【正文】 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）基于PLC的煤粉電除塵器控制系統(tǒng)設計畢業(yè)論文目 錄摘 要 IAbstract II目 錄 III第一章 概 述 1 研究背景及意義 1 電除塵器的發(fā)展及現(xiàn)狀 2第二章 電除塵器的基本理論 4 電除塵器的基本工作原理 4 氣體電離 4 粉塵荷電 5 粉塵捕集和沉積 5 振打清灰 5 電除塵器的分類 5 電除塵器的結構 6 電暈電極 6 收塵極 6 放電極 6 高壓供電設備 7 氣流分布板 7 煙箱與氣流分布裝置 7 灰斗和卸輸灰系統(tǒng) 7 殼體 8第三章 可編程控制器概論 9 PLC簡介 9 PLC的應用 9 西門S7200 10 S7200系列的發(fā)展概述及構成 10 S7200系列PLC的工作原理及工作過程 11 PLC對輸入/輸出的處理原理 13 I/O點數(shù)擴展的編址 13 S7200系列PLC編程元件 14第四章 基于PLC的煤粉電除塵器控制系統(tǒng) 17 總控制系統(tǒng)方案 17 風機控制 20 振打過程控制 21 對除塵振打的工藝要求 21 各電廠時序控制 22 消防報警控制 23 卸灰裝置控制 23 濃度PID調控 23 網絡通信研究 24第五章 組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)設計 26 組態(tài)王軟件 26 監(jiān)控系統(tǒng)主體設計 27 登陸窗口 29 主控窗口 30 實時數(shù)據(jù)記錄及查詢窗口 31 歷史數(shù)據(jù)記錄窗口 33 報警窗口 34總 結 36參考文獻 37附錄A：組態(tài)王命令語言 39附錄B：PLC運行程序 41致 謝 54內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文）第一章 概 述 研究背景及意義我國的能源稟賦特點是缺油、少氣、煤炭資源相對豐富且煤炭價格相對低廉。能源構成主要以煤炭為主，煤炭資源的開發(fā)利用帶動了我國經濟的快速發(fā)展，極大地促進了我國經濟的快速發(fā)展，如今我國已成為世界上僅次于美國第二大經濟國家，然而，正當我們享受著經濟快速發(fā)展所帶來的歡樂的同時，我也同樣面對著煤炭資源消耗量迅猛增加的難題。煤炭作為一種不清潔的能源，在很多地方，我們有時很難控制它對環(huán)境造成的危害。比如采煤、煤礦加工以及裝卸等過程中，特別是在火電廠燃煤的過程中以及近年來迅速發(fā)展的煤化工行業(yè)中，不僅會產生大量的煙氣和煤塵，而且是火電廠也會排放到大氣中大量的顆粒物[1]。在這些粉塵顆粒中，有很多重金屬、金屬氧化物以及有毒物質。這些對人體健康有著極大的危害的污染物嚴重地影響著人們生活和生產的順利進行，因此，必須對含煤廢氣和燃燒煙氣進行凈化。除塵目前來說非常重要，2012年2月，國務院同意發(fā)布新修訂的《環(huán)境質量標準》。2012年9月9日，北京市環(huán)保局監(jiān)測中心表示，新版空氣質量發(fā)布平臺2012年1月1日上線。2012年10月6日?？梢妵覍Ψ蹓m污染的重視[3]。除塵器的分類有很多種，依照不同的除塵機理，除塵器可以分為靜電除塵器、過濾除塵器、濕式除塵器和旋風除塵器。在這些除塵機理中，靜電除塵技術被廣泛的應用于研究、冶金、電力、電子、建材和化工等領域的凈化煙氣過程中。經典除塵技術之所以如此應用廣泛，是因為它除塵效率高、氣體處理量大、耗能低、適用范圍廣及操作維護方便，在我國環(huán)保事業(yè)中起著重要的作用。隨著計算機技術與自動控制技術的迅猛發(fā)展，靜電除塵的實際工業(yè)項目中引入了電除塵器的相關控制系統(tǒng)，在提高電自動化控制水平、除塵效率及除塵器設備的運行管理水平等方面發(fā)揮了極其重要的作用[2]。同時，隨著工業(yè)自動化控制水平的發(fā)展和提高，電除塵器的管理與控制系統(tǒng)將進一步發(fā)展并完善。PLC即可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等面向用戶的指令、和輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程中，通過數(shù)字或模擬。引用在PLC控制靜電除塵系統(tǒng)，可以大大提高除塵效率，在我們的大煤炭加工廠和火電廠推廣使用，不僅可以提高電除塵的經濟性，而且節(jié)省大量的能源，提高企業(yè)經濟效益。因此， PLC控制的靜電除塵器有很好的研究和學習意義。而采用PLC控制也有一些缺點，在PLC的不足屬于現(xiàn)場控制層，人機交互性比較差的，管理層不能及時了解現(xiàn)場情況；同時，利用PLC控制無法追蹤歷史數(shù)據(jù)收集過程[9]。如果控制系統(tǒng)PLC和組態(tài)軟件技術結合煤粉電除塵器的發(fā)展，PLC控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集與處理領域的應用，對主機的開發(fā)設計采用監(jiān)控組態(tài)軟件的接口，將大大提高煤粉電除塵器控制系統(tǒng)的功能和操作性。 電除塵器的發(fā)展及現(xiàn)狀在中國，靜電除塵技術的研究和發(fā)展的綜合系統(tǒng)開始于上世紀60年代。1980之前，我們在國際電除塵器領域處于仍然非常落后的位置。中國的國民經濟可持續(xù)發(fā)展的國民經濟的持續(xù)快速增長改革開放環(huán)境的保護變得越來越重要。在市場經濟的利益驅動下，國內許多大、中型環(huán)保產業(yè)研究和發(fā)展的投資繼續(xù)增加，靜電除塵技術靜電除塵器上的應用得到了長足的發(fā)展。國家將更加高效靜電除塵器技術列入國家“七五”項目。通過合理的對引進技術的消化，吸收和從上世紀90年代的借鑒，我國電除塵技術基本上趕上了國際先進水平[4]。在二十一世紀，中國的大力促進科技進步，加強環(huán)境科學研究，積極發(fā)展環(huán)保產業(yè)的經濟發(fā)展作為環(huán)保產業(yè)的重要政策得到重視。污染控制要求也在增加，粉塵排放的要求明顯提高。大氣污染物排放標準》（GB13223 2003火電廠20040101開始實施新規(guī)定的發(fā)電廠）排放大氣污染物的控制在50mg／m179。（標準條件下同）以下的粉塵排放濃度舊標準gb1322391要求小于150mg／m179。電除塵器作為控制大氣污染的主要設備，并解決環(huán)境保護和經濟發(fā)展和進一步應用技術發(fā)展之間的矛盾。目前，電除塵器已廣泛應用在火電、鋼鐵、有色冶金、化工、建材、機械、電子等行業(yè)。在中國作為世界大國的電除塵器，在國際舞臺上不僅在數(shù)量上而且在技術水平，已進入國際先進行列。靜電除塵技術從設備到計算機控制和絕緣零件，高、低電壓供電的振動裝置，電極板線已全部實現(xiàn)了國產化，部分產品出口到30多個國家和地區(qū)[5]。1980以前，中國電除塵器的規(guī)模絕大多數(shù)都在100平方米以下，而其行業(yè)占有色冶金工業(yè)、鋼鐵工業(yè)、建材工業(yè)、電力工業(yè)、化工、輕工等行業(yè)。隨著中國經濟尤其是電力建設、水泥建材行業(yè)的快速發(fā)展，在上世紀90年代中期電除塵器行業(yè)達到了空前水平，并且電力行業(yè)、水泥行業(yè)改變?yōu)殇撹F工業(yè)、有色冶金工業(yè)。電除塵器在燃煤發(fā)電量占全國總數(shù)的75%，648多平方米的設備已經成功運行在1000MW火電廠[14]。本設計針對火電廠、高爐生產所產生的煙氣附帶這大量的煤粉進行處理，在當代的環(huán)境污染下工業(yè)生產除塵是必要的，因此設計了煤粉電除塵器控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)首先制定PLC總控制系統(tǒng)方案、外部接線圖以及總控制梯形圖，通過PLC振動的過程的控制，對風機控制、各電場的時序控制，消防通報PLC控制，PLC卸灰裝置的控制，PLC濃度PID等六大部分的研究，確定詳細的PLC靜電除塵控制系統(tǒng)。應用軟件組態(tài)王，實現(xiàn)靜電除塵控制系統(tǒng)的監(jiān)視，且具有安全登陸，實時數(shù)據(jù)收集，現(xiàn)場的監(jiān)視，歷史數(shù)據(jù)保存等功能，完成監(jiān)視目的的達成[3]。第二章 電除塵器的基本理論 電除塵器的基本工作原理電除塵器的基本工作原理：在物理學中，互異正負電荷相互吸引，可以利用這個原理除去煙氣中的塵粒，這樣排入空氣中的煙氣中的含塵量可以大大降低。具體讓煙氣中的固體煙塵顆粒通過特定方法帶上相應的的電荷，同時收集灰塵顆粒的集塵板上也通過特定方法帶上相異電荷，再讓帶電煙塵經過集塵板，由于異性電荷相吸引的原理，煙氣中固體顆粒便可定向收集，從而清除煙氣中的灰塵會被分離而清除。雖然實際應用中電除塵器的結構和種類可能各不相同，但除塵過程卻是基本相同的。同時，在生產過程中，可收集電除塵器的煙灰，從而提高電除塵器的實際利用效率，再通過特殊的工藝制作成其他產品使用，不僅提高了電除塵器利用率，也獲得了更好的經濟效率[12]。 氣體電離在集塵極與放電極之間加上直流高壓電，在電暈極附近形成一個足以使流經電場的氣體產生電離的強電場，同時產生電暈放電，導致電暈區(qū)內空氣被電離，從而產生大量帶電粒子如正、負離子等。 粉塵荷電粉塵荷電是電除塵器在除塵中的基本過程。在放電極附近設有電暈區(qū)，正離子容易被電暈極表面負離子吸引失去電荷，剩下的部分自由電子和負離子由于電場力以及重力等相關力的作用下向著集塵極方向移動，于是，在放電極和集塵極之間存在著大量負離子和自由電子[6]。所以含塵氣體通過這一空間時，粉塵與負離子和自由電子會發(fā)生碰撞，粉塵的內部電荷會在負離子和自由電子接近粉塵顆粒時重新分布，于是這兩者之間便產生吸引力，粉塵顆粒表面上就會附著自由電子和負離子使其帶電，產生了粉塵荷電。 粉塵捕集和沉積煙塵在電場的作用下帶電后，帶電煙塵通過引導進入多層陰極板的電除塵器通道，在荷電粉塵自身重力和電場力作用下、介質阻力與慣性力作用下，荷電粉塵就會往集塵極運動。一段時間之后，荷電粉塵到達集塵極表面，同時也會釋放出所帶電荷，在集塵極表面沉集，慢慢地形成一層粉塵薄層[9]。 振打清灰在電場力作用下，電除塵器經過一段時間的除塵后，集塵極和電暈極上收集到的粉塵顆粒在一段時間的積累之后，就有一定厚度的粉塵層形成，如果清除的不及時，除塵器的除塵效率便會受到影響，還可能引起二次揚塵。因此，為了定時對電場集的灰陰陽板進行敲打、震落集灰板上的灰塵，除塵器中通常設有電場振打裝置，達到自動振打清灰的目的。 電除塵器的分類根據(jù)處理氣體的化學成分、操作工藝要求、溫度、煙氣含塵濃度等條件的不同，電除塵器的設計類型也不相同。按照應用條件的不同，電除塵器有相應的分類方式[8]。濕式電除塵器與干式電除塵器是按照集塵極上清灰形式的不同而區(qū)分的，濕式電除塵器的除塵方式是應用適當?shù)姆椒ㄔ谑諌m極上行成一層水膜或者水噴霧，借用水流的作用使收集的粉塵流進灰斗。干式電除塵器是在干燥的煙氣中除塵，收塵極上收集的灰塵借助動力振打清灰；管式電除塵器與板式電除塵器是按照集塵極形狀不同劃分的，管式電除塵器是集塵板形狀為立體管道形，煙氣之下而上通過除塵管道來除塵的。板式電除塵器是由很多平行板組成，在每兩個平板之間安裝電暈極進行除塵；立式電除塵器與臥式電除塵器是按照氣體的流動方式而不同劃分的，立式電除塵器應用在除塵量小，安裝空間狹小，除塵效率高。臥式電除塵器應用含塵氣體平流入多電場，占地面積較大，除塵效率低；雙區(qū)電除塵器與單區(qū)電除塵器則是按照粉塵荷電方式的不同及分離區(qū)域布置區(qū)分的，雙區(qū)電除塵器電暈極系統(tǒng)和收塵極系統(tǒng)是分開安裝的，完成煙塵荷電和粉塵捕集不在同一區(qū)域，單區(qū)電除塵器電暈極系統(tǒng)和收塵極系統(tǒng)一起安裝的，完成煙塵荷電和粉塵捕集在同一區(qū)域[19]。一般情況下，較