脉冲袋式除尘器的PLC自动控制与应用

应用技术
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脉冲袋式除尘器的PLC自动控制与应用
刘彦鹂1吴雄彬2
(1.广东工业大学 2. 广东十六冶建设有限公司）
摘要：文章介绍用PLC自动控制脉冲袋式除尘器的工作原理，指出用外部拨码开关，可作为定时器控制设定值，叙述使用外部矩阵电路减少输出点、增大控制点的设计方法。

关键词：脉冲袋式除尘器；PLC控制；矩阵扩展电路
1引言
利用脉冲袋式除尘器进行工业粉尘烟气除尘是一种应用得较为广泛的除尘方法。

过去，一般的袋式除尘器是由逻辑顺序控制元件和时间继电器等组成，自动化程序不高，可靠性低，难以适应工业现场的恶劣环境。

本文的用PLC控制的脉冲袋式除尘器，能利用PLC性能稳定的特点及软件的强大功能，使除尘器能高效自动正常地运行。

2 脉冲袋式除尘器原理和对控制的要求
脉冲袋式除尘器的工作原理如图1所示。

未净化的含工业粉尘的烟气从滤袋外侧进入滤袋，除极少量的微小颗粒随烟气通过滤网进入到滤袋内侧并随烟气由烟道排到大气中外，其余绝大部分粉尘颗粒都会滞留在滤袋外侧。

积聚在滤袋外侧的粉尘，由脉冲电磁阀驱动清灰机构的喷吹阀，进行清灰。

当执行清灰时，喷吹阀内的密封膜片打开，压缩空气高速地通过滤袋，将积聚在滤袋外壁的粉尘吹落在灰斗中除去。

图1 除尘器工作原理示意图
采用PLC控制的喷吹清灰程序流程如图2所示。

清灰模式可分为定时清灰和定压差清灰两种。

定时清灰是一种按人工设定的时间周期循环地进行清灰的工作方式。

定压差清灰是一种自动清灰的模式。

当进入到除尘器的烟气流量、浓度发生变化时，单位时间积聚在滤袋外侧的粉尘量也产生变化，使除尘器进出口的压力差也变化。

当此压力差达到设定值时，脉冲喷吹阀打开，执行清灰程序。

脉冲袋式除尘器常使用定压差清灰模式。

执行定压差清灰模式对程序的要求为：脉冲电磁阀的控制参数为脉冲宽度0.11s，脉冲间隔8～50 s（可调）。

当脉冲间隔小于8 s时，压缩空气可能供应不上；当脉冲间隔大于50 s时，除尘器的压差可能太大，影响设
图2 喷吹清灰程序流程图
备的正常运行。

为使设备能正常运行，当进出口的压差信号超过30分钟仍不能到达时，说明前级的压差感应器或数显设备、控制仪或线路可能有故障，必须自动进行一轮喷吹清灰。

而当进出口压差和温度同时达到上限值时，说明除尘器的阻力较高，为不影响生产设备的正常运行,应以较小的间休间隔（如8 s）进行喷吹清灰,直到压差恢复到正常值才按设定值运行。

3 脉冲袋式除尘器的硬件组成
脉冲袋式除尘器视工程的大小，其系统可由几十个脉冲电磁阀到一、二百个组成。

现以含80个脉冲电磁阀组成的袋式除尘器为例，介绍其硬件的组成。

3.1 数据采集及显示
用于数据采集及显示的组件有：压差变送器一只，量程0～500 kPa，4～20mA输出，DC24V；压力变送器一只，量程0～600 kPa，4～20mA输出，DC24V；温度传感器（Pt100）一只，在线检测烟气温度；三台智能数显控制仪，要求有4位LED显示，2个以上报警输出继电器；分别用来显示其当前值，并向PLC输出相应的控制信号。

3.2采用PLC
采用FX2N-64MR型PLC一台，其I/O分配如图3所示。

图中输入端X2～X6分别与压差，压力、温度的报警限输出继电器的常开触点相接。

X10～X17为与用于改变间休时间（0～99 s可调）设定的拨码开关连接，可通过PLC程序来实现其间休定时的功能。

输出端用3只七段译码管CD4511B和3只7段数码管LED组成一位异常代码的显示输出和两位喷吹阀号显示的输出。

在CD4511B与LED之间的串联电阻R，目的是使在LED正常发光下能延长其使用寿命。

接于Y27的发光二极管及蜂鸣器作为报警用。

Y14～Y25，Y30～Y37分别作为矩阵扩展电路的行总线和列总线，与矩阵扩展电路连接。

3.3 矩阵扩展电路
矩阵扩展电路是为了通过行列的切换组合，来实现对80个电磁阀的控制而设计的。

本除尘器上有80个电磁阀，如一输出点接一电磁阀，则需80个输出点。

本控制电路的电磁阀是以0.11秒的导通时间，按8～50s的脉冲间隔逐个顺序接通的，因此不会有两个以上的电磁阀同时运作。

为此可用行列总线以矩阵电路输出，以节省输出点。

图3 I/O分配示意图
4 PLC程序编制的要点
控制脉冲袋式除尘器的PLC程序编制的难点是如何使除尘器工作在所设定的定压差控制模式中，如何设定其控制参数以及异常情况下的自动巡检。

这部份的PLC程序如图4所示。

图中T1为喷吹间隔时间定时器，其设定值D3可以视不同情况而定：在正常情况下，D3值可由外部拨码开关设定，再利用应用指令BIN将X10～X17上的BCD码转化为二进制数送数据寄存器D0中，再由MUL指令将D0的数据乘以10送D3。

用ZCP指令对D0中的数据作区间比较，若超出8～50的范围或在定压差模式下压差信号等待T3延时动作时，将200送D3。

在定压差模式中，若温度上限和压差上限同时达到，M15得电，并将80送D3。

支持D3的几个条件相互联锁，使得
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每一时刻只有一种值送D3。

当定时器T1的延时时间到，T1触点接通，使线圈M2800和M20
得电。

图4 部份PLC程序
M20得电，其上升沿脉冲使M0置位，并驱动T200，使T200延时0.11秒后将M0复位，M0用于行总线Y14～Y25的脉宽控制。

计数器C0的作用是支持脉冲阀号显示。

在一轮驱动电磁阀YV1～YV80过程中，设第n个M2800上升沿脉冲出现，则第n个电磁阀随之动作。

特殊辅助继电器M2800的特性是当M2800线圈得电后只能使其具备通电条件并与之相距最近的一个触点接通。

利用其特性，可用C0对与M2800的上升沿脉冲同步的M20的计数，并用BCD指令将C0当前值较换成BCD码送Y4～Y13，经七段译码器CD4511B译码，使LED数码管上显示出正在工作的当前阀号。

异常情况的巡视在本程序中使用了左移位指令SFTL，每隔一定时间间隔（如3秒）左移位去检查各脉冲电磁阀情况，并由外部电路译码显示其阀号。

5 结语
本文的用PLC控制的脉冲袋式除尘器，在多个企业的烟气治理中都得到广泛的应用，效果极佳。

我们曾制造的脉冲袋式除尘器其电磁阀达160个之多。

本文的设计具有通用性，运行可靠，操作方便，各控制参数可在调试中确定。

由于采用了定压清灰的模式，降低了压缩空气的耗气量，减少喷吹阀、膜片、滤袋框架的磨损，使除尘器能高效低耗运行。

同时，由于拨码开关结合PLC控制程序的使用，当拨码或压差变送器有故障时，能启动内部应急程序，使除尘器仍能自动运行。

矩阵扩展电路的引入能增加输出点，降低除尘器的制造成本，提高效益。

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PLC Control and Use of Pulse Packs Dust Catcher
Liu Yanli 1 Wu Xiongbin2
(1. Guangdong University of Technology, Guangdong 2. Guangdong Shiliuye construction Co. ltd.)
Abstract: This article introduces the work principle of PLC controlled pulse packs dust catcher, The exterior code switch can be the timer to control the set value, and the design method of using exterior matrix circuit to reduce the output and multiply the control points is described.
Key words: Pulse Packs Dust Catcher; PLC Control; Matrix Extended Circuit
作者简介：刘彦鹂，女，1971年出生，工程师，学士，从事电工电子实验教学与研究。

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