基于PLC气箱式脉冲布袋除尘器的自动控制系统

1、摘要本设计主要介绍了用于水泥厂的一套气箱式脉冲布袋除尘器在自动控制系统中的应用，以和利时G3系列PLC的控制系统为基础，重点阐述了系统的工作原理及系统的硬件构成和软件设计过程，及其介绍设计过程中的相关知识，指出了PLC设计的关键是主要能满足控制功能，并考虑到了系统的配置及灵活性、可靠性等。关键词：PLC 除尘器 控制系统ABSTRACT 目录摘要IABSTRACTII第一篇 绪论1第一章 选题的目的和意义1第二章 PLC的简介1第三章 国内外除尘器的概况及其发展趋势3第一节 除尘器的发展过程3第二节 袋式除尘器的分类4一、 脉冲喷吹清灰袋式除尘器4二、 反吹风清灰袋式除尘器4三、 扁袋除尘器5

2、四、 筒状折叠形滤袋除尘器5第三节 本设计的研究内容5第二篇 HOLLIAS-LEC G3 PLC介绍6第一章 操作数6第一节 本设计用到的相关常量7一、 布尔常量7二、 时钟常量7三、 时间常量7四、 数字常量7五、 实数常量8第二节 本设计用到的相关变量8一、 系统标志符8二、 变量访问的语法8三、 访问变量的地址位8四、 出错处理9第三节 地址9一、地址格式9二、 内存位置10第二章 数据类型11第一节 标准数据类型11一、 布尔型数据类型11二、 整型数据类型11三、 实型数据类型12四、字符串型数据类型12五、 时间型数据类型12第二节 自定义数据类型12一、 数组12二、 指针13

3、三、 枚举14四、 结构15第三章 本设计的相关指令16第一节 乘法指令16第二节 MOVE赋值指令16第三节 NOT取非指令17第四节 SHL左移指令18第五节 BOOL_TO_<TYPE>布尔类型转换指令18第四章 本设计相关功能块21第一节 触发器功能块（Standard.lib）21一、R_TRIG上升沿检测触发器21二、F_TRIG下降沿检测触发器22第二节 计时器功能块（Standard.lib）23一、TP普通计时器23二、TON通电延时计时器24三、 TOF断电延时计时器26第三篇 气箱式脉冲袋除尘器的工作原理28第一章 控制系统结构28第二章 控制系统控制阀原理2

4、8第四篇 PLC控制系统硬件设计31第一章 PLC的规模31第二章 PLC的选型32第一节 输入量和输出量的情况32第二节 用户存储容量估算33第三节 其他技术条件的考虑33第五篇 PLC控制系统的软件设计34第一章 手动和自动两种运行方式34一、 手动运行方式34二、自动运行方式34第二章 控制程序编制要点35第一节 分室清灰间隔时间的选定35第二节 定阻快速清灰及滤袋堵塞报警35第三节 除尘分室清灰脉冲的生成35第四节 收尘气箱工作状态的控制36第五节 系统控制程序流程图：37第三章 PLC控制系统的程序设计37第一节 语句表37第二节 梯形图46第三章 人机界面。53第六篇 归纳和总结5

5、4参考文献55附录 气箱式脉冲袋除尘器控制阀的接线图56附录 气箱式脉冲袋除尘器PLC外部接线图57附录 人机界面图58致谢词59第一篇 绪论第1章 选题的目的和意义随着工业粉尘及其废气排放量的日益增加，其对环境污染也越来越严重，特别是在冶金、矿山、化工、建材等行业中。为了消除污染，保护环境。在这些相关的行业中普遍的采用了脉冲袋式除尘器，用以搜集非结纤维性的工业粉尘和挥发物，捕捉粉尘微粒可达0.1微米。脉冲袋式除尘器具有很高的净化效率，就是搜集细微的粉尘效率也可达99%以上，而且其效率比高，电机旋转产生风压，带动烟气流运动，当烟气流通过除尘器时其中的颗粒就被拦截下来。布袋通过脉冲喷吹的方式进行

6、清理。但就现有的除尘器和控制器还存在着许多的缺陷，不能很好的满足实际生产的要求，近年来随着科学技术的发展和进步，PLC(可编程控制器)已经在相关的行业得到了广泛的应用。故我们采用了PLC成功的开发了气箱式脉冲袋除尘器。气箱式脉冲袋除尘器是综合了分室反吹清灰强度不够和脉冲喷清灰与过滤等缺点发展起来的一种新型、高效的除尘器。它借鉴了国外许多先进的技术，使其充分的发挥压缩空气强力清灰的作用，是一种除尘效率高、占地面积小、运行稳定、性能可靠、维修方便的大型除尘设备，可广泛的运用与冶金、矿山、化工、建材等行业中。第2章 PLC的简介可编程控制器（PLC，Programable Logic Control

7、ler）是以PLC是以微处理为器为核心的一种新型控制装置，综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术而发展起来的一种新型工业自动化控制装置。随着现代工业生产自动化水平的日益提高和微电子技术的飞速发展，PLC已经成为功能完备的自动化系统，是当代工业控制领域的支柱产品。国际电工委员会（IEC，International Electrotechnical Commission）对PLC进行了明确的定义：PLC是一类专门为工业环境应用而设计的数字式电子系统，它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等功能的面向用户的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出方式

8、，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其相关外部设备，都应按照易于与工业控制系统联成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称Programmable Controller（PC）。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。个人计算机（简称PC）发展起

9、来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功

10、能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为3040%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制

11、领域处于统治地位的DCS系统。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用

12、。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。21世纪，PLC会有更大的发展。从技术上看，计算机技术的新成果会更多地应用于可编程控制器的设计和制造上，会有运算速度更快、存储容量更大、智能更强的品种出现；从产品规模上看，会进一步向超小型及超大型方向发展；从产品的配

13、套性上看，产品的品种会更丰富、规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求；从市场上看，各国各自生产多品种产品的情况会随着国际竞争的加剧而打破，会出现少数几个品牌垄断国际市场的局面，会出现国际通用的编程语言；从网络的发展情况来看，可编程控制器和其它工业控制计算机组网构成大型的控制系统是可编程控制器技术的发展方向。目前的计算机集散控制系统DCS（Distributed Control System）中已有大量的可编程控制器应用。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。本设计

14、主要是基于HOLLiAS-LECG3系列PLC是和利时公司的小型一体化PLC产品，它具有功能强大，使用方便，结构紧凑，配置灵活，体积小，重量轻，可靠性高，性能价格比高，指令丰富，易于掌握等特点，在行业中得到了广泛的应用。第3章 国内外除尘器的概况及其发展趋势第1节 除尘器的发展过程粉尘作为对人体健康及大气环境污染的重要有害物，越来越为人们所重视，80年代以来，世界各国的除尘设备有了很大的发展。我国的除尘设备自80年代以来也得到很大发展，全国生产各类除尘设备的制造厂约900多家，发展较快的是电除尘器和袋式除尘器。以电除尘器为例，70年代我们只有1-2个厂生产电除尘器，而目前电除尘器的生产厂已达1

15、36个，其中年产值超干万元的20多家。全行业产值近10亿元。由于各国排放标准日趋提高，特别是对微粒控制的要求越来越严，致使高效除尘设备得到特别迅速的发展，同时也促进了高效除尘器的研究和开发，其中最为突出的是电除尘器和袋式除尘器。袋式除尘器是目前应用非常广泛的一种高效除尘器，国内外都非常重视。因而近年来得到很快发展。第二节 袋式除尘器的分类袋式除尘器的结构是与清灰方式密切相关的，由于近年来我国引进了许多国家的袋式除尘器，再加上我们国内研究单位所研制的成果，目前已经出现了许多新的类型。1、 脉冲喷吹清灰袋式除尘器 在原有脉冲袋式除尘器之外，又有以下几种形式: （一）离线分室停风低压喷吹脉冲袋式除尘

16、器。其主要特点是分室组合，清灰时该室停风上进风过滤。 （二）低压长袋大型袋式除尘器。是由冶金部安全环保研究院研制成功的。其主要特点是袋长由原来的2m左右增加到6m。 （三）气箱式脉冲袋式除尘器。这是由美国富尔公司引进的技术。采用了分室结构，停风整室脉冲喷吹清灰。 (四）回转臂脉冲喷吹袋式除尘器，这是澳大利亚鲁奇公司的技术，在澳大利亚，电站电除尘器改造成袋式除尘器，许多是采用了鲁奇的这种技术。通常的回转臂反吹袋式除尘器中是用高压风机反吹的，而鲁奇是利用大型脉冲阀(整个除尘器只用一个脉冲阀)用压缩空气喷吹的。是目前世界上最大的袋式除尘器。2、 反吹风清灰袋式除尘器70年代末期以来，我国从国外引进了

17、各种形式的反吹风袋式除尘器，特别是大型袋式除尘器，其中有的已经经过消化移植，形成了我国的产品，其中主要的有:（一）上海宝钢从日本引进的分室反吹及大气反吹袋式除尘器，其中有正压反吹和负压反吹。目前国内已开发有多种形式。 （二）美国富尔公司的分室反吹袋式除尘器，由平顶山电除尘器厂生产，结构上分成为标准型和和用户型， （三）美国久益公司的反吹清灰袋式除尘器，由哈尔滨环保设备研究所引进后开发了HJL型分室反吹袋式除尘器。3、 扁袋除尘器（一）回转反吹扁袋除尘器，这种除尘器是目前应用最广泛的一种袋式除尘器。（二）旁插扁袋除尘器，国内已有多种形式，贵阳铝镁设计院消化移植日本三兴铁工所的设备。（三）蜂窝状袋

18、式除尘器，沈阳铝镁设计院消化移植法国空气工业公司的产品， （四）振打清灰玻纤扁袋除尘器，这是由鞍钢设计院研制成功的。 4、 筒状折叠形滤袋除尘器 这是美国唐纳森公司推出的产品，称为Cartridge Filter，其特点是每个滤袋上的滤料折叠成多角筒形，因而过滤面积可增大很多。第3节 本设计的研究内容(一) 研究和利时公司PLC的指令、扩展模块等。(二) 分析了脉冲布袋除尘器的结构和工作原理。(三) 研究了脉冲布袋除尘器的硬件设计。(四) 研究了脉冲布袋除尘器的软件设计。第二篇 HOLLIAS-LEC G3 PLC介绍北京和利时系统工程股份有限公司创立于1993年，经过十三年的不懈努力，公司发

19、展成为专注于自动化控制和信息领域，拥有多种品牌的自主产品、具备很强的自动化工程设计与实施等综合能力的集团化高科技企业，员工1600余人。目前公司已有工程业绩超过4000项，年实现销售收入超过10亿元，在自动化业界有较高的品牌知名度和美誉度。经过十几年持续创新和开发投入，和利时在工业自动化的关键技术领域，形成了具有完全自主知识产权的核心技术产品，主要包括：工业控制系统（DCS、PLC）、核电仪控系统、控制电机；用于轨道交通的列控中心、车载列控系统、多模轨道电路、计算机联锁系统以及城市轨道交通的大型综合监控系统；用于企业信息化的生产管理及政府信息化的电子政务系统等。和利时是国家发改委等四部委联合认

20、定的国家级企业技术中心，承担过很多国家级的攻关及技术创新项目。和利时还是中关村科技园区海淀园博管会下属的博士后工作站。在“真诚地为用户设想”的经营理念指导下，公司建立了以北京、杭州为中心、下设多个办事处的贴近用户完善的服务体系。公司产品在核电、电力、化工、环保、建材、冶金、造纸、制药、铁路交通和城市轨道交通等行业或领域，都获得了广泛的应用。尤其是在核电1000MW级核岛及常规岛、600MW大型火电机组、城市轨道交通等高端关键装备上，都成功研制并应用了自主系统。第1章 操作数在可编程控制器中，使 CPU 完成某种操作的命令称为指令，指令的集合称为指令系统。用于指挥 CPU 执行一定操作和完成一定

21、功能的若干指令的组合称为功能块。指令系统是可编程控制器硬件和软件的桥梁，是可编程控制器程序设计的基础。与计算机的操作指令类似，可编程控制器指令的基本形式也是由操作码和操作数组成。操作码表示 CPU 所要执行的操作类型和所要完成的操作功能。操作数表示 CPU 所要操作的对象和目的。常量、变量、地址和可能的函数调用都可以作为操作数。第1节 本设计用到的相关常量1、 布尔常量布尔常量只有两个：逻辑值 TRUE 和 FALSE（也可表示为 1 和 0），TRUE 等价于 1，FALSE等价于 0。2、 时钟常量时钟常量一般用来操作时钟，由“T#”（或“t#”）加上“时钟值”构成，时钟值的单位包括天（d

22、）、小时（h）、分（m）、秒（s）和毫秒（ms）。注意它们的正确顺序为 d、h、m、s、ms。举例 ：T#14ms (*14 毫秒的一个时钟常量*)T#100s12ms(*100 秒 14 毫秒的一个时钟常量，高单位允许超限*）t#12h34m15s(*12 小时 34 分 15 毫秒的一个常量*)3、 时间常量时间常量用于存储时间，由“TOD#”（“tod#”、“TIME_OF_DAY#”或“time_of_day#”）加上“时间值”构成。时间值的格式为：小时:分钟:秒（可以用实数形式输入秒）。举例 ：TOD#00:00:00 (*时间常量为 0 点 0 时 0 分*)TIME_OF_DAY

23、#15:36:30.123(*时间常量为 15 点 36 分 30.123 秒*)4、 数字常量数字常量的数值可以是二进制、十进制、八进制和十六进制。如果整数值不是十进制值，可以用“进制”加符号“#”放在整数值前面来表示。十进制的 10 至 15 在十六进制中表示为 A至 F。可以在数字中使用下划线连字符。数字常量的数据类型可以是 BYTE、WORD、DWORD、SINT、USINT、INT、UINT、DINT、UDINT。默认情况下，不允许“较大”的数据类型作为“较小”的数据类型使用。比如，DWORD 类型的常量不能简单地当作 INT 类型使用，必须使用数据类型转指令进行转换之后才可以使用。

24、举例 ：14 (*十进制数 14*)2#1001_0011 (*二进制数 1001_0011*)8#67 (*八进制数 67*)5、 实数常量实数常量用十进制小数和指数来表示，遵循标准的科学计数法格式。实数常量的数据类型是 REAL。举例 ： 7.4 (*实数 7.4*)1.64e+009 (*实数 1.64e+009*)第2节 本设计用到的相关变量 变量在 POU（Program Organization Unit)）的变量表或者全局变量表中声明，在使用中应注意以下几点：变量名不能包含空格和特殊字符，不能多次声明，不能和关键字使用相同的名字。变量名不区分大小写（如：VAR1、Var1 和 v

25、ar1 表示相同的变量）。变量名识别下划线（如：“A_BCD”和“AB_CD”被认为是两个不同的变量名）。变量名中不能有连续的 2 个下划线。（如：“A_ _B”是错误的变量名）。前 32 个字符很重要。可以通过输入辅助访问变量。1、 系统标志符系统标志符是隐含声明的变量，它在每个特定系统中是不同的。使用命令“插入声明关键字”打开输入辅助对话框，选择系统变量类别，这样可以找到系统中可用的系统标志符。2、 变量访问的语法访问二维数组的元素：<字段名>Index1, Index2访问结构变量：<结构名>.<变量名>访问功能块和程序变量：<功能块名>.

26、<变量名>3、 访问变量的地址位在整型变量中，可以访问数据的每个数据位。数据位附加在变量的后面，数据与数据位之间用“圆点”分隔，数据位从 0 开始编号。下列数据类型都可以访问其数据位：SINT、INT、DINT、USI T、UINT、UDINT、BYTE、WORD 和 DWORD 访问数据地址位，其变量不能定义在 VAR_IN_OUT 数据区。举例 ： a : INT; (*定义整型变量 a*)b : BOOL; (*定义布尔变量 b*). a.2 := b; (*将布尔变量 b 的值赋给整型变量 a 的第 2 位*)4、 出错处理 如果数据位大于变量数据位的宽度（比如上例中若 a

27、.16 := b），则会给出下列出错信息：Index '<n>' outside the valid range for variable '<var>'! 因为整型变量的数据位的范围是 015，a.16 超出了范围。如果变量类型不允许（比如上例中若定义 a : REAL则会给出下列出错信息：Invalid data type '<type>' for direct indexing。因为实型变量不可以按位访问。第3节 地址一、地址格式按照规定的地址格式显示内存中的地址格式如下：% 内存区范围 数据格式 地址内

28、存区范围数据格式I 输入区Q 输出区M 中间存储区X 单位数None 单位数 B 字节数（8位） W 字（16位） D 双字（32）举例：地址格式对应地址%QX7.5或者%Q7.5输入区的地址7，第5位%IW4输入区的地址4，1个字%QB7 输入区的地址7，1个字节%MD48 中间存储区的地址48，双字2、 内存位置内存地址按字节排列，从0开始，其大小与PLC的型号有关，比如M区（中间存储区）地址定义如下表地址字节定义字定义双字定义0%MB0%MW0%MD01%MB12%MB2%MW23%MB34%MB4%MW4%MD45%MB56%MB6%MW67%MB74n%MB4n%MW4n%MD4n4

29、n+1%MB4n+14n+2%MB4n+2%MW4n+24n+3%MB4n+3（一）字型变量（%MW）必须定义在偶数地址，比如%MW0、%MW2、%MW4、MW6MW4n。每个字型变量占用 2 个子字节型变量地址。（二）双字型变量（%MD）必须定义在偶数地址，比如MD0、MD4MD4n。每个双字型变量占用 4 个子字节型变量地址或者 2 个字型变量地址。2.1.4 函数 在 ST 语言中，调用函数的返回值可以直接作为操作数使用。举例 ：Result := Fct(7) + 3; (*函数 Fct的返回值加上 3，然后赋值给 Result *)第2章 数据类型第1节 标准数据类型1、 布尔型数据

30、类型2、 整型数据类型类型标识符类型名称数据下限数据上限存储空间BYTE字节型02558BitWORD字型06553516 BitDWORD双字型0429496729532 BitSINT单整型-1281278 BitUSINT无符号单整型02558 BitINT整型-327683276716 BitUINT无符号整型06553516 BitDINT双整型-2147483648214748364732 BitUDINT无符号双整型0429496729532 Bit3、 实型数据类型5、 四、字符串型数据类型时间型数据类型第2节 自定义数据类型1、 数组2、 指针3、 枚举4、 结构第3章 本设

31、计的相关指令第1节 乘法指令第二节 MOVE赋值指令 Var1=100(*结果Var1为100*)第三节 NOT取非指令Var1=NOT2#1001_0011(*结果Var1为2#01101100*)第四节 SHL左移指令ST第五节 BOOL_TO_<TYPE>布尔类型转换指令ST第四章 本设计相关功能块第一节 触发器功能块（Standard.lib）一、R_TRIG上升沿检测触发器POU语言程序LDSTILFBD二、F_TRIG下降沿检测触发器POU语言程序LDSTILFBD第二节 计时器功能块（Standard.lib）一、TP普通计时器POU语言程序LDSTILFBD二、TO

32、N通电延时计时器POU语言程序LDSTILFBD3、 TOF断电延时计时器 POU语言程序LDSTILFBD第三篇 气箱式脉冲袋除尘器的工作原理第1章 控制系统结构气箱式脉冲袋除尘器综合了分室吹清灰和脉冲喷清灰等各类袋式除尘器的优点，克服了分室吹清灰强度不够、脉冲喷清灰与过滤同时进行等缺点，是具有20世纪90年代先进水平的高效除尘器。该除尘器是由灰斗、上箱体、中箱体、下箱体等部分组成，上、中、下箱体为分室结。工作时，含尘气体由进风道进人灰斗，粗尘粒直接落人灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进人中、下箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进人上箱体至净气集合管一排风道，经排风机排至气。清灰过程是先

33、切断该室的净气出口风道，使该室的布袋处于无气流通过的状态(分室停风清灰)。然后开启脉冲阀用压缩空气进行脉冲喷吹清灰，切断阀关闭时间足以保证在喷吹后从滤袋上剥离的粉尘沉降至灰斗，避免了粉尘在脱离滤袋表面后又随气流附集到相邻滤袋表面的现象，使滤袋清灰彻底，并由控制器对排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制。含尘气体以“下进气方式”进入除尘器，在进气管道内的导流板作用下，实现了含尘气体的均化和粉尘预分离，减少了粉尘对滤袋的磨损，较细的颗粒被气流携带涌人过滤室内，粉尘被滞留于内表面，气体透过滤袋得以净化。随着滤袋表面粉尘层厚度增加，阻力上升至设定值时，启动清灰机构，周期性地分室轮流进行“组合状态”清灰

34、。除尘器过滤、清灰、卸灰、回灰以及防止高温“烧袋”与低温“结露”均通过微机进行自动控制。第2章 控制系统控制阀原理(一) 除尘器共有9个分室，其中每个分室有1个脉冲阀和一个提升阀，共计18个控制阀。这些控制阀的分类如表3.1所示，接线图如图附录所示。下面介绍控制阀的工作原理。首先进行分组.18个控制器可分为A和B两个阀组，控制阀YV1-YV10组成阀组A，控制阀YV11-YV18组成阀组B，通过阀组选通继电器KA6来进行阀组A或阀组B的选通控制。然后进行分类。18个控制阀由提升阀和脉冲阀等两类控制阀所组成，每类控制阀个有9个。通过脉冲阀选通继电器KA7来进行脉冲阀的选通控制。例如，如果阀组选通

35、继电器KA6吸合，分室1选通继电器KA1也吸合，那么提升阀YV1动作，而脉冲阀YV2不动作。如果此时脉冲阀选通继电器KA7也吸合，则脉冲阀YV2也动作，实现分室1的清灰动作。其他分室的动作与分室1类似。表3.1气箱式脉冲袋除尘器控制阀的分类阀组分室控制阀阀组A分室1提升阀1、脉冲阀1(YV1、YV2)分室2提升阀2、脉冲阀2(YV3、YV4)分室3提升阀3、脉冲阀3(YV5、YV6)分室4提升阀4、脉冲阀4(YV7、YV8)分室5 提升阀5、脉冲阀5(YV19、YV10)阀组B分室6 提升阀6、脉冲阀6(YV11、YV12)分室7 提升阀7、脉冲阀7(YV13、YV14)分室8 提升阀8、脉冲

36、阀8(YV15、YV16)分室9 提升阀9、脉冲阀9(YV17、YV18) (二) 气箱脉冲袋式除尘器从结构上看是一台由多个除尘分室并联工作所构成的组合除尘器，由于多个除尘分室共用一个积灰斗，为保证除尘器积灰斗出灰的均匀性及图3.1 除尘器九个分室清灰顺序 各除尘分室清灰压缩空气的喷吹有效性，气箱脉冲除尘器一般按照除尘分室的位置排列错开清灰。以我厂水泥磨使用的9除尘分室脉冲除尘器为例，除尘器各除尘分室的清灰顺序如图3.1： 当气箱脉冲除尘器的某一分室开始清灰时，该分室的提升阀在气缸的作用下关闭了该分室的气路，将待清灰的分室从烟气流的过滤中离线出来。经过适当时间的延迟，待本分室的烟气路完全关闭后

37、，通过设置在分室顶部的脉冲阀向待清灰分室内喷入高压压缩空气脉冲，压缩空气喷入该清灰分室后在分室内迅速膨胀并涌入滤袋内部，使滤袋产生震动，加上逆气流的作用，滤袋外部的粉尘便被清除下来落入气箱下部的积灰斗中，再延迟一段时间待粉尘沉降完成后，提升阀在气缸的作用下重新打开该清灰分室的气路，使该清灰分室又恢复过滤工作状态。根据气箱脉冲袋式除尘器中各清灰分室的清灰工作原理，在清灰过程中各清灰分室的提升阀与脉冲阀工作时序如图3.2所示。图3.2 提升阀和脉冲阀工作顺序第四篇 PLC控制系统硬件设计该系统以前采用单片机进行集中控制，分室的清灰时间和喷吹脉冲依靠时间继电器来进行设定和修改。单片机程序的可读性差，

38、系统不易维护，程序更改复杂。而且由于单片机控制系统的可靠性和抗干扰能力差，在现场恶劣的环境下，该控制系统经常出现故障。经过在运行环境进行了现场考察和反复研究，在可靠性、稳定性、方便性等方面做了大量工作，采用先进、实用、可靠的PLC对多个分室进行集中控制，提出了基于和利时G3系列PLC的控制系统改造方案。和利时G3系列PLC的CPU模块本身集成了一定数量的本机I/O点，其中部分I/O点同时具有高速记数和高速输出功能，随着系统需求扩大，实践中将需要更多的I/O点数，通过增加扩展模块，可以实现I/O点数的扩展。根据控制系统要求，首先确定PLC的控制规模，估算出所需要的I/O点数（数字输入/输出量，模

39、拟输入/输出量），在增加%10%20的备用量，以便随时增加控制功能，保证系统投入运行后能够替换个别故障点或弥补遗漏的点数。统计出I/O总点数后即可以确定PLC的控制规模，从而确定存储器（用于存储用户程序和数据）的容量。存储器容量除了根据PLC的控制规模确定，也可以按照如下方法计算，再增加%25%30的备用量，以便随时增加用户程序。一种方法是根据编程实际使用的节点数计算，即编完程序之后，根据节点数计算出实际使用容量。另一种方法是估算法，只有开关量时，所需内存总数=开关量（输入/输出）总数×10，只有模拟量输入时，所需内存总数=模拟量路数×120，在模拟量输入，输出同时存在时，

40、所需内存总数=模拟量路数×250，同时，应考虑PLC提供的内部继电器和寄存器的数量，以便节省资源。第1章 PLC的规模PLC的规模，按照输入/输出（I/O）点数的多少可以分为5种类型，如表4.1所示。表4.1 PLC的规模及性能性能机能超小型PLC小型PLC中型PLC大型PLC超大型PLCI/O总数CPU存储器64以下8位处理器12KB641288位处理器24KB1285128位字处理器和位处理器416KB512819216位字、位浮点处理器1664KB大于8192多个16位字、位浮点处理器64128KB第2章 PLC的选型第1节 输入量和输出量的情况根据附录1图所示气箱脉冲袋除尘器

41、控制阀的接线图，通过对阀组和阀类的选通来控制某一个阀，因此，PLC控制系统只需使用7个开关量输出点就可以控制18个阀。此外，PLC控制系统至少需要自动起动和过载保护等两个开关量输出信号。考虑到此系统需要一定的备用I/O点，CPU模块选择带有24点开关量I/O的LM3107，其中开关量输入点14点，开关量输出10点，完全满足系统要求。系统I/O点的分配如表4.2所示，PLC外部接线图如图附录所示。表4.2 PLC控制系统的I/O点分配信号类型名称PLC地址开关量输入信号(干结点)手动/自动装换开关SA%IX0.0过载保护开关FR1%IX0.1开关量输出信号(继电器)分室1、6选通继电器KA1%Q

42、X0.0分室2、7选通继电器KA2%QX0.1分室3、8选通继电器KA3%QX0.2分室4、9选通继电器KA4%QX0.3分室5选通继电器KA5%QX0.4阀组A/B选通继电器KA6%QX0.5脉冲阀选通继电器%QX0.6第2节 用户存储容量估算用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器占用内存大致为：所需内存字数10×18=180第3节 其他技术条件的考虑(一) 编程手段的选择。用于小型可编程控制器的编程器有携带式简易编程器，而大、中型PLC用，一般用PC机编程，除用于

43、编制和输入程序外，还可编辑和打印程序文本。目前国内外的PLC生产厂商纷纷开发出使用于自己机型的编程软件包，可供选用。(二) 电源的选择。电源模块是用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源，有的还为输入电路提供24V的工作电源，电源输入类型有：交流电源（AC220V或AC110V），直流电源（DC24V）。第五篇 PLC控制系统的软件设计第1章 手动和自动两种运行方式1、 手动运行方式当PLC检修或系统其他环节出现故障时，可以将控制系统随时切换为手动运行方式，通过手动转换开关，按钮和继电器等对除尘器进行控制。手动运行时，阀组的选择如图附录所示，将手动/自动转换开关SA扳到手动位置，通过阀组选通转

44、换开关SA6选择要清灰的阀组。然后通过分室手动选通转换开关SA1SA5选择分室1至分室9的提升阀，如图附录所示。二、自动运行方式如图3.2所示，将手动/自动转换开关SA扳到自动位置，则PLC控制系统根据预先编好的控制程序，自动控制相关设备的运行。当控制系统给出自动运行的信号后，过载保护开关FR1用来自动检测系统的负载情况。如果系统发生过载，则禁止系统运行，并发出报警信号。如果没有发出信号，则系统延时5秒钟后自动运行状态，分室1的提升阀1关闭（Q0.0和Q0.5输出）。分室1的提升阀1关闭2秒钟后，分室1的脉冲阀动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室1的脉冲阀1停止动作（Q0.6停止输出）。

45、此后，灰尘在分室1中开始沉降，直到分室1的提升阀1打开为止。分室1的提升阀1关闭8秒钟后，重新打开（Q0.0和Q0.5停止输出），分室1的动作结束。则灰尘在分室1中的沉降时间为6秒（8秒与2秒之差）。分室1的动作结束后，延时5秒钟，分室2动作。分室2的提升阀2关闭（Q0.1和Q0.5输出）。2秒钟后。分室2的脉冲2动作（Q0.6输出）。0.15秒钟后，分室2的脉冲阀2停止动作（Q0.6停止输出）。8秒钟后，分室2的提升阀2打开（Q0.1和Q0.5停止输出）。以次类推，直到分室9清灰结束。完成一个循环从分室1开始清灰。如此循环执行清灰过程。第2章 控制程序编制要点为便于控制程序的修改和移植,我们

46、在控制程序的编制中采用结构化程序设计方法,将本控制器的控制程序分为分室清灰间隔时间选择、定阻快速清灰控制及滤袋堵塞报警、清灰脉冲生成、清灰分室工作状态的控制四个相对独立的控制程序模块。第1节 分室清灰间隔时间的选定因除尘器在不同的工况条件下各除尘分室的最佳清灰间隔时间不同，为避免改变生产工艺条件后需使用编程器并在停机状态下才能修改分室的清灰间隔时间，我们利用PLC的输入点进行不同状态组合，预设了九个清灰间隔时间，并可以在除尘器运行中进行选择。在选定的开关组合下，只有对应的一个内部时间继电器工作。当选定的时间继电器达到预定的清灰间隔时间时，通过内部辅助继电器输出清灰控制指令。每次清灰结束后，时间

47、继电器复位并重新开始计时。第二节 定阻快速清灰及滤袋堵塞报警袋式除尘器在使用过程中滤袋的透气性会逐渐变差，除尘器的阻力随之增大。当除尘器的阻力达到设定值时，由检测除尘器进出口压力差的差压仪表向清灰控制器发出定阻快速清灰信号，此时，控制程序封锁定时清灰间隔时间选择电路，并以较短的清灰间隔时间对除尘器的各除尘分室进行快速循环清灰(最短清灰间隔时间应大于压缩空气的气压恢复时间)，同时，快速清灰循环次数计数器开始计数。如果在达到计数器预置的快速清灰循环次数之前除尘器阻力下降，控制器自动恢复到定时循环清灰工作状态并复位快速清灰循环次数计数器。如果达到预定的快速清灰循环次数时除尘器阻力仍未下降，则可认为除

48、尘器滤袋堵塞，通过PLC输出点驱动报警电路发出滤袋堵塞报警。第3节 除尘分室清灰脉冲的生成根据收尘气箱中提升阀与脉冲阀的工作时序，我们采用三个内部时间继电器产生提升阀和脉冲阀所需的工作脉冲。其中，一个时间继电器用于提升阀工作时间计时，另一个时间继电器用于脉冲阀工作脉冲前沿相对于提升阀工作脉冲前沿的延时计时，第三个时间继电器用于脉冲阀工作时间计时。该清灰脉冲的产生受控于分室清灰间隔时间控制电路。第4节 收尘气箱工作状态的控制当分室清灰间隔时间控制电路发出清灰指令时，清灰脉冲生成电路相应生成了清灰所需的提升阀控制脉冲和脉冲阀控制脉冲。提升阀控制脉冲同时传送到所有清灰分室的提升阀控制电路，为保证每次

49、只对气箱脉冲除尘器的一个收尘气箱进行清灰，我们采用识别收尘气箱备妥状态标志的方法来控制各收尘气箱是否执行清灰工作，具体作法为：利用可编程控制器初始上电时的复位脉冲，对1号收尘气箱预置工作备妥标志，然后，每当某清灰分室执行清灰工作时，用该分室的提升阀工作脉冲对下一步准备清灰的清灰分室预置工作备妥标志，同时复位包含本分室在内的其它收尘气箱的状态标志，当清灰控制脉冲到来时，只有处于清灰备妥状态的分室才能执行清灰工作，从而实现了各收尘气箱按照预定的工作顺序依次自动循环清灰。第五节 系统控制程序流程图：第3章 PLC控制系统的程序设计第一节 语句表PROGRAM PLC_PRGVARSA AT %IX0

50、.0 : BOOL; (* 手动/自动转换开关 *)FR AT %IX0.1 : BOOL; (* 过载保护开关 *)KA1 AT %QX0.0 : BOOL; (* 分室1和分室6选通继电器 *)KA2 AT %QX0.1 : BOOL; (* 分室2和分室7选通继电器 *)KA3 AT %QX0.2 : BOOL; (* 分室3和分室8选通继电器 *)KA4 AT %QX0.3 : BOOL; (* 分室4和分室9选通继电器 *)KA5 AT %QX0.4 : BOOL; (* 分室5选通继电器 *)KA6 AT %QX0.5 : BOOL; (* 阀组A或阀组B选通继电器 *)KA7 A

51、T %QX0.6 : BOOL; (* 脉冲阀选通继电器 *)Alarm AT %QX0.7 : BOOL; (* 报警信号 *)R_T0: R_TRIG; (* 上升沿触发器 *)Start AT %MX210.0 : BOOL; (* 除尘循环开始的标志，上升沿触发 *)Pulse AT %MX210.1 : BOOL; (* 脉冲输出 *)Stop AT %MX210.2 : BOOL; (* 脉冲喷吹清灰结束标志 *)TON0: TON; (* 通电延时定时器，延时5S后，系统进入自动运行状态 *)TON0_ET: TIME; (* 通电延时定时器的延时显示 *)TON1: TON;

52、(* 通电延时定时器，延时TON1_PT后，脉冲阀动作，脉冲喷吹清灰开始 *)TON1_PT: TIME; (* 延时间隔设定，初始值为2S *)TON1_PT_HMI: WORD := 1; (* 延时间隔设定，初始值为1S，用于人机界面 *)TON1_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME类型转换时，将整数转换为MS *)TON1_ET: TIME; (* 通电延时定时器的延时显示 *)TON2: TON; (* 通电延时定时器，延时TON2_PT后，提升阀打开，分室除尘结束 *)TON2_PT: TIME; (* 延时间隔设定，初始值为6S *)TON2_P

53、T_HMI: WORD := 2; (* 延时间隔设定，初始值为2S，用于人机界面 *)TON2_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME类型转换时，将整数转换为MS *)TON2_ET: TIME; (* 通电延时定时器的延时显示 *)TON3: TON; (* 通电延时定时器，延时TON3_PT后，开始下一分室的除尘循环 *)TON3_PT: TIME; (* 延时间隔设定，初始值为5S *)TON3_PT_HMI: WORD := 1; (* 延时间隔设定，初始值为1S，用于人机界面 *)TON3_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME类型转换时，将整数转换为MS *)TON3_ET: TIME; (* 通电延时定时器的延时显示 *)TON4: TON; (* 通电延时定时器，延时TON4_PT后，脉冲阀停止，脉冲喷吹清灰结束 *)T