1、摘要本設計主要介紹了用于水泥廠的一套氣箱式脈沖布袋除塵器在自動控制系統中的應用，以和利時G3系列PLC的控制系統為基礎，重點闡述了系統的工作原理及系統的硬件構成和軟件設計過程，及其介紹設計過程中的相關知識，指出了PLC設計的關鍵是主要能滿足控制功能，并考慮到了系統的配置及靈活性、可靠性等。關鍵詞：PLC 除塵器 控制系統ABSTRACT 目錄摘要IABSTRACTII第一篇 緒論1第一章 選題的目的和意義1第二章 PLC的簡介1第三章 國內外除塵器的概況及其發展趨勢3第一節 除塵器的發展過程3第二節 袋式除塵器的分類4一、 脈沖噴吹清灰袋式除塵器4二、 反吹風清灰袋式除塵器4三、 扁袋除塵器5

2、四、 筒狀折疊形濾袋除塵器5第三節 本設計的研究內容5第二篇 HOLLIAS-LEC G3 PLC介紹6第一章 操作數6第一節 本設計用到的相關常量7一、 布爾常量7二、 時鐘常量7三、 時間常量7四、 數字常量7五、 實數常量8第二節 本設計用到的相關變量8一、 系統標志符8二、 變量訪問的語法8三、 訪問變量的地址位8四、 出錯處理9第三節 地址9一、地址格式9二、 內存位置10第二章 數據類型11第一節 標準數據類型11一、 布爾型數據類型11二、 整型數據類型11三、 實型數據類型12四、字符串型數據類型12五、 時間型數據類型12第二節 自定義數據類型12一、 數組12二、 指針13

3、三、 枚舉14四、 結構15第三章 本設計的相關指令16第一節 乘法指令16第二節 MOVE賦值指令16第三節 NOT取非指令17第四節 SHL左移指令18第五節 BOOL_TO_<TYPE>布爾類型轉換指令18第四章 本設計相關功能塊21第一節 觸發器功能塊（Standard.lib）21一、R_TRIG上升沿檢測觸發器21二、F_TRIG下降沿檢測觸發器22第二節 計時器功能塊（Standard.lib）23一、TP普通計時器23二、TON通電延時計時器24三、 TOF斷電延時計時器26第三篇 氣箱式脈沖袋除塵器的工作原理28第一章 控制系統結構28第二章 控制系統控制閥原理2

4、8第四篇 PLC控制系統硬件設計31第一章 PLC的規模31第二章 PLC的選型32第一節 輸入量和輸出量的情況32第二節 用戶存儲容量估算33第三節 其他技術條件的考慮33第五篇 PLC控制系統的軟件設計34第一章 手動和自動兩種運行方式34一、 手動運行方式34二、自動運行方式34第二章 控制程序編制要點35第一節 分室清灰間隔時間的選定35第二節 定阻快速清灰及濾袋堵塞報警35第三節 除塵分室清灰脈沖的生成35第四節 收塵氣箱工作狀態的控制36第五節 系統控制程序流程圖：37第三章 PLC控制系統的程序設計37第一節 語句表37第二節 梯形圖46第三章 人機界面。53第六篇 歸納和總結5

5、4參考文獻55附錄 氣箱式脈沖袋除塵器控制閥的接線圖56附錄 氣箱式脈沖袋除塵器PLC外部接線圖57附錄 人機界面圖58致謝詞59第一篇 緒論第1章 選題的目的和意義隨著工業粉塵及其廢氣排放量的日益增加，其對環境污染也越來越嚴重，特別是在冶金、礦山、化工、建材等行業中。為了消除污染，保護環境。在這些相關的行業中普遍的采用了脈沖袋式除塵器，用以搜集非結纖維性的工業粉塵和揮發物，捕捉粉塵微粒可達0.1微米。脈沖袋式除塵器具有很高的凈化效率，就是搜集細微的粉塵效率也可達99%以上，而且其效率比高，電機旋轉產生風壓，帶動煙氣流運動，當煙氣流通過除塵器時其中的顆粒就被攔截下來。布袋通過脈沖噴吹的方式進行

6、清理。但就現有的除塵器和控制器還存在著許多的缺陷，不能很好的滿足實際生產的要求，近年來隨著科學技術的發展和進步，PLC(可編程控制器)已經在相關的行業得到了廣泛的應用。故我們采用了PLC成功的開發了氣箱式脈沖袋除塵器。氣箱式脈沖袋除塵器是綜合了分室反吹清灰強度不夠和脈沖噴清灰與過濾等缺點發展起來的一種新型、高效的除塵器。它借鑒了國外許多先進的技術，使其充分的發揮壓縮空氣強力清灰的作用，是一種除塵效率高、占地面積小、運行穩定、性能可靠、維修方便的大型除塵設備，可廣泛的運用與冶金、礦山、化工、建材等行業中。第2章 PLC的簡介可編程控制器（PLC，Programable Logic Control

7、ler）是以PLC是以微處理為器為核心的一種新型控制裝置，綜合了計算機技術、自動控制技術和網絡通信技術而發展起來的一種新型工業自動化控制裝置。隨著現代工業生產自動化水平的日益提高和微電子技術的飛速發展，PLC已經成為功能完備的自動化系統，是當代工業控制領域的支柱產品。國際電工委員會（IEC，International Electrotechnical Commission）對PLC進行了明確的定義：PLC是一類專門為工業環境應用而設計的數字式電子系統，它采用了可編程的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等功能的面向用戶的指令，并通過數字式或模擬式的輸入和輸出方式

8、，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其相關外部設備，都應按照易于與工業控制系統聯成一個整體、易于擴展其功能的原則而設計。 世界上公認的第一臺PLC是1969年美國數字設備公司（DEC）研制的。1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國數字公司研制出了基于集成電路和電子技術的控制裝置，首次采用程序化的手段應用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。限于當時的元器件條件及計算機發展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制及定時、計數功能。個人計算機（簡稱PC）發展起

9、來后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。20世紀70年代初出現了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數據傳送及處理等功能，完成了真正具有計算機特征的工業控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統的工程技術人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算及處理的計算機存儲元件都以繼電器命名。此時的PLC為微機技術和繼電器常規控制概念相結合的產物。20世紀70年代中末期，可編程控制器進入實用化發展階段，計算機技術已全面引入可編程控制器中，使其功

10、能發生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業抗干擾設計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現代工業中的地位。20世紀80年代初，可編程控制器在先進工業國家中已獲得廣泛應用。這個時期可編程控制器發展的特點是大規模、高速度、高性能、產品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產可編程控制器的國家日益增多，產量日益上升。這標志著可編程控制器已步入成熟階段。20世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為3040%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到大幅度提高，PLC逐漸進入過程控制領域，在某些應用上取代了在過程控制

11、領域處于統治地位的DCS系統。20世紀末期，可編程控制器的發展特點是更加適應于現代工業的需要。從控制規模上來說，這個時期發展了大型機和超小型機；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉速、位移等各式各樣的控制場合；從產品的配套能力來說，生產了各種人機界面單元、通信單元，使應用可編程控制器的工業控制設備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業等領域的應用都得到了長足的發展。我國可編程控制器的引進、應用、研制、生產是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進設備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業的生產設備及產品中不斷擴大了PLC的應用

12、。目前，我國自己已可以生產中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產的CF系列、杭州機床電器廠生產的DKK及D系列、大連組合機床研究所生產的S系列、蘇州電子計算機廠生產的YZ系列等多種產品已具備了一定的規模并在工業產品中獲得了應用。此外，無錫華光公司、上海鄉島公司等中外合資企業也是我國比較著名的PLC生產廠家。可以預期，隨著我國現代化進程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應用天地。21世紀，PLC會有更大的發展。從技術上看，計算機技術的新成果會更多地應用于可編程控制器的設計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現；從產品規模上看，會進一步向超小型及超大型方向發展；從產品的配

13、套性上看，產品的品種會更豐富、規格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設備會更好地適應各種工業控制場合的需求；從市場上看，各國各自生產多品種產品的情況會隨著國際競爭的加劇而打破，會出現少數幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現國際通用的編程語言；從網絡的發展情況來看，可編程控制器和其它工業控制計算機組網構成大型的控制系統是可編程控制器技術的發展方向。目前的計算機集散控制系統DCS（Distributed Control System）中已有大量的可編程控制器應用。伴隨著計算機網絡的發展，可編程控制器作為自動化控制網絡和國際通用網絡的重要組成部分，將在工業及工業以外的眾多領域發揮越來越大的作用。本設計

14、主要是基于HOLLiAS-LECG3系列PLC是和利時公司的小型一體化PLC產品，它具有功能強大，使用方便，結構緊湊，配置靈活，體積小，重量輕，可靠性高，性能價格比高，指令豐富，易于掌握等特點，在行業中得到了廣泛的應用。第3章 國內外除塵器的概況及其發展趨勢第1節 除塵器的發展過程粉塵作為對人體健康及大氣環境污染的重要有害物，越來越為人們所重視，80年代以來，世界各國的除塵設備有了很大的發展。我國的除塵設備自80年代以來也得到很大發展，全國生產各類除塵設備的制造廠約900多家，發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個廠生產電除塵器，而目前電除塵器的生產廠已達1

15、36個，其中年產值超干萬元的20多家。全行業產值近10億元。由于各國排放標準日趨提高，特別是對微粒控制的要求越來越嚴，致使高效除塵設備得到特別迅速的發展，同時也促進了高效除塵器的研究和開發，其中最為突出的是電除塵器和袋式除塵器。袋式除塵器是目前應用非常廣泛的一種高效除塵器，國內外都非常重視。因而近年來得到很快發展。第二節 袋式除塵器的分類袋式除塵器的結構是與清灰方式密切相關的，由于近年來我國引進了許多國家的袋式除塵器，再加上我們國內研究單位所研制的成果，目前已經出現了許多新的類型。1、 脈沖噴吹清灰袋式除塵器 在原有脈沖袋式除塵器之外，又有以下幾種形式: （一）離線分室停風低壓噴吹脈沖袋式除塵

16、器。其主要特點是分室組合，清灰時該室停風上進風過濾。 （二）低壓長袋大型袋式除塵器。是由冶金部安全環保研究院研制成功的。其主要特點是袋長由原來的2m左右增加到6m。 （三）氣箱式脈沖袋式除塵器。這是由美國富爾公司引進的技術。采用了分室結構，停風整室脈沖噴吹清灰。 (四）回轉臂脈沖噴吹袋式除塵器，這是澳大利亞魯奇公司的技術，在澳大利亞，電站電除塵器改造成袋式除塵器，許多是采用了魯奇的這種技術。通常的回轉臂反吹袋式除塵器中是用高壓風機反吹的，而魯奇是利用大型脈沖閥(整個除塵器只用一個脈沖閥)用壓縮空氣噴吹的。是目前世界上最大的袋式除塵器。2、 反吹風清灰袋式除塵器70年代末期以來，我國從國外引進了

17、各種形式的反吹風袋式除塵器，特別是大型袋式除塵器，其中有的已經經過消化移植，形成了我國的產品，其中主要的有:（一）上海寶鋼從日本引進的分室反吹及大氣反吹袋式除塵器，其中有正壓反吹和負壓反吹。目前國內已開發有多種形式。 （二）美國富爾公司的分室反吹袋式除塵器，由平頂山電除塵器廠生產，結構上分成為標準型和和用戶型， （三）美國久益公司的反吹清灰袋式除塵器，由哈爾濱環保設備研究所引進后開發了HJL型分室反吹袋式除塵器。3、 扁袋除塵器（一）回轉反吹扁袋除塵器，這種除塵器是目前應用最廣泛的一種袋式除塵器。（二）旁插扁袋除塵器，國內已有多種形式，貴陽鋁鎂設計院消化移植日本三興鐵工所的設備。（三）蜂窩狀袋

18、式除塵器，沈陽鋁鎂設計院消化移植法國空氣工業公司的產品， （四）振打清灰玻纖扁袋除塵器，這是由鞍鋼設計院研制成功的。 4、 筒狀折疊形濾袋除塵器 這是美國唐納森公司推出的產品，稱為Cartridge Filter，其特點是每個濾袋上的濾料折疊成多角筒形，因而過濾面積可增大很多。第3節 本設計的研究內容(一) 研究和利時公司PLC的指令、擴展模塊等。(二) 分析了脈沖布袋除塵器的結構和工作原理。(三) 研究了脈沖布袋除塵器的硬件設計。(四) 研究了脈沖布袋除塵器的軟件設計。第二篇 HOLLIAS-LEC G3 PLC介紹北京和利時系統工程股份有限公司創立于1993年，經過十三年的不懈努力，公司發

19、展成為專注于自動化控制和信息領域，擁有多種品牌的自主產品、具備很強的自動化工程設計與實施等綜合能力的集團化高科技企業，員工1600余人。目前公司已有工程業績超過4000項，年實現銷售收入超過10億元，在自動化業界有較高的品牌知名度和美譽度。經過十幾年持續創新和開發投入，和利時在工業自動化的關鍵技術領域，形成了具有完全自主知識產權的核心技術產品，主要包括：工業控制系統（DCS、PLC）、核電儀控系統、控制電機；用于軌道交通的列控中心、車載列控系統、多模軌道電路、計算機聯鎖系統以及城市軌道交通的大型綜合監控系統；用于企業信息化的生產管理及政府信息化的電子政務系統等。和利時是國家發改委等四部委聯合認

20、定的國家級企業技術中心，承擔過很多國家級的攻關及技術創新項目。和利時還是中關村科技園區海淀園博管會下屬的博士后工作站。在“真誠地為用戶設想”的經營理念指導下，公司建立了以北京、杭州為中心、下設多個辦事處的貼近用戶完善的服務體系。公司產品在核電、電力、化工、環保、建材、冶金、造紙、制藥、鐵路交通和城市軌道交通等行業或領域，都獲得了廣泛的應用。尤其是在核電1000MW級核島及常規島、600MW大型火電機組、城市軌道交通等高端關鍵裝備上，都成功研制并應用了自主系統。第1章 操作數在可編程控制器中，使 CPU 完成某種操作的命令稱為指令，指令的集合稱為指令系統。用于指揮 CPU 執行一定操作和完成一定

21、功能的若干指令的組合稱為功能塊。指令系統是可編程控制器硬件和軟件的橋梁，是可編程控制器程序設計的基礎。與計算機的操作指令類似，可編程控制器指令的基本形式也是由操作碼和操作數組成。操作碼表示 CPU 所要執行的操作類型和所要完成的操作功能。操作數表示 CPU 所要操作的對象和目的。常量、變量、地址和可能的函數調用都可以作為操作數。第1節 本設計用到的相關常量1、 布爾常量布爾常量只有兩個：邏輯值 TRUE 和 FALSE（也可表示為 1 和 0），TRUE 等價于 1，FALSE等價于 0。2、 時鐘常量時鐘常量一般用來操作時鐘，由“T#”（或“t#”）加上“時鐘值”構成，時鐘值的單位包括天（d

22、）、小時（h）、分（m）、秒（s）和毫秒（ms）。注意它們的正確順序為 d、h、m、s、ms。舉例 ：T#14ms (*14 毫秒的一個時鐘常量*)T#100s12ms(*100 秒 14 毫秒的一個時鐘常量，高單位允許超限*）t#12h34m15s(*12 小時 34 分 15 毫秒的一個常量*)3、 時間常量時間常量用于存儲時間，由“TOD#”（“tod#”、“TIME_OF_DAY#”或“time_of_day#”）加上“時間值”構成。時間值的格式為：小時:分鐘:秒（可以用實數形式輸入秒）。舉例 ：TOD#00:00:00 (*時間常量為 0 點 0 時 0 分*)TIME_OF_DAY

23、#15:36:30.123(*時間常量為 15 點 36 分 30.123 秒*)4、 數字常量數字常量的數值可以是二進制、十進制、八進制和十六進制。如果整數值不是十進制值，可以用“進制”加符號“#”放在整數值前面來表示。十進制的 10 至 15 在十六進制中表示為 A至 F。可以在數字中使用下劃線連字符。數字常量的數據類型可以是 BYTE、WORD、DWORD、SINT、USINT、INT、UINT、DINT、UDINT。默認情況下，不允許“較大”的數據類型作為“較小”的數據類型使用。比如，DWORD 類型的常量不能簡單地當作 INT 類型使用，必須使用數據類型轉指令進行轉換之后才可以使用。

24、舉例 ：14 (*十進制數 14*)2#1001_0011 (*二進制數 1001_0011*)8#67 (*八進制數 67*)5、 實數常量實數常量用十進制小數和指數來表示，遵循標準的科學計數法格式。實數常量的數據類型是 REAL。舉例 ： 7.4 (*實數 7.4*)1.64e+009 (*實數 1.64e+009*)第2節 本設計用到的相關變量 變量在 POU（Program Organization Unit)）的變量表或者全局變量表中聲明，在使用中應注意以下幾點：變量名不能包含空格和特殊字符，不能多次聲明，不能和關鍵字使用相同的名字。變量名不區分大小寫（如：VAR1、Var1 和 v

25、ar1 表示相同的變量）。變量名識別下劃線（如：“A_BCD”和“AB_CD”被認為是兩個不同的變量名）。變量名中不能有連續的 2 個下劃線。（如：“A_ _B”是錯誤的變量名）。前 32 個字符很重要。可以通過輸入輔助訪問變量。1、 系統標志符系統標志符是隱含聲明的變量，它在每個特定系統中是不同的。使用命令“插入聲明關鍵字”打開輸入輔助對話框，選擇系統變量類別，這樣可以找到系統中可用的系統標志符。2、 變量訪問的語法訪問二維數組的元素：<字段名>Index1, Index2訪問結構變量：<結構名>.<變量名>訪問功能塊和程序變量：<功能塊名>.

26、<變量名>3、 訪問變量的地址位在整型變量中，可以訪問數據的每個數據位。數據位附加在變量的后面，數據與數據位之間用“圓點”分隔，數據位從 0 開始編號。下列數據類型都可以訪問其數據位：SINT、INT、DINT、USI T、UINT、UDINT、BYTE、WORD 和 DWORD 訪問數據地址位，其變量不能定義在 VAR_IN_OUT 數據區。舉例 ： a : INT; (*定義整型變量 a*)b : BOOL; (*定義布爾變量 b*). a.2 := b; (*將布爾變量 b 的值賦給整型變量 a 的第 2 位*)4、 出錯處理 如果數據位大于變量數據位的寬度（比如上例中若 a

27、.16 := b），則會給出下列出錯信息：Index '<n>' outside the valid range for variable '<var>'! 因為整型變量的數據位的范圍是 015，a.16 超出了范圍。如果變量類型不允許（比如上例中若定義 a : REAL則會給出下列出錯信息：Invalid data type '<type>' for direct indexing。因為實型變量不可以按位訪問。第3節 地址一、地址格式按照規定的地址格式顯示內存中的地址格式如下：% 內存區范圍 數據格式 地址內

28、存區范圍數據格式I 輸入區Q 輸出區M 中間存儲區X 單位數None 單位數 B 字節數（8位） W 字（16位） D 雙字（32）舉例：地址格式對應地址%QX7.5或者%Q7.5輸入區的地址7，第5位%IW4輸入區的地址4，1個字%QB7 輸入區的地址7，1個字節%MD48 中間存儲區的地址48，雙字2、 內存位置內存地址按字節排列，從0開始，其大小與PLC的型號有關，比如M區（中間存儲區）地址定義如下表地址字節定義字定義雙字定義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）字型變量（%MW）必須定義在偶數地址，比如%MW0、%MW2、%MW4、MW6MW4n。每個字型變量占用 2 個子字節型變量地址。（二）雙字型變量（%MD）必須定義在偶數地址，比如MD0、MD4MD4n。每個雙字型變量占用 4 個子字節型變量地址或者 2 個字型變量地址。2.1.4 函數 在 ST 語言中，調用函數的返回值可以直接作為操作數使用。舉例 ：Result := Fct(7) + 3; (*函數 Fct的返回值加上 3，然后賦值給 Result *)第2章 數據類型第1節 標準數據類型1、 布爾型數據

30、類型2、 整型數據類型類型標識符類型名稱數據下限數據上限存儲空間BYTE字節型02558BitWORD字型06553516 BitDWORD雙字型0429496729532 BitSINT單整型-1281278 BitUSINT無符號單整型02558 BitINT整型-327683276716 BitUINT無符號整型06553516 BitDINT雙整型-2147483648214748364732 BitUDINT無符號雙整型0429496729532 Bit3、 實型數據類型5、 四、字符串型數據類型時間型數據類型第2節 自定義數據類型1、 數組2、 指針3、 枚舉4、 結構第3章 本設

31、計的相關指令第1節 乘法指令第二節 MOVE賦值指令 Var1=100(*結果Var1為100*)第三節 NOT取非指令Var1=NOT2#1001_0011(*結果Var1為2#01101100*)第四節 SHL左移指令ST第五節 BOOL_TO_<TYPE>布爾類型轉換指令ST第四章 本設計相關功能塊第一節 觸發器功能塊（Standard.lib）一、R_TRIG上升沿檢測觸發器POU語言程序LDSTILFBD二、F_TRIG下降沿檢測觸發器POU語言程序LDSTILFBD第二節 計時器功能塊（Standard.lib）一、TP普通計時器POU語言程序LDSTILFBD二、TO

32、N通電延時計時器POU語言程序LDSTILFBD3、 TOF斷電延時計時器 POU語言程序LDSTILFBD第三篇 氣箱式脈沖袋除塵器的工作原理第1章 控制系統結構氣箱式脈沖袋除塵器綜合了分室吹清灰和脈沖噴清灰等各類袋式除塵器的優點，克服了分室吹清灰強度不夠、脈沖噴清灰與過濾同時進行等缺點，是具有20世紀90年代先進水平的高效除塵器。該除塵器是由灰斗、上箱體、中箱體、下箱體等部分組成，上、中、下箱體為分室結。工作時，含塵氣體由進風道進人灰斗，粗塵粒直接落人灰斗底部，細塵粒隨氣流轉折向上進人中、下箱體，粉塵積附在濾袋外表面，過濾后的氣體進人上箱體至凈氣集合管一排風道，經排風機排至氣。清灰過程是先

33、切斷該室的凈氣出口風道，使該室的布袋處于無氣流通過的狀態(分室停風清灰)。然后開啟脈沖閥用壓縮空氣進行脈沖噴吹清灰，切斷閥關閉時間足以保證在噴吹后從濾袋上剝離的粉塵沉降至灰斗，避免了粉塵在脫離濾袋表面后又隨氣流附集到相鄰濾袋表面的現象，使濾袋清灰徹底，并由控制器對排氣閥、脈沖閥及卸灰閥等進行全自動控制。含塵氣體以“下進氣方式”進入除塵器，在進氣管道內的導流板作用下，實現了含塵氣體的均化和粉塵預分離，減少了粉塵對濾袋的磨損，較細的顆粒被氣流攜帶涌人過濾室內，粉塵被滯留于內表面，氣體透過濾袋得以凈化。隨著濾袋表面粉塵層厚度增加，阻力上升至設定值時，啟動清灰機構，周期性地分室輪流進行“組合狀態”清灰

34、。除塵器過濾、清灰、卸灰、回灰以及防止高溫“燒袋”與低溫“結露”均通過微機進行自動控制。第2章 控制系統控制閥原理(一) 除塵器共有9個分室，其中每個分室有1個脈沖閥和一個提升閥，共計18個控制閥。這些控制閥的分類如表3.1所示，接線圖如圖附錄所示。下面介紹控制閥的工作原理。首先進行分組.18個控制器可分為A和B兩個閥組，控制閥YV1-YV10組成閥組A，控制閥YV11-YV18組成閥組B，通過閥組選通繼電器KA6來進行閥組A或閥組B的選通控制。然后進行分類。18個控制閥由提升閥和脈沖閥等兩類控制閥所組成，每類控制閥個有9個。通過脈沖閥選通繼電器KA7來進行脈沖閥的選通控制。例如，如果閥組選通

35、繼電器KA6吸合，分室1選通繼電器KA1也吸合，那么提升閥YV1動作，而脈沖閥YV2不動作。如果此時脈沖閥選通繼電器KA7也吸合，則脈沖閥YV2也動作，實現分室1的清灰動作。其他分室的動作與分室1類似。表3.1氣箱式脈沖袋除塵器控制閥的分類閥組分室控制閥閥組A分室1提升閥1、脈沖閥1(YV1、YV2)分室2提升閥2、脈沖閥2(YV3、YV4)分室3提升閥3、脈沖閥3(YV5、YV6)分室4提升閥4、脈沖閥4(YV7、YV8)分室5 提升閥5、脈沖閥5(YV19、YV10)閥組B分室6 提升閥6、脈沖閥6(YV11、YV12)分室7 提升閥7、脈沖閥7(YV13、YV14)分室8 提升閥8、脈沖

36、閥8(YV15、YV16)分室9 提升閥9、脈沖閥9(YV17、YV18) (二) 氣箱脈沖袋式除塵器從結構上看是一臺由多個除塵分室并聯工作所構成的組合除塵器，由于多個除塵分室共用一個積灰斗，為保證除塵器積灰斗出灰的均勻性及圖3.1 除塵器九個分室清灰順序 各除塵分室清灰壓縮空氣的噴吹有效性，氣箱脈沖除塵器一般按照除塵分室的位置排列錯開清灰。以我廠水泥磨使用的9除塵分室脈沖除塵器為例，除塵器各除塵分室的清灰順序如圖3.1： 當氣箱脈沖除塵器的某一分室開始清灰時，該分室的提升閥在氣缸的作用下關閉了該分室的氣路，將待清灰的分室從煙氣流的過濾中離線出來。經過適當時間的延遲，待本分室的煙氣路完全關閉后

37、，通過設置在分室頂部的脈沖閥向待清灰分室內噴入高壓壓縮空氣脈沖，壓縮空氣噴入該清灰分室后在分室內迅速膨脹并涌入濾袋內部，使濾袋產生震動，加上逆氣流的作用，濾袋外部的粉塵便被清除下來落入氣箱下部的積灰斗中，再延遲一段時間待粉塵沉降完成后，提升閥在氣缸的作用下重新打開該清灰分室的氣路，使該清灰分室又恢復過濾工作狀態。根據氣箱脈沖袋式除塵器中各清灰分室的清灰工作原理，在清灰過程中各清灰分室的提升閥與脈沖閥工作時序如圖3.2所示。圖3.2 提升閥和脈沖閥工作順序第四篇 PLC控制系統硬件設計該系統以前采用單片機進行集中控制，分室的清灰時間和噴吹脈沖依靠時間繼電器來進行設定和修改。單片機程序的可讀性差，

38、系統不易維護，程序更改復雜。而且由于單片機控制系統的可靠性和抗干擾能力差，在現場惡劣的環境下，該控制系統經常出現故障。經過在運行環境進行了現場考察和反復研究，在可靠性、穩定性、方便性等方面做了大量工作，采用先進、實用、可靠的PLC對多個分室進行集中控制，提出了基于和利時G3系列PLC的控制系統改造方案。和利時G3系列PLC的CPU模塊本身集成了一定數量的本機I/O點，其中部分I/O點同時具有高速記數和高速輸出功能，隨著系統需求擴大，實踐中將需要更多的I/O點數，通過增加擴展模塊，可以實現I/O點數的擴展。根據控制系統要求，首先確定PLC的控制規模，估算出所需要的I/O點數（數字輸入/輸出量，模

39、擬輸入/輸出量），在增加%10%20的備用量，以便隨時增加控制功能，保證系統投入運行后能夠替換個別故障點或彌補遺漏的點數。統計出I/O總點數后即可以確定PLC的控制規模，從而確定存儲器（用于存儲用戶程序和數據）的容量。存儲器容量除了根據PLC的控制規模確定，也可以按照如下方法計算，再增加%25%30的備用量，以便隨時增加用戶程序。一種方法是根據編程實際使用的節點數計算，即編完程序之后，根據節點數計算出實際使用容量。另一種方法是估算法，只有開關量時，所需內存總數=開關量（輸入/輸出）總數×10，只有模擬量輸入時，所需內存總數=模擬量路數×120，在模擬量輸入，輸出同時存在時，

40、所需內存總數=模擬量路數×250，同時，應考慮PLC提供的內部繼電器和寄存器的數量，以便節省資源。第1章 PLC的規模PLC的規模，按照輸入/輸出（I/O）點數的多少可以分為5種類型，如表4.1所示。表4.1 PLC的規模及性能性能機能超小型PLC小型PLC中型PLC大型PLC超大型PLCI/O總數CPU存儲器64以下8位處理器12KB641288位處理器24KB1285128位字處理器和位處理器416KB512819216位字、位浮點處理器1664KB大于8192多個16位字、位浮點處理器64128KB第2章 PLC的選型第1節 輸入量和輸出量的情況根據附錄1圖所示氣箱脈沖袋除塵器

41、控制閥的接線圖，通過對閥組和閥類的選通來控制某一個閥，因此，PLC控制系統只需使用7個開關量輸出點就可以控制18個閥。此外，PLC控制系統至少需要自動起動和過載保護等兩個開關量輸出信號。考慮到此系統需要一定的備用I/O點，CPU模塊選擇帶有24點開關量I/O的LM3107，其中開關量輸入點14點，開關量輸出10點，完全滿足系統要求。系統I/O點的分配如表4.2所示，PLC外部接線圖如圖附錄所示。表4.2 PLC控制系統的I/O點分配信號類型名稱PLC地址開關量輸入信號(干結點)手動/自動裝換開關SA%IX0.0過載保護開關FR1%IX0.1開關量輸出信號(繼電器)分室1、6選通繼電器KA1%Q

42、X0.0分室2、7選通繼電器KA2%QX0.1分室3、8選通繼電器KA3%QX0.2分室4、9選通繼電器KA4%QX0.3分室5選通繼電器KA5%QX0.4閥組A/B選通繼電器KA6%QX0.5脈沖閥選通繼電器%QX0.6第2節 用戶存儲容量估算用戶應用程序占用多少內存與許多因素有關，如I/O點數、控制要求、運算處理量、程序結構等。因此在程序設計之前只能粗略的估算。根據經驗，每個I/O點及有關功能器占用內存大致為：所需內存字數10×18=180第3節 其他技術條件的考慮(一) 編程手段的選擇。用于小型可編程控制器的編程器有攜帶式簡易編程器，而大、中型PLC用，一般用PC機編程，除用于

43、編制和輸入程序外，還可編輯和打印程序文本。目前國內外的PLC生產廠商紛紛開發出使用于自己機型的編程軟件包，可供選用。(二) 電源的選擇。電源模塊是用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源，有的還為輸入電路提供24V的工作電源，電源輸入類型有：交流電源（AC220V或AC110V），直流電源（DC24V）。第五篇 PLC控制系統的軟件設計第1章 手動和自動兩種運行方式1、 手動運行方式當PLC檢修或系統其他環節出現故障時，可以將控制系統隨時切換為手動運行方式，通過手動轉換開關，按鈕和繼電器等對除塵器進行控制。手動運行時，閥組的選擇如圖附錄所示，將手動/自動轉換開關SA扳到手動位置，通過閥組選通轉

44、換開關SA6選擇要清灰的閥組。然后通過分室手動選通轉換開關SA1SA5選擇分室1至分室9的提升閥，如圖附錄所示。二、自動運行方式如圖3.2所示，將手動/自動轉換開關SA扳到自動位置，則PLC控制系統根據預先編好的控制程序，自動控制相關設備的運行。當控制系統給出自動運行的信號后，過載保護開關FR1用來自動檢測系統的負載情況。如果系統發生過載，則禁止系統運行，并發出報警信號。如果沒有發出信號，則系統延時5秒鐘后自動運行狀態，分室1的提升閥1關閉（Q0.0和Q0.5輸出）。分室1的提升閥1關閉2秒鐘后，分室1的脈沖閥動作（Q0.6輸出）。0.15秒鐘后，分室1的脈沖閥1停止動作（Q0.6停止輸出）。

45、此后，灰塵在分室1中開始沉降，直到分室1的提升閥1打開為止。分室1的提升閥1關閉8秒鐘后，重新打開（Q0.0和Q0.5停止輸出），分室1的動作結束。則灰塵在分室1中的沉降時間為6秒（8秒與2秒之差）。分室1的動作結束后，延時5秒鐘，分室2動作。分室2的提升閥2關閉（Q0.1和Q0.5輸出）。2秒鐘后。分室2的脈沖2動作（Q0.6輸出）。0.15秒鐘后，分室2的脈沖閥2停止動作（Q0.6停止輸出）。8秒鐘后，分室2的提升閥2打開（Q0.1和Q0.5停止輸出）。以次類推，直到分室9清灰結束。完成一個循環從分室1開始清灰。如此循環執行清灰過程。第2章 控制程序編制要點為便于控制程序的修改和移植,我們

46、在控制程序的編制中采用結構化程序設計方法,將本控制器的控制程序分為分室清灰間隔時間選擇、定阻快速清灰控制及濾袋堵塞報警、清灰脈沖生成、清灰分室工作狀態的控制四個相對獨立的控制程序模塊。第1節 分室清灰間隔時間的選定因除塵器在不同的工況條件下各除塵分室的最佳清灰間隔時間不同，為避免改變生產工藝條件后需使用編程器并在停機狀態下才能修改分室的清灰間隔時間，我們利用PLC的輸入點進行不同狀態組合，預設了九個清灰間隔時間，并可以在除塵器運行中進行選擇。在選定的開關組合下，只有對應的一個內部時間繼電器工作。當選定的時間繼電器達到預定的清灰間隔時間時，通過內部輔助繼電器輸出清灰控制指令。每次清灰結束后，時間

47、繼電器復位并重新開始計時。第二節 定阻快速清灰及濾袋堵塞報警袋式除塵器在使用過程中濾袋的透氣性會逐漸變差，除塵器的阻力隨之增大。當除塵器的阻力達到設定值時，由檢測除塵器進出口壓力差的差壓儀表向清灰控制器發出定阻快速清灰信號，此時，控制程序封鎖定時清灰間隔時間選擇電路，并以較短的清灰間隔時間對除塵器的各除塵分室進行快速循環清灰(最短清灰間隔時間應大于壓縮空氣的氣壓恢復時間)，同時，快速清灰循環次數計數器開始計數。如果在達到計數器預置的快速清灰循環次數之前除塵器阻力下降，控制器自動恢復到定時循環清灰工作狀態并復位快速清灰循環次數計數器。如果達到預定的快速清灰循環次數時除塵器阻力仍未下降，則可認為除

48、塵器濾袋堵塞，通過PLC輸出點驅動報警電路發出濾袋堵塞報警。第3節 除塵分室清灰脈沖的生成根據收塵氣箱中提升閥與脈沖閥的工作時序，我們采用三個內部時間繼電器產生提升閥和脈沖閥所需的工作脈沖。其中，一個時間繼電器用于提升閥工作時間計時，另一個時間繼電器用于脈沖閥工作脈沖前沿相對于提升閥工作脈沖前沿的延時計時，第三個時間繼電器用于脈沖閥工作時間計時。該清灰脈沖的產生受控于分室清灰間隔時間控制電路。第4節 收塵氣箱工作狀態的控制當分室清灰間隔時間控制電路發出清灰指令時，清灰脈沖生成電路相應生成了清灰所需的提升閥控制脈沖和脈沖閥控制脈沖。提升閥控制脈沖同時傳送到所有清灰分室的提升閥控制電路，為保證每次

49、只對氣箱脈沖除塵器的一個收塵氣箱進行清灰，我們采用識別收塵氣箱備妥狀態標志的方法來控制各收塵氣箱是否執行清灰工作，具體作法為：利用可編程控制器初始上電時的復位脈沖，對1號收塵氣箱預置工作備妥標志，然后，每當某清灰分室執行清灰工作時，用該分室的提升閥工作脈沖對下一步準備清灰的清灰分室預置工作備妥標志，同時復位包含本分室在內的其它收塵氣箱的狀態標志，當清灰控制脈沖到來時，只有處于清灰備妥狀態的分室才能執行清灰工作，從而實現了各收塵氣箱按照預定的工作順序依次自動循環清灰。第五節 系統控制程序流程圖：第3章 PLC控制系統的程序設計第一節 語句表PROGRAM PLC_PRGVARSA AT %IX0

50、.0 : BOOL; (* 手動/自動轉換開關 *)FR AT %IX0.1 : BOOL; (* 過載保護開關 *)KA1 AT %QX0.0 : BOOL; (* 分室1和分室6選通繼電器 *)KA2 AT %QX0.1 : BOOL; (* 分室2和分室7選通繼電器 *)KA3 AT %QX0.2 : BOOL; (* 分室3和分室8選通繼電器 *)KA4 AT %QX0.3 : BOOL; (* 分室4和分室9選通繼電器 *)KA5 AT %QX0.4 : BOOL; (* 分室5選通繼電器 *)KA6 AT %QX0.5 : BOOL; (* 閥組A或閥組B選通繼電器 *)KA7 A

51、T %QX0.6 : BOOL; (* 脈沖閥選通繼電器 *)Alarm AT %QX0.7 : BOOL; (* 報警信號 *)R_T0: R_TRIG; (* 上升沿觸發器 *)Start AT %MX210.0 : BOOL; (* 除塵循環開始的標志，上升沿觸發 *)Pulse AT %MX210.1 : BOOL; (* 脈沖輸出 *)Stop AT %MX210.2 : BOOL; (* 脈沖噴吹清灰結束標志 *)TON0: TON; (* 通電延時定時器，延時5S后，系統進入自動運行狀態 *)TON0_ET: TIME; (* 通電延時定時器的延時顯示 *)TON1: TON;

52、(* 通電延時定時器，延時TON1_PT后，脈沖閥動作，脈沖噴吹清灰開始 *)TON1_PT: TIME; (* 延時間隔設定，初始值為2S *)TON1_PT_HMI: WORD := 1; (* 延時間隔設定，初始值為1S，用于人機界面 *)TON1_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME類型轉換時，將整數轉換為MS *)TON1_ET: TIME; (* 通電延時定時器的延時顯示 *)TON2: TON; (* 通電延時定時器，延時TON2_PT后，提升閥打開，分室除塵結束 *)TON2_PT: TIME; (* 延時間隔設定，初始值為6S *)TON2_P

53、T_HMI: WORD := 2; (* 延時間隔設定，初始值為2S，用于人機界面 *)TON2_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME類型轉換時，將整數轉換為MS *)TON2_ET: TIME; (* 通電延時定時器的延時顯示 *)TON3: TON; (* 通電延時定時器，延時TON3_PT后，開始下一分室的除塵循環 *)TON3_PT: TIME; (* 延時間隔設定，初始值為5S *)TON3_PT_HMI: WORD := 1; (* 延時間隔設定，初始值為1S，用于人機界面 *)TON3_PT_HMI_1000: WORD; (* WORD_TO_TIME類型轉換時，將整數轉換為MS *)TON3_ET: TIME; (* 通電延時定時器的延時顯示 *)TON4: TON; (* 通電延時定時器，延時TON4_PT后，脈沖閥停止，脈沖噴吹清灰結束 *)T