāng)輸入回路串有二極管或電阻（不能完全啟動(dòng)），或者有并聯(lián)電阻或有漏電流時(shí)（不能完全切斷），就會(huì)有誤動(dòng)作，靈敏度下降，對(duì)此應(yīng)采取措施。另一方面，當(dāng)輸入器件的輸入電流大于PLC的最大輸入電流時(shí)，也會(huì)引起誤動(dòng)作，應(yīng)采用弱電流的輸入器件，并且選用輸人為共漏型輸入的 PLC，Bp輸入元件的公共點(diǎn)電位相對(duì)為負(fù)，電流是流出 PLC的輸入端。 二、 輸出回路的設(shè)計(jì) 1、各種輸出方式之間的比較 1）繼電器輸出： 優(yōu)點(diǎn)是不同公共點(diǎn)之間可帶不同的交、直流負(fù)載，且電壓也可不同

36、，帶負(fù)載電流可達(dá)2A；但繼電器輸出方式不適用于高頻動(dòng)作的負(fù)載，這是由繼電器的壽命決定的。其壽命隨帶負(fù)載電流的增加而減少，一般在幾十萬(wàn)次至Jl百萬(wàn)次之間，有的公司產(chǎn)品可達(dá)1000萬(wàn)次以上，響應(yīng)時(shí)間為10ms。 2）晶閘管輸出： 帶負(fù)載能力為A，只能帶交流負(fù)載，可適應(yīng)高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間為1ms。 3）晶體管輸出： 最大優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)于高頻動(dòng)作，響應(yīng)時(shí)間短，一般為ms左右，但它只能帶 DC 530V的負(fù)載，最大輸出負(fù)載電流為05A，但每4點(diǎn)不得大于A。 當(dāng)你的系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6次以下時(shí)，應(yīng)首選繼電器輸出，因其電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。當(dāng)頻率為10次min以下時(shí)，既可采用繼電器輸出方式；也可

37、采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓三極管（510A），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載，可大大減小。 2、抗干擾與外部互鎖當(dāng) PLC輸出帶感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。當(dāng)兩個(gè)物理量的輸出在PLC內(nèi)部已進(jìn)行軟件互鎖后，在PLC的外部也應(yīng)進(jìn)行互鎖，以加強(qiáng)系統(tǒng)的可行性。 3、PLC外部驅(qū)動(dòng)電路對(duì)于 PLC輸出不能直接帶動(dòng)負(fù)載的情況下，必須在外部采用驅(qū)動(dòng)電路：可以用三極管驅(qū)動(dòng)，也可以用固態(tài)繼電器或晶閘管電路驅(qū)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)采用保護(hù)電路和浪涌吸收電路，且每路有顯示二極管（LED）指示。印制板應(yīng)做成插拔式，易于維修。

38、三、擴(kuò)展模塊的選用 對(duì)于小的系統(tǒng)，如80點(diǎn)以內(nèi)的系統(tǒng)一般不需要擴(kuò)展；當(dāng)系統(tǒng)較大時(shí)，就要擴(kuò)展。不同公司的產(chǎn)品，對(duì)系統(tǒng)總點(diǎn)數(shù)及擴(kuò)展模塊的數(shù)量都有限制，當(dāng)擴(kuò)展仍不能滿足要求時(shí)，可采用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；同時(shí)，有些廠家產(chǎn)品的個(gè)別指令不支持?jǐn)U展模塊，因此，在進(jìn)行軟件編制時(shí)要注意。各公司的擴(kuò)展模塊種類很多，如單輸入模塊、單輸出模塊、輸入輸出模塊、溫度模塊、高速輸入模塊等。 PLC的這種模塊化設(shè)計(jì)為用戶的產(chǎn)品開發(fā)提供了方便。 四、PLC的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 當(dāng)用PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)，其難度比PLC單機(jī)控制大得多。首先你應(yīng)選用自己較熟悉的機(jī)型，對(duì)其基本指令和功能指令有較深入的了解，并且指令的執(zhí)行速度和用戶程序存儲(chǔ)容量也應(yīng)仔細(xì)了解

39、。否則，不能適應(yīng)你的實(shí)時(shí)要求，造成系統(tǒng)崩潰。另外，對(duì)通信接口、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)傳送速度等也要考慮。 最后，還要向 PLC的商家尋求網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和軟件技術(shù)支持及詳細(xì)的技術(shù)資料，至于選用幾層工作站，依你的系統(tǒng)大小而定。五、軟件編制 在編制軟件前，應(yīng)首先熟悉所選用的 PLC產(chǎn)品的軟件說(shuō)明書，待熟練后再編程。若用圖形編程器或軟件包編程，則可直接編程，若用手持編程器編程，應(yīng)先畫出梯形圖，然后編程，這樣可少出錯(cuò)，速度也快。編程結(jié)束后先空調(diào)程序，待各個(gè)動(dòng)作正常后，再在設(shè)備上調(diào)試。5.1.2 PLC工作原理1、掃描技術(shù) 當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成

40、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，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。 圖5.1 CPU的掃描周期（1）輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC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。  （2）用戶程序執(zhí)行階段  在用戶程序執(zhí)行階段， PLC總是按由上而下的順序依次地

41、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)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，

42、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。 （3）輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC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PLC的真正輸出。一般來(lái)說(shuō)， PLC的掃描周期包括自診斷、通訊等，如下圖所示，即一個(gè)掃描周期等于自診斷、通訊、輸入采樣、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新等所有時(shí)間的總和。     上電故障RUN自診斷通訊輸入采樣用戶程序執(zhí)行輸出刷新圖5.2 PLC的掃描周期2、PLC的I/O響應(yīng)時(shí)間 為了增強(qiáng) PLC的抗干

43、擾能力，提高其可靠性，PLC的每個(gè)開關(guān)量輸入端都采用光電隔離等技術(shù)。 為了能實(shí)現(xiàn)繼電器控制線路的硬邏輯并行控制， PLC采用了不同于一般微型計(jì)算機(jī)的運(yùn)行方式（掃描技術(shù)）。 以上兩個(gè)主要原因，使得 PLC的I/O響應(yīng)比一般微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的工業(yè)控制系統(tǒng)慢的多，其響應(yīng)時(shí)間至少等于一個(gè)掃描周期，一般均大于一個(gè)掃描周期甚至更長(zhǎng)。 所謂 I/O響應(yīng)時(shí)間指從PLC的某一輸入信號(hào)變化開始到系統(tǒng)有關(guān)輸出端信號(hào)的改變所需的時(shí)間。其最短的I/O響應(yīng)時(shí)間與最長(zhǎng)的I/O響應(yīng)時(shí)間如圖所示： (a)、 最短 I/O響應(yīng)時(shí)間(b)、 最長(zhǎng) I/O響應(yīng)時(shí)間圖5.3、 I/O響應(yīng)時(shí)間以上是一般的 PLC的工作原理，但在現(xiàn)代出現(xiàn)的

44、比較先進(jìn)的PLC中，輸入映像刷新循環(huán)、程序執(zhí)行循環(huán)和輸出映像刷新循環(huán)已經(jīng)各自獨(dú)立的工作，提高了PLC的執(zhí)行效率。在實(shí)際的工控應(yīng)用之中，編程人員應(yīng)當(dāng)知道以上的工作原理，才能編寫出質(zhì)量好、效率高的工藝程序。5.1.3 PLC的特點(diǎn)1）編程方法簡(jiǎn)單易學(xué)。2）功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高。3) 配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)。4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)。5）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少。6）工作量小，維修方便。7）體積小，能耗低。5.1.4 PLC控制系統(tǒng)的可靠性用PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制是非常可靠的，這是因?yàn)镻LC在硬件與軟件兩個(gè)方面都采取了很多措施，確保它能可靠工作。（1） 硬件方面：PLC的輸入、輸出

45、電路與內(nèi)部CPU是電隔離的，其信息靠光耦器件或電磁器件傳遞。而且，CPU板還有抗電磁干擾的屏蔽措施，故可確保PLC程序的運(yùn)行不受外界的電與磁干擾，能正常工作。PLC使用的元器件多為無(wú)觸點(diǎn)的，而且為高度集成的，數(shù)量并不太多，也為其可靠工作提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造工藝上，為使PLC能安全可靠地工作，也采取了很多措施，可確保PLC耐振動(dòng)、耐沖擊，使用環(huán)境溫度可高達(dá)50oC多，有的PLC可高達(dá)8090oC.有的PLC的模塊可熱備，一個(gè)主機(jī)工作，另一個(gè)主機(jī)也運(yùn)轉(zhuǎn)，但不參與控制，僅作備份，一旦工作主機(jī)出現(xiàn)故障，熱備的可自動(dòng)接替其工作。（2） 軟件方面PLC的工作方式為掃描加中斷，這既可保證它能

46、有序的工作，避免繼電控制系統(tǒng)常出現(xiàn)的“冒險(xiǎn)競(jìng)爭(zhēng)”，其控制結(jié)果總是確定的；而且又能應(yīng)急處理急于處理的控制，保證了PLC對(duì)應(yīng)急情況的即使響應(yīng)，是能可靠的工作。PLC還有很多防止及監(jiān)測(cè)故障的指令，已產(chǎn)生各重要模塊工作正常與否的提示信號(hào)?？赏ㄟ^(guò)編制相應(yīng)的用戶程序，對(duì)PLC的工作狀況，以及PLC所控制的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，以確保其可靠工作。PLC每次上電后，還都要運(yùn)行自檢程序及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。這是系統(tǒng)程序配置的，用戶可不干預(yù)。出現(xiàn)故障時(shí)有相應(yīng)的出錯(cuò)信號(hào)提示。正是PLC在軟、硬件諸方面有強(qiáng)有力的可靠性措施，才確保了PLC具有可靠工作的特點(diǎn)。它的平均無(wú)故障時(shí)間可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上；出了故障平均修復(fù)時(shí)間也很短，幾小時(shí)

47、以至于幾分鐘即可。5 可編程控制器（PLC）的應(yīng)用隨著PLC功能的不斷完善，性能價(jià)格比的不斷提高，PLC應(yīng)用面也越來(lái)越廣。目前，PLC在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電子、機(jī)械制造、汽車、船舶、裝卸、造紙、紡織、環(huán)保、娛樂(lè)等各行各業(yè)。PLC的應(yīng)用范圍通?？煞譃槿缦挛宸N類型：（1） 順序控制這是今日PLC最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，它取代了傳統(tǒng)的繼電器順序控制。PLC應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控制、生產(chǎn)自動(dòng)線控制，例如，注塑機(jī)、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、切紙機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、裝配生產(chǎn)線、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線及電梯控制等等。（2） 運(yùn)動(dòng)控制PLC制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或

48、多軸位置控制模塊。在多數(shù)情況下，PLC把描述目標(biāo)位置的數(shù)據(jù)送給模塊，模塊移動(dòng)一軸或數(shù)軸到目標(biāo)位置，當(dāng)每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣龋_保運(yùn)動(dòng)平滑。運(yùn)動(dòng)的編程可用PLC的編程語(yǔ)言完成，通過(guò)編程器輸入。操作員用手動(dòng)方式把軸移動(dòng)到某個(gè)目標(biāo)位置，模塊就得知了位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)，之后可用編輯程序來(lái)改變速度和加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)，使運(yùn)動(dòng)平滑。（3）過(guò)程控制PLC能控制大量的物理參數(shù)，例如，溫度、壓力、速度和流量等。PID模塊的提供使PLC具有閉環(huán)控制能力，即一個(gè)具有PID控制能力的PLC可用于過(guò)程控制。當(dāng)控制過(guò)程中某個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí)，PID控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出，把變量保持在設(shè)定值上。PID

49、算法一旦適應(yīng)了工藝，就不管工藝混亂而保持設(shè)定值。（4）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代的PLC具有整數(shù)四則運(yùn)算、矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、字邏輯運(yùn)算、求反、循環(huán)、移位、浮點(diǎn)數(shù)等運(yùn)算功能，和數(shù)據(jù)傳送、轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析和處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的參考值比較，也可以用通信功能傳送到別的智能裝置，或者將他們打印制表。（5）通信和聯(lián)網(wǎng)為了適應(yīng)國(guó)外近幾年來(lái)興起的工廠自動(dòng)化（FA）系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）及集散系統(tǒng)等發(fā)展的需要，首先，必須發(fā)展PLC之間、PLC和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間的通信功能。作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，不僅PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電、故障時(shí)的對(duì)策等。日本富士電

50、機(jī)公司開發(fā)的MICREXF系列就是一例，其中處理器多達(dá)16臺(tái)，輸入/輸出點(diǎn)數(shù)達(dá)3200個(gè)之多。PLC之間、PLC和上級(jí)計(jì)算機(jī)之間都采用光纖通信，多級(jí)傳遞。I/O模塊按功能各自放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 SIMATIC S7300 PLC目前生產(chǎn)PLC的著名廠家有德國(guó)西門子公司（SIEMENS），美國(guó)ROCKWELL公司所屬的A-B(ALLEN&BRADLY)公司，法國(guó)施奈德公司(SCHNEIDER ELECTRIC)，日本的三菱電機(jī)(MITSUBISHI ELECTRIC)和歐姆龍（OMRON）等。SIEMENS的PLC以其極高的性能和價(jià)

51、格比，在我國(guó)占有很大的市場(chǎng)份額。SIEMENS的PLC產(chǎn)品有SIMATIC S7，M7和C7等幾大系列。SIMATIC S7300系列PLC已經(jīng)得到的國(guó)內(nèi)國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證有：DIN認(rèn)證，UL認(rèn)證，CSA認(rèn)證，F(xiàn)M1級(jí)1區(qū)：A、B、C、D組，溫度組T4，船級(jí)認(rèn)證等。SIMATIC S7300 是一種通用型模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。其模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。能適合自動(dòng)化工程中的各種應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是在生產(chǎn)制造工程中的應(yīng)用。模塊化、無(wú)風(fēng)扇結(jié)構(gòu)、易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特點(diǎn)，使得S7300在工業(yè)領(lǐng)域中實(shí)施各種控制任務(wù)時(shí)，成為一種既經(jīng)濟(jì)又切

52、合實(shí)際的解決方案。 S7300的組成部件S7300時(shí)模塊式的PLC，它有以下幾部分組成：1)中央處理單元（CPU）各種CPU有不同的性能，例如有的CPU集成有PROFIBUSDP等通信接口。CPU前面板上有狀態(tài)故障指示燈、模式開關(guān)、24V電源端子、電池盒與存儲(chǔ)器模塊盒（有的CPU沒有）。2) 載電源模塊（PS）負(fù)載電源模塊用于將AC220V電源轉(zhuǎn)換為DC24V電源，供CPU和I/O模塊使用。額定輸出電流有2A、5A和10A 3種，過(guò)載時(shí)模塊上的LED閃爍。3) 信號(hào)模塊（SM）信號(hào)模塊時(shí)數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量模塊的總稱，他們是不同的過(guò)程信號(hào)電壓或PLC電流與內(nèi)部的信號(hào)電平匹配。信號(hào)模塊主要

53、有數(shù)字量輸入模塊SN321和數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331和模擬量輸出模塊SM332。模擬量輸入模塊可以輸入熱電阻、熱電偶、DC420mA和010V等多種不同類型和不同量程的模擬信號(hào)。每個(gè)模塊上有一個(gè)背板總線連接器，現(xiàn)場(chǎng)的過(guò)程信號(hào)連接到前連接器的端子上。4）功能模塊（FM）功能模塊主要用于對(duì)實(shí)時(shí)性和存儲(chǔ)容量要求高的控制任務(wù)，例如計(jì)數(shù)器模塊、快速/慢速給驅(qū)動(dòng)位置控制模塊、電子凸輪控制器模塊、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)定位模塊、伺服電動(dòng)機(jī)定位模塊、定位和連續(xù)路徑控制模塊、閉環(huán)控制模塊、工業(yè)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)的接口模塊、稱重模塊、位置輸入模塊、超聲波位置解碼器等。5）通信處理器（CP）通信處理器用于PLC

54、之間、PLC與計(jì)算機(jī)和其他智能設(shè)備之間的通信，可以將PLC接入PROFUBUSDP、ASI和工業(yè)以太網(wǎng)，或用于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信等。通信處理器可以減輕CPU處理通信的負(fù)擔(dān)，并減少用戶對(duì)通信的編程工作。 6） 接口模塊（IM）接口模塊用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架（CR）和擴(kuò)展機(jī)架（ER）。S7300通過(guò)分布式的主機(jī)架和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架，最多可以配置32個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊和通信處理器等。7）導(dǎo)軌用來(lái)固定和安裝S7300上述的各種模塊。 I/O地址的確定S7300的開關(guān)量地址由標(biāo)識(shí)符、地址的字節(jié)部分和位部分組成，一個(gè)字節(jié)由07這8位組成。地址標(biāo)識(shí)符I表示輸入，Q表示輸出，M表示存儲(chǔ)器位。例如I是一個(gè)數(shù)字輸入

55、量的地址，小數(shù)點(diǎn)前面的3是地址的字節(jié)部分，小數(shù)點(diǎn)后的2表示這個(gè)輸入點(diǎn)是3號(hào)字節(jié)中的第2位。開關(guān)量除了按位尋址外，還可以按字節(jié)、字和雙字尋址。 CPU 3152DPS7300的CPU模塊（簡(jiǎn)稱CPU）集成了過(guò)程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。每個(gè)CPU都有一個(gè)編程用的RS485接口，有的還帶有集成的現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUSDP接口或PTP（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）串行通信接口，S7300不需要附加任何硬件、軟件和編程，就可以建立一個(gè)MPI(多點(diǎn)接口)網(wǎng)絡(luò)，如果有PROFIBUSDP接口，可以建立一個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)。CPU 3152DP具有大中規(guī)模的程序容量，對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)有較高的處理性能，有兩個(gè)PROFIBUSDP主站/從站接口，可以用于建立分布式I/O結(jié)構(gòu)和大規(guī)模的I/O配置。CPU 3152DP可以作路由器，有點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信功能。5.1.10 PS 3072A有多種電源模塊可以為S7300 PLC供電。在本設(shè)計(jì)中，采用PS 3072A電源模塊。訂貨號(hào)：6ES7 3051BA800AA0特性：PS 307電源模塊（2A）具有以下顯著特點(diǎn)·輸出電流2A·輸出電壓24VDC;防短路和開路保護(hù)·連接單相交流系統(tǒng)（輸入電壓120/230VAC,50/60HZ）·可靠的隔離特性，符合EN 60 950·可用作負(fù)載