喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告 (1)

1、1PLC 讨论课报告 组号： 第十九组 小组成员：陈永秀、张丁文、刘红申、曹嘉元2贡献度排名第一名：曹嘉元第二名：陈永秀第三名：张丁文第四名：刘红申 3目录第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析.41.11.1 喷雾干燥塔背景描述喷雾干燥塔背景描述.41.21.2 喷雾干燥塔工艺流程简介喷雾干燥塔工艺流程简介.41.31.3 燃烧系统燃烧系统.41.41.4 干燥系统干燥系统.61.51.5 投料系统投料系统.71.61.6 除尘系统除尘系统.7第二章、第二章、 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计.92 2. .1 1 喷喷雾雾干干燥燥塔塔控控制制功功能能描描述述

2、.92.22.2 如何使用好喷雾干燥塔如何使用好喷雾干燥塔.10第三章第三章 喷雾干燥塔组态王实现图喷雾干燥塔组态王实现图.14第四章、控制系统流程图第四章、控制系统流程图.154.1 燃烧系统流程图.154.2 投料系统流程图.174.3 燃烧系统流程图.184.4 除尘系统流程图.19第五章第五章 控制控制 plcplc 梯形图梯形图.21第六章、控制系统调试报告第六章、控制系统调试报告.226.1 系统准备阶段.226.2 点火启动过程.226.3 投料系统进入工作过程.226.4 除尘系统进入工作.226.5 手自切换系统.226.6 安全保护系统.226.7 报警系统.226.8 真

3、实调试结果.22第七章第七章 心得体会心得体会.234第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析1.11.1 喷雾干燥塔背景描述喷雾干燥塔背景描述喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业

4、，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立的系统进行成套供应。1.21.2 喷雾干燥塔工艺流程简介喷雾干燥塔工艺流程简介喷雾干燥塔 P&ID 图如图 1-1 所示。按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。 鼓风机排风机供油泵增压泵助燃风机除尘器干燥塔加热器料浆罐料浆泵点火变压器火检探头燃料油箱油包图 例：溢流阀手动阀电磁阀电动调节阀TTPT联动调节1-1 喷雾干燥塔 P&ID 图1.31.3 燃烧系统燃烧系统燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、5点火变压器、火检探头、助燃风机等。当系统启动后，供

5、油泵运转，燃油通过溢油阀在回路中运行，这样第一可以加快点火时候的系统响应速度，第二可以检测回路的工作是否正常。按下点火按钮后，助燃风机启动，进行五分钟的吹扫过程在吹扫的同时点火，可以把残留的可燃物燃烧掉，防止在点火的时候由于可燃物过多，导致爆炸事故。吹扫结束后开增压泵开始投油，投油负荷定为额定负荷的 45%，投油 30s 后断点火变压器，此时火检，若火检输入信号为 1 则说明点火成功，继续投油保持燃烧，然后再升负荷。若火检信号为 0，则说明点火不成功，立即停止投油，助燃风机进行吹扫五分钟，为下一次的点火做好准备。主油回路采用双电磁阀串联的目的为保持截止的可靠性，燃料调节阀和助燃风机调节阀联动，

6、使风和燃料的按比例变化。燃烧系统的 I/O 表如下表所示。61.41.4 干燥系统干燥系统干燥系统的主要设备有鼓风机、干燥塔、除尘器、排风机。在干燥系统中，鼓风机将空气送入换热器中加热，热空气进入干燥塔干燥所需物质，接着干燥塔出口的热空气进入除尘器进行除尘，最终通过排风机排入大气。系统启动的时候运行鼓风机和排风机，因为提前开不影响系统的安全性，同使在点火的初期还有保护加热器的作用。同样在停止系统的时候最后停风机，同样使保护作用。在干燥系统中，涉及到空气温度和干燥塔内负压控制。温度的控制包括热空气进口温度、烟气出口温度、干燥塔出口温度，其中热空气进口温度是调节燃油量（即燃油调节阀的开度）的主要依

7、据。干燥塔的负压是改变排风机转速（主要通过变频器实现）的主要依据，干燥塔的出口温度是给料多少的主要依据，当排烟温度超过一定温度的时候声光报警，等待运行人员确认。干燥系统的 I/O 下表所示。71.51.5 投料系统投料系统 投料系统的主要设备有料浆灌、溢流阀、电磁阀、料浆泵、喷雾装置。投料系统在点火成功后，温度满足一定数值的时候，启动料浆泵，经过雾化，喷入干燥塔，物料经干燥后从下面的排出合格产品。同时，根据控制目标自动增/减料枪，保证干燥效果。投料系统的主要控制信号为料浆出口压力，根据干燥内负压和温度控制料浆出口压力在一定范围内，以确保料浆的雾化效果。投料系统的 I/O 表如下表所示。1.61

8、.6 除尘系统除尘系统 除尘器属于喷雾干燥塔的外围设备，除尘器外壁布置了三只气锤，内部设置八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。除尘系统为达到除尘效果要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，同时 8 只布袋按固定的时间间隔进行反吹。除尘器布置在干燥塔旁，在负压控制中可以考虑到除尘器的反吹会造成干燥塔塔内负压的明显波动。此时应该禁止负压检测信号的信号输出，在反吹过后回复正常以后，再解除信号的输出指令。8除尘系统 I/O 表如下表所示。其他功能、另外还有一些 I/O 点起报警、就地指令等一些重要功能具体表如下表 所示。9第二章、第二章、 控制系统的硬件设计控制系统的硬件设计2 2. .1 1 喷

9、喷雾雾干干燥燥塔塔控控制制功功能能描描述述良好的控制系统的主要指标是安全和经济，本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定，并以安全作为优化目标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑：顺序启动功能、安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的主要功能如下：（1） 、自动顺序启动功能系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机，鼓风机，助燃风机，供油泵，增压泵的顺序启动。（2） 、安全停

10、机功能可以自动按供油泵，电磁阀，助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。（3） 、 自动点火功能实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，此时按下“点火”按钮并保持 2 秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点火”按钮，系统不予响应。（4） 、熄火自动保护功能点火过程和正常运行中因出现熄火信号，系统能自动保护设备安全，并恢复到点火准备状态。（5） 、系统安全保护功能系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值 5 秒，打开“紧急排放阀” ；出口温度超过故障限值 1 分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。（6） 、状态检测和自动警报功能系统进

11、口温度，出口温度，排烟温度，塔内塔内负压，料浆压力异常时提供光字牌提示和声音报警，并具有报警保持，等待确认功能10（7） 、自动投入喷枪和撤除喷枪功能。在“自动模式”下，当投料温度升高时增加燃烧量，温度升高到一定值，自动增加一根喷枪；当投料温度降低时减少燃烧量，温度降低到一定值时自动减少一根喷枪。（8） 、指示灯测试功能在任何情况下，系统都可以检测指示灯是否能够正常使用，按下“灯测试”按钮，所有指示灯点亮，取消“灯测试”按钮，所有指示灯回复原状态。（9） 、点火之后系统进入手动控制，当满足一定条件后系统自动切换到自动控制。2.22.2 如何使用好喷雾干燥塔如何使用好喷雾干燥塔技术指标水分蒸发速

12、率最大为: 10 kg 气体干燥速率最大为: 150 kg/h 注入空气速率 350 C。主要功能可将溶液状态的物料喷入喷雾干燥塔中，物料干燥后呈固体粉末状态出料。应用范围用于生物农药，医药，食品微生物的干燥。特点：1、干燥速度快，完成只需数秒钟；2、适宜于热敏性物料干燥；3、使用范围广：根据物料的特性，可以用于热风干燥、离心造粒和冷风造粒，大多特性差异很大的产品都能用此机生产；4、由于干燥过程是在瞬间完成的，产成品的颗粒基本上能保持液滴近似的球状，产品具有良好的分散性，流动性和溶解性；5、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于固含量 60%以下的溶液，干燥后，不需要再进行粉碎和筛选，减

13、少了生产工序，简化了生产工艺。对于产品的粒径、松密度、水份，在一定范围内，可改变操作条件进行调整，控制、管理都很方便；6、为了使物料不受污染和延长设备寿命，凡是与物料接触部分，均可以采用不锈钢材料制造。11作用原理空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器，喷雾成极细微的雾状液珠，与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，微尘物料由脉冲布袋收集器收集，废气由风机排空。喷雾干燥塔常见毛病与修复粘壁现象主要原因：（1）进料量太大, 不能充分蒸发；（2）喷雾开始前干燥室加热不足；（3

14、）开始喷雾时, 下料流量调节过大；（4）加入的料液不稳定。补救措施：适当减少进料量; 适当提高热风的进口和出口温度; 在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止; 检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。水分含量高主要原因：一般是排风温度太低。补救措施：适当减小进料量, 以提高排风温度。纯度低主要原因：（1）空气过滤效果不佳；（2）积粉混入成品；（3）原料纯度不高；（4）设备清洗不彻底。补救措施：检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换; 检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流; 喷物前应将料液过滤; 重新清洗设备。12粉粒

15、太细主要原因：含固量太低或进料量太小。补救措施：提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。跑粉现象主要原因：旋风分离器的分离效果差。补救措施：（1）检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形；（2）提高旋风分离器进出口的气密性；（3）检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。喷头转速低主要原因：离心喷头部件出了故障。补救措施：检查喷头内部件。蒸发量低主要原因：(1) 整个系统的空气量减少；(2) 热风的进口温度偏低；(3) 设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。补救措施: (1) 检查离心机的转速是否正常；(2) 检查离心机调节阀位置是否正确；(3) 检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞；(4)

16、 检查电网电压是否正常；(5) 检查电加热器是否正常工作；(6) 检查设备各组件连接是否密封。喷头振动主要原因：（1） 喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形；（2） 离心盘动平衡不好。补救措施：（1） 检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗；（2） 发现主轴有异常, 要进行更换；（3） 对离心盘的动平衡重新调整或更换。13操作注意事项：1、首先开启离心风机，然后开启加热器，并检查是否漏气、如正常即可进行预热，因热风预热决定着干燥设备的蒸发能力，在不影响被干燥物料质量的前提下，应尽可能提高进风温度。2、预热时干燥室顶部安放雾化器处，干燥室部和旋风分离器下料口处必

17、须密封，以免冷风进入干燥室，降低预热效率。3、当干燥室进口温度达到设定温度时，开启离心喷头，当喷雾头达到最高转速时，开启进料泵，加入清水喷雾 10 分钟后更换成 料液，进料量应由小到大，否则将产生粘壁现象，直到调节到适当的要求。料液的浓度应根据物料干燥的性质来配制，以保证干燥后成品有良好的流动性。4、干燥成品的温度和湿度，取决于排风温度，在运行过程中，保持排风温度为一个常数是极其重要的，这取决于进料量的大小，下料量稳定，出口温度是比较稳定的。若料液的含固量和流量发生变化时出口温度也会出现变动。5、产品温度太高，可减少加料量，以提高出口温度，产品的温度太低，则反之。对于产品温度较低的热敏性物料可

18、增加加料量，以降低排风温度，但产品的温度将相应提高。14 第三章第三章 喷雾干燥塔组态王实现图喷雾干燥塔组态王实现图15第四章、控制系统流程图第四章、控制系统流程图4.1 燃烧系统流程图排风机延时5s投鼓风机在吹扫条件满足条件下，连续吹扫5分钟吹扫成功供油泵不泄露的情况下，投燃料供油泵。投燃料增压泵投助燃风机投燃料电磁阀投燃料调节阀投点火变压器以上均满足的情况下，点火许可。长按点火指令2秒10s后火焰正常点火成功，系统准备好。紧急停炉或停止指令停止供油泵停止燃料电磁阀启动否是否是否是否是停止助燃风机停止增压泵、调节阀、点火变压器停止指令停止鼓风机、延时5s后停排风机结束投料系统是否图 4.1

19、燃烧系统流程图16当按下开始按钮 2s 后，启动排风机，延时 5s 后，启动鼓风机，使干燥塔内保持负压。1. 启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫 5 分钟，若在吹到过程中某个开启的排、鼓风机停止，则重新吹扫。吹扫过程中，吹扫进行中指示灯亮，吹扫结束后，指示灯灭。2. 吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时，点火许可，同时点火许可灯亮。3. 长按点火指令两秒，若十秒后火焰正常，则点火成功，在无急停指令和停止指令的情况下，系统准备完毕，系统准备完毕指示灯亮，等待投料，同时自动转为手动。否则依次停止供油泵、燃料电磁阀、

20、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器，若有停止指令，则依次停止鼓风机、排风机。否则，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。恢复到点火准备状态。174.2 投料系统流程图投料浆泵，延时5秒喷枪A.否则停止料浆泵、喷枪A。当投料温度达到中等温度设定值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到最高温度设定值时，投喷枪C.否则停止喷枪C。点火成功，系统准备完毕。手动状态自动状态料浆泵喷枪A、B、C结束投料温度达到最低温度值是否图 4.2 投料系统流程图系统准备完毕后，当投料温度未达到最低值时，为手动状态，可以通过手动头料浆泵、喷枪。1. 当投料温度达到最低值时，自动由手动转到

21、自动状态，先投入料浆泵。延时185s，投喷枪 A，不满足时则停止，转为手动。2. 当投料温度达到中温度值时，投喷枪 B。否则停止喷枪 B。3. 当投料温度达到高温度值时，投喷枪 C。否则停止喷枪 C。4.3 燃烧系统流程图排风温度异常塔内负压异常进口温度异常出口温度异常声音报警同时闪光报警。报警确认故障解除闪光变为平光。工作时，出现相关参数异常。报警灯熄灭结束图 4.3 燃烧系统流程图19正常干燥过程中，若相关参数异常时，则会进行相应的报警警示。1. 当排风温度异常时，会出现声音报警，同时排风温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。2. 当塔内负压异常时，会出

22、现声音报警，同时塔内负压异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。3. 当进口温度异常时，会出现声音报警，同时进口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。4. 当出口温度异常时，会出现声音报警，同时出口温度异常灯闪烁报警，按下报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。4.4 除尘系统流程图每20秒气锤A自动击打5秒小火位置大火位置延时一分钟，停止各设备。系统准备完毕，正常运行时。手动状态气锤A、B、C正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8自动状态结束投入正吹布袋1、2、3、4，延时55秒

23、投入正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时55秒自动状态自动状态已投入气锤A自动状态投入反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延时5秒投入反吹布袋1、2、3、4，延时5秒手动状态急停指令，熄火信号或停止已投入气锤B自动状态自动状态已投入气锤B每20秒气锤A自动击打5秒每20秒气锤A自动击打5秒否是图 4.4 除尘系统流程图1. 点火成功系统准备完毕后，在系统未达到相关要求时，设备启动为自动状态，20可以手动投入气锤和布袋。2. 当小火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋 1234，延时 55s，反吹布袋 1234，延时 5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则

24、延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。3. 当大火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋 12345678，延时 55s，反吹布袋 12345678，延时 5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。4. 手动投入气锤后，则气锤变为自动状态，每 20s 自动击打 5s。21第五章第五章 控制控制 plcplc 梯形图梯形图22第六章、控制系统调试报告第六章、控制系统调试报告 6.1 系统准备阶段 启动前的指示灯检测检测系统是否满足点火条件系统准备完毕。 6.2 点火启动过程系统启动开机吹扫（10s）吹扫指示灯亮，排风机、鼓风机工作吹扫结束后吹扫

25、指示灯灭，风压正常启动燃料泵10s 后启动增压泵10s 后启动燃料电磁阀和助燃风机油压正常10s 后启动点火变压器点火成功10 秒后关闭点火变压器。 6.3 投料系统进入工作过程进口温度的判定进口温度正常5s 后启动料浆泵料浆压力的判定料浆压力正常5s 后按进口温度范围选择开启喷枪个数 6.4 除尘系统进入工作点火指令长按 2 秒启动排风机10s 后启动鼓风机除尘器的 3 个气锤按一定频率工作除尘器的 8 个布袋每 2 个一组按顺序以一定的时间间隔工作规定的时间 6.5 手自切换系统 按下手/自切换键，PLC 脱离对设备的控制，同时切换到手动控制面板；再按下手/自切换键，切换到 PLC 控制状态，PLC 恢复对设备的控制，同时切断手动控制面板对设备的控制。 6.6 安全保护系统停机条件料浆泵，喷枪，燃料泵，助燃风机瞬间停止工作5s 后燃料增压泵停止工作5s 后燃料电磁阀停止工作鼓风机和排风机保持工作（吹扫） ，布袋除尘器停止工作吹扫停止系统准备完毕。 6.7 报警系统报警系统预计实现的功能如下：报警条件达成（熄火报警除外）对应指示灯闪烁，报警蜂鸣器持续报警按下确