基于PLC的脈沖袋式除塵器控制應(yīng)用

摘要：利用袋式除塵器可以將煤炭輸送轉(zhuǎn)接時(shí)產(chǎn)生的煤塵利用負(fù)壓吸收并進(jìn)行過濾，過濾后的空氣排入大氣，濾出的煤塵經(jīng)清灰系統(tǒng)排入煤粉回收箱進(jìn)行回收。文章介紹了煤炭港口環(huán)境中脈沖袋式除塵器的結(jié)構(gòu)和工作原理、PLC在該型除塵器控制上的應(yīng)用以及與工控人機(jī)界面的配合使用。

關(guān)鍵詞：煤炭港口；脈沖袋式除塵器；PLC；煤炭輸送；除塵器控制；工控人機(jī)界面 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP273 文章編號(hào)：1009-2374（2015）09-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0788

1 應(yīng)用背景

在煤炭港口的裝卸過程中，皮帶輸送煤炭時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量煤塵，煤塵主要集中在皮帶轉(zhuǎn)接處，嚴(yán)重影響港區(qū)及周邊的環(huán)境。利用袋式除塵器可以有效將煤炭輸送轉(zhuǎn)接時(shí)產(chǎn)生的煤塵利用負(fù)壓吸收并進(jìn)行過濾，過濾后的空氣排入大氣，濾出的煤塵經(jīng)清灰系統(tǒng)排入煤粉回收箱進(jìn)行回收。

2 工作原理

脈沖袋式除塵器的除塵過程由過濾、排灰和清灰三個(gè)環(huán)節(jié)組成：過濾是指將空氣中的粉塵過濾出來；排灰是指將過濾出來的粉塵排出除塵器；清灰是指在除塵器工作的同時(shí)，將吸附于布袋表面的粉塵清理掉。在脈沖布袋除塵器的工作過程中，主引風(fēng)機(jī)為整臺(tái)設(shè)備內(nèi)部提供負(fù)壓，將煤塵從吸塵口吸入，由濾塵布袋將含有大量煤塵的氣流過濾，濾出的煤塵落入集塵倉內(nèi)，集塵倉內(nèi)的煤塵由螺旋輸送機(jī)輸送至星型卸灰閥管道，由卸灰閥排入煤粉回收箱進(jìn)行回收。在除塵器工作過程中，由空壓機(jī)、氣缸閥、脈沖閥及導(dǎo)氣管路組成的“清灰系統(tǒng)”也發(fā)揮著重要作用，該系統(tǒng)形成脈沖氣流，對(duì)濾塵布袋進(jìn)行噴吹，使布袋上聚集的煤塵落入排灰系統(tǒng)，保證布袋的過濾效果。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

除塵器分布在轉(zhuǎn)接塔及翻車機(jī)房旁邊，點(diǎn)多面廣，若要使脈沖袋式除塵器在煤炭運(yùn)輸過程中起到良好的除塵效果，需要穩(wěn)定的控制方式來實(shí)現(xiàn)其功能。利用可編程序控制器（PLC）可進(jìn)行單臺(tái)穩(wěn)定控制并與中控通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟停的自動(dòng)控制目的。

為保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行及與公司其他設(shè)備的兼容性，PLC選用AB公司的PLC-5系列產(chǎn)品，編程語言有梯形圖、語句表、功能塊及可供用戶直接調(diào)用的系統(tǒng)功能塊。本次應(yīng)用采用RSLogix 5作為編程軟件平臺(tái)，編程方式為梯形圖。

為了準(zhǔn)確地實(shí)施自動(dòng)控制，采用較高性能的并且故障率低的PLC-上位機(jī)綜合控制是必不可少的，合理地配置及上位監(jiān)控，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制；運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)顯示，能使用戶了解設(shè)備的真實(shí)情況，良好的人機(jī)界面能夠方便用戶進(jìn)行操作。

4 PLC控制內(nèi)容及原理

4.1 總體內(nèi)容

根據(jù)除塵器的工作內(nèi)容，設(shè)置PLC的IO點(diǎn)，利用梯形圖指令對(duì)IO點(diǎn)的工作邏輯進(jìn)行編程，包括手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換，各個(gè)功能環(huán)節(jié)的啟動(dòng)、延時(shí)、停止、報(bào)警保護(hù)等。自動(dòng)運(yùn)行方式如下：啟動(dòng)：接收中控發(fā)出的運(yùn)轉(zhuǎn)指令，空壓機(jī)首先運(yùn)行，1min后輸送機(jī)和卸料器開始運(yùn)行，30s后主引風(fēng)機(jī)開始運(yùn)行。只有前面的設(shè)備不出現(xiàn)故障信號(hào)，自動(dòng)流程才能順序啟動(dòng)。各個(gè)負(fù)載電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定后開始清灰記時(shí)和壓差檢測(cè)。停止：接收中控發(fā)出的停止指令，系統(tǒng)延時(shí)10s后開始順序停止流程，首先停止空壓機(jī)，10s后停止主引風(fēng)機(jī)，10min后停止輸送機(jī)和星型卸料器，清灰程序控制、卸灰程序控制也停止

運(yùn)行。

4.2 具體環(huán)節(jié)控制

4.2.1 除塵器清灰程序控制：有定壓差和定時(shí)控制兩種方式。定壓差是指當(dāng)濾袋表面的粉塵不斷增加，使設(shè)備阻力達(dá)到設(shè)定值（1500Pa可調(diào)）時(shí)，除塵器開始清灰；定時(shí)清灰按設(shè)定的時(shí)間周期T（可調(diào)）控制清灰程序工作。采用定壓差清灰時(shí)，除塵器進(jìn)出總管道的壓力變送器將信號(hào)送至PLC程序控制柜，PLC啟動(dòng)清灰程序：首先關(guān)閉清灰倉出口的電動(dòng)閥，使該倉退出過濾狀態(tài)，噴吹系統(tǒng)開始工作，壓縮氣體經(jīng)電磁脈沖閥和噴吹管向?yàn)V袋內(nèi)噴射，在濾袋膨脹產(chǎn)生的加速度和反向氣流的作用下，附著在濾袋外表面的粉塵被清除。當(dāng)清灰倉室的脈沖閥噴吹結(jié)束后，打開該倉出口的電動(dòng)閥，該倉恢復(fù)過濾，清灰結(jié)束轉(zhuǎn)入下一倉室清灰。當(dāng)所有倉室清灰結(jié)束后，恢復(fù)到全過濾狀態(tài)。順序全部由PLC進(jìn)行自動(dòng)控制，“噴吹時(shí)間”、“間隔時(shí)間”、“周期間隙”都可由程序進(jìn)行調(diào)整，出于經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的考慮沒有設(shè)置獨(dú)立的各種閥門的手動(dòng)啟停，而是設(shè)置了一個(gè)由PLC控制的按實(shí)際順序自動(dòng)開啟關(guān)閉的自動(dòng)跟蹤檢查流程。當(dāng)除塵器某一倉室檢修時(shí)，閉合該倉，該倉自動(dòng)退出清灰程序。

4.2.2 監(jiān)測(cè)及報(bào)警信號(hào)的設(shè)置：根據(jù)除塵器的工作情況，設(shè)置除塵器進(jìn)出口壓差監(jiān)測(cè)及顯示超限報(bào)警，除塵器入口溫度監(jiān)測(cè)及顯示超限報(bào)警，噴吹氣源壓力監(jiān)測(cè)及顯示超限報(bào)警，灰斗高料位報(bào)警。

4.2.3 排灰系統(tǒng)的控制方式：對(duì)于卸灰閥、螺旋輸送機(jī)等設(shè)備都設(shè)有手動(dòng)-自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)用于調(diào)試檢修時(shí)使用，通過現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作按鈕操作。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)設(shè)定于自動(dòng)工作方式時(shí)，同時(shí)提供一對(duì)無源節(jié)點(diǎn)至PLC，用于判斷當(dāng)前工作方式。正常工作設(shè)置在自動(dòng)位置。

4.2.4 自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)設(shè)備的監(jiān)控：每個(gè)設(shè)備在自動(dòng)工作方式下，都會(huì)對(duì)其工作方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。即當(dāng)PLC給出自動(dòng)運(yùn)行信號(hào)時(shí)，控制回路正常響應(yīng)后，會(huì)給出反饋信號(hào)，如果PLC給出運(yùn)行信號(hào)，收不到正常反饋時(shí)，系統(tǒng)報(bào)故障，同時(shí)反饋給上位系統(tǒng)。

4.2.5 空壓機(jī)控制：空壓機(jī)的儲(chǔ)氣罐壓力控制通過壓力開關(guān)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)空壓機(jī)儲(chǔ)氣罐壓力低于壓力下限設(shè)定點(diǎn)時(shí)，壓力開關(guān)的動(dòng)觸頭與低壓設(shè)定點(diǎn)的靜觸頭接通，繼電器得電動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，相應(yīng)接觸器得電動(dòng)作并自鎖，空壓機(jī)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)空壓機(jī)氣缸壓力高于設(shè)定最高值時(shí)，壓力開關(guān)相應(yīng)動(dòng)靜觸頭分開，斷開控制回路，空壓機(jī)電機(jī)停止。由于空壓機(jī)電機(jī)啟停較為頻繁，以電機(jī)啟停作為空壓機(jī)正常啟停的信號(hào)源輸入PLC會(huì)產(chǎn)生故障誤報(bào)，因此在空壓機(jī)的控制中采用兩級(jí)控制，當(dāng)空壓系統(tǒng)正常啟動(dòng)時(shí)，第一級(jí)控制將主回路接通，第二級(jí)的主控回路電源采自第一級(jí)主回路的接觸器末端，在自動(dòng)或手動(dòng)控制中，一旦PLC給出空壓機(jī)工作信號(hào)，第一級(jí)接通，為第二級(jí)提供電源。第二級(jí)根據(jù)空壓機(jī)的儲(chǔ)氣壓力情況來判斷是否啟動(dòng)空壓機(jī)電機(jī)。當(dāng)PLC給出停止信號(hào)時(shí)，第一級(jí)控制回路斷開，停止為第二級(jí)供電，空壓機(jī)停止工作，空壓機(jī)的運(yùn)行及故障反饋信號(hào)由第一級(jí)控制回路提供。

5 電伴熱系統(tǒng)控制

除塵器為露天環(huán)境運(yùn)行，冬季氣溫經(jīng)常達(dá)到0℃以下，容易導(dǎo)致煤塵在輸送通道中出現(xiàn)凍結(jié)、堵卡的現(xiàn)象，這就需要投入良好的電伴熱系統(tǒng)來防止煤塵凍結(jié)。通過溫控傳感器、溫控儀、軟體加熱板和保溫材料組成電伴熱系統(tǒng)，對(duì)吸塵口、集塵倉落料口、螺旋輸送機(jī)、旋轉(zhuǎn)卸灰閥等煤塵輸送的關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行保溫伴熱，并利用PLC采集伴熱系統(tǒng)的工作狀態(tài)，與上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)提供伴熱系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)?？梢杂行Х乐拱闊嵯到y(tǒng)異常導(dǎo)致的安全隱患，保證伴熱系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，為冬季除塵器的正常工作提供有力保障。

6 工控人機(jī)界面設(shè)計(jì)

上位平臺(tái)采用工控機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的主要硬件平臺(tái)，人機(jī)界面采用Wonderware Intouch作為編程軟件平臺(tái)，應(yīng)用程序根據(jù)設(shè)備的工藝要求編制。上下位機(jī)之間采用DHPLUS通訊協(xié)議，上位機(jī)可通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)共享同步數(shù)據(jù)。通過接收除塵器PLC的工作狀態(tài)反饋信號(hào)來實(shí)現(xiàn)除塵器實(shí)時(shí)監(jiān)控。

7 結(jié)語

該控制系統(tǒng)應(yīng)用后，可使轉(zhuǎn)接塔袋式除塵器得到穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)和控制，除塵效果明顯，有著良好的社會(huì)效益和環(huán)保效益，對(duì)煤炭港口的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

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作者簡介：耿春暉（1987-），供職于河北港口集團(tuán)秦皇島港股份有限公司第七港務(wù)分公司。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）