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基于PLC和触摸屏的静电水膜除尘系统设计

何竹青 黄石红/ 东南大学    

摘要: 将 PLC 和触摸屏相结合,对静电水膜除尘系统进行了设计,实现了除尘系统的自动控制。

关键词 静电水膜;除尘; PLC ;触摸屏

中图分类号: TM925.31 文献标识码: B

文章编号: 1006 - 8155 ( 2008 ) 02-0051-03

Design of Electrostatic Water Membrane Dedusting System Based on PLC and Touching Screen

Abstract: The design of electrostatic water membrane dedusting system is realized based on PLC and touching screen. The auto-control of dedusting system is also realized.

Key words: electrostatic water membrane; dedusting; PLC; touching screen

0  引言

  据资料显示, 1995 年全国燃煤排放的烟尘总量为 1478 万吨,其中火电厂和工业锅炉排放量占 70% 以上。在火电厂排放中,地方电厂基本上使用的是低效除尘器,吨煤排放烟尘是国家电厂的 5 ~ 10 倍,其排放量占到电厂总排放量的 65% ,由上面的统计数字可以看到,我国烟尘排放现状是不容乐观的。因此,减少烟尘的排放量及对烟尘的处理,降低烟尘排放量具有现实的意义。

  随着技术的发展,采用机电结合的方法,实现对除尘系统进行自动化控制达到提高除尘效率是必要的。采用 PLC (可编程逻辑控制器)控制,其逻辑简单直观,电气性能良好,功能组合便捷,可靠性高,维护方便并且可以直接对数字量和模拟量进行控制和驱动,在工业控制领域得到广泛应用 [1]

  本文基于以上现实工程背景,设计了静电水膜除尘技术实验装置,利用可编程控制器( PLC )实现数据运算、比较、计数、定时、顺序动作、报警等功能。利用触摸屏对系统进行操作、控制、状态显示等人机交互功能,实现了系统除尘 的要求。

1  静电水膜除尘技术

 

 

  除尘器筒体内加装一高压电晕电极,高电压电极与筒体内壁下流水膜构成对电极,水膜作为收尘极,当烟尘气流切向进入脉冲静电水膜除尘器后,形成在静电场作用下的螺旋上升气流。同时由于高电压电极产生负电晕放电,高电压电极附近的气体被电离形成正离子和自由电子,正离子很快注入高压电晕电极,自由电子在电场作用下向筒壁水膜方向漂移,并被空气分子吸附形成负离子,烟尘中的尘粒,在自由电子负离子的作用下,依据电场荷电扩散荷电机理被荷上负电荷,这些荷负电荷的尘粒同时受到离心力和静电力的作用,迅速趋向壁筒方向,进而被水膜收集,从而使烟尘气流得到高效率的净化。静电水膜除尘技术优势在于:除尘效率最高、运行费用低、高科技含量大、设备投资少及适用范围广等。

2  控制系统的设计与实现

2.1 PLC 选型及总体方案

  以 PLC 为控制核心, 选用三菱公司的 FX 2N -48MR ,输入点数为 24 点,输出点数 24 点,继电器输出方式。温度控制选用了三菱公司的 FX 2N -4AD 通用模拟量测量模块。 开关量控制阀门、风机等设备的启停,模拟量实现实时烟气温度测量,采用触摸屏完成人机交互并进行实时状态显示和控制,总体框图见图 2 。

 

2.2  除尘工作过程及控制要求

( 1 )初始状态

  控制柜处于停止状态;高压电源也没有接通;射流泵 1 和溢水泵 2 都闭合;烟气入口以及出口阀门关闭;引风机关闭。

( 2 )启动操作

  按下启动开关后,要求按以下步骤自动工作:

  ① 运行控制柜,接通高压电源;

  ② 等待 5s 后,同时打开射流泵 1 和溢水泵 2 ;

  ③ 等待 5s 后,打开烟气入口阀门和烟气出口阀门,同时打开引风机,通入烟气。

( 3 )停止操作

  当烟气流停止,烟气进口阀门处的温度传感器相应触电闭合。此时,报警铃鸣叫;同时,射流泵 1 、溢水泵 2 以及引风机都关闭;高压电源断开。

2.3  软件设计

  软件设计流程图如图 3 所示,采用步进顺控状态转移图设计方法,由状态和状态转移条件及转移方向构成设计流程图。步进顺控的编程过程,就是设计状态转移图的过程,设计思想:将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态,搞清楚各状态的工作细节(即各状态的功能、转移条件和转移方向),依据总的控制顺序要求,将这些状态联系起来,就形成了状态转移图 [2-3]

2.4  触摸屏画面设计

  触摸屏画面设计包括初始画面和运行主画面,点击初始画面上任何一处将进入主画面,使用 EB500 作为编辑软件,图 4 是主画面,为除尘的整个工艺流程,设置了 3 个控制按钮和温度显示以及状态显示。触摸屏通过 RS485 接口与 PLC 相连,它将所有的操作键和显示集于一体,很方便地对系统进行操作。采用台湾威伦 MT 506MV 触摸屏,通过 EB500 软件提供的多种控制器件库、图形控件、功能控件,可方便地对显示和操作进行设计和修改 。

2.5  动画设计

  在程序设计中,各个设备的工作状态及工作过程,触摸屏上实时动态显示可以通过在 EB500 软件中,给需要动作的元件设定一个指定的寄存器,然后在程序中采用循环语句来实现动画效果。如水流的流动,可以在 EB500 软件中赋予寄存器值 D14 ,然后在程序中让 D14 在 0 ~ 200 之间循环,从而实现了水流流动的动画效果。

3 FX 2N -4AD 温度控制模块设计

  进烟口的温度,采用 Pt100 热电阻进行测量和控制, 如直接采用 FX 2N -4AD 模块来实现对温度进行控制,由于测量温度所用的传感器 PT100 输出很小,必然带来很大的测量误差,所以传感器是不能直接接入 FX 2N -4AD 模块的。解决的方法有两种:一是直接购买三菱的温度测量模块 ; 另外就是自行设计传感器信号调理电路,解决传感器直接接入三菱 PLC 通用 AD 模块的问题。

  所设计的温度传感器预处理电路,见图 6 。通过电桥将 Pt100 随温度变化的电阻值变化转换成电压的变化,由运算放大器 LM358 组成的差分放大器再把此电压的变化输送到 A/D 模块, PLC 读取其值与所设定值作比较,当大于设定值时,电磁阀关闭,停止进烟。

4  结束语

  本文研究设计了静电水膜除尘系统的 PLC 自动控制,通过 PLC 和触摸屏简化了现场操作,提高了控制程序和人机界面的灵活性,并提供了温度保护功能,使系统性能更加安全可靠 。 静电水膜除尘器采用的技术先进,结构设计合理、运行可靠、造价低廉,为我国中小发电机组水膜除尘器提供了经济、实用、有效的改造途径。

参 考 文 献

[1] 吴明亮 . 可编程控制器实训教程 [M]. 化学工业出版社 , 2005 . 8

[2] 阮友德 . 电器控制与 PLC 实训教程 [M]. 人民邮电出版社 , 2006 .

[3] 孙振强 . 可编程控制器原理及应用教程 [M]. 清华大学出版社 , 2005 .

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  评论人:硝基漆   打分:0 分  发表时间:2015-6-22 7:28:31
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