【正文】 清灰系統(tǒng)、卸灰系統(tǒng)也停止運(yùn)行。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高爐出鐵場袋式除塵系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 19 圖 除塵系統(tǒng) PLC控制框圖 控 制過程 1）清灰控制過程 采用負(fù)壓吸人大氣方式進(jìn)行分室清灰。當(dāng)除塵器內(nèi)的粉塵不斷積聚在濾袋外壁，濾袋的阻力就不斷增加，在阻力達(dá)到設(shè)定值(1960Pa 左右 )后，各室就開始進(jìn)行輪流清灰。每個(gè)室的脈沖閥并不是一起工作的，而是一個(gè)一個(gè)的依次工作，因?yàn)樵诿}沖閥射出高壓氣體的時(shí)候，高壓氣體的數(shù)量要受到壓縮空氣的壓力的大小限制。 采用 PLC 控制的噴吹清灰程序流程如圖 所示 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高爐出鐵場袋式除塵系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 20 圖 噴吹清灰程序流程 2）卸灰、輸灰、排灰控制過程 粉塵落入灰斗后，經(jīng)過一段時(shí)間開始卸灰，首先打開雙層卸灰閥下 閥；幾秒鐘后，關(guān)閉下閥， 再打開上閥；幾秒鐘后，關(guān)用上閥。再進(jìn)行下一個(gè)室的卸灰。如果除塵器灰量較大，室與室之間卸灰的時(shí)間間隔也需相應(yīng)縮短。粉塵在儲灰倉內(nèi)存一段時(shí)間后，容易造成壓實(shí)，如果用振打器振打越打越實(shí)。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 高爐出鐵場袋式除塵系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì) 21 圖 PLC 執(zhí)行程序的過程分為輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段，程序流程如圖 所示 ?？偛顗鹤兯推鞯母邏憾巳嚎谠诔龎m 器入口位置，低壓端取壓口在除塵器出口位置?？偛顗盒盘柡兔總€(gè)室差壓信號送人 PLC 機(jī)。除塵器分室差壓信號控制清灰過程是：當(dāng)某室差壓信號達(dá)到一定值時(shí)，這個(gè)室開始清灰，但是不容許兩個(gè)室同時(shí)清灰。為了保證壓縮空氣的壓力值(正常時(shí)為 )并能夠隨時(shí)觀察壓縮空氣壓力值，在壓縮空氣儲氣罐上安裝 一臺 壓力變送器 ，當(dāng)壓力值低于 時(shí)報(bào)警， 除塵器按照正常停機(jī)程序停止運(yùn)行。當(dāng)儲灰倉料位到上限時(shí)，應(yīng)進(jìn)行報(bào)警，并按照正常停機(jī)程序停止除塵器運(yùn)行。為了防止斷鏈現(xiàn)象發(fā)生，每臺電動(dòng)機(jī)控制回路加一個(gè)沖擊電流繼電器。 排氣口閥、雙層 卸灰閥的關(guān)和開，都是使用碰撞式限位開關(guān)顯示閥門的狀態(tài)。 風(fēng)機(jī)控制 風(fēng)機(jī)系統(tǒng)包括風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥、液力偶合器和電機(jī)等主體設(shè)備及輔助設(shè)備?！笆謩?dòng)”和“聯(lián)動(dòng)”信號送至 PLC。在“聯(lián)動(dòng)”檔時(shí)，可在電氣室或爐前操作室實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)區(qū)域聯(lián)動(dòng)或全系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。其中風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)、輔助油泵出口壓力、冷卻水流量、風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥、勺管位置以及模擬信號送至 PLC，其余均以無源開關(guān)接點(diǎn)信號送 PLC。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)配置 23 4 系統(tǒng)配置 硬件配置 除塵系統(tǒng)硬件配置 1)煙氣捕集罩：集中收集出鐵場 散發(fā)的煙氣，讓產(chǎn)生的煙氣盡量通過捕集罩進(jìn)入除塵器凈化，提供除塵效率，讓出鐵場外煙塵濃度達(dá)到最低。 3） 脈沖閥：其功能是噴出高壓氣體噴吹濾袋上的粉塵，使粉塵落人灰斗。 5） 雙層卸灰閥、灰斗振動(dòng)器：雙層卸灰閥和灰斗振動(dòng)器的配合工作來完成對灰斗內(nèi)灰的卸灰工作。 7） 儲灰倉：對灰進(jìn)行占時(shí)儲存的作用。 9） 溫度傳感器：監(jiān)測煙氣溫度，并將溫度傳給 PLC。 11） 錘式料位計(jì)：可以隨時(shí)測出儲灰倉內(nèi)灰量多少，并顯示儲灰倉灰量。 16） 戶外型二線制感應(yīng)式接近開關(guān)：顯示 排氣口閥、雙層卸灰閥閥 門的關(guān)和開的狀態(tài)。 18） 風(fēng)機(jī)入口調(diào)節(jié)閥、液力偶合器和電機(jī)； 19） 設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)信號指示燈； 20） 設(shè)備故障指示燈； 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)配置 24 21） 儲灰倉料位指示燈； 22） 故障音響及報(bào)警； PLC 的硬件配置 本系統(tǒng)采用德國西門子 PLC S7 — 300 系列， 3 個(gè)機(jī)架排列模塊。 3）方便用戶的參數(shù)賦 值 軟件工具帶有標(biāo)準(zhǔn)用戶接口，可以給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值。 5）診斷功能 CPU 具有智能化的診斷系統(tǒng)， 可以連續(xù)對系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤及系統(tǒng)的特殊事件進(jìn)行監(jiān)控。 7）操作方式選擇開關(guān) CPU 模塊上有操作方式選擇開關(guān) 操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以取出，當(dāng)取 出時(shí)，就不能改變操作方式，從而防止非法地刪除或改寫用戶程序。 2 個(gè)接口模板 (IM 360／ 361)用來在機(jī)架之間傳遞總線，安裝到特定的槽位。 CPU 硬件或軟件錯(cuò)誤時(shí)亮。 CPU 和 S7300 總線的 5V 電源正常時(shí)亮。至少有一個(gè) I/O 被強(qiáng)制狀態(tài)時(shí)亮。 CPU 處于“ RUN”狀態(tài)時(shí)亮； LED 在“ Startup”狀態(tài)以 2Hz 頻率閃爍；在“ HOLD”狀態(tài)以 頻率閃爍。 CPU 處于“ STOP”或“ HOLD”或“ Startup”狀態(tài)時(shí)亮；在存儲器復(fù)位時(shí) LED 以 頻率 閃爍；在存儲器置位時(shí) LED 以 2Hz頻率閃爍。出錯(cuò)時(shí)亮。當(dāng) DP 接口故障時(shí)亮 電源模塊采用 PS 307 5A， PLC 的供電電源選用 220VA C 不間斷電源 UPS 供電。 模擬量輸入分為溫度模塊 2 個(gè)， 6ES7 331— 7NF00— 0A B0。數(shù)字量輸入模塊 3 個(gè)， 6ES7 321— 1BL00— 0AA 0。 （ CP） 用于連接網(wǎng)絡(luò)。 軟件設(shè)計(jì)及系統(tǒng)具體控制 程序采用梯形圖語言編制，將程序分為獨(dú)立、單個(gè)的程序段，每個(gè)程序段放在不同的邏輯塊中，完成不同的功能。在完成啟動(dòng)后，不斷循環(huán)地調(diào)用組織塊 OB1， 在 OB1 中調(diào)用已寫好的程序功能塊。 功能塊分為流量壓力功能塊，溫度轉(zhuǎn)換功能塊，卸灰功能塊，脈沖功能塊， 公共括板機(jī)功能塊。在卸灰功能塊 中，采用的編程方式是步進(jìn)梯形指令，對每室的卸灰進(jìn)行順序控制。 PLC 執(zhí)行程序的過程分為輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段， 圖 為除塵系統(tǒng)自動(dòng)工作方式攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)配置 26 控制流程圖 。它的控制主要采用自動(dòng)和手動(dòng)的控制方式。由 PLC 對電動(dòng)冷風(fēng)閥的開關(guān)進(jìn)行控制，可使進(jìn)入除塵器的煙氣溫度得到精確的控制，從而可以確保布袋除塵器的安全。 診斷故障的方法為：在自動(dòng)卸灰的過程中，閥門的開關(guān)位信號很可能與期望值不相同，造成這樣的結(jié)果，主要是因?yàn)榭刂齐姶砰y不能可靠動(dòng)作。其中接近開關(guān)發(fā)生故障引起的無信號或雙信號是故障率最高的，對于在執(zhí)行的過程中導(dǎo)致的 PLC 不可靠動(dòng)作，如果僅僅靠現(xiàn)場的反饋信號來對卸灰過程進(jìn)行控制，那么程序就會一直等待信號的到來或者直接導(dǎo)致無法進(jìn)行下一步。為了解決這個(gè)問題，程序就采取使用定時(shí)器，這樣就可以根據(jù)閥門的關(guān)閉和開啟時(shí)間的不同 ，設(shè)置定時(shí)器的時(shí)間，當(dāng)信號不能準(zhǔn)確的按時(shí)的返饋給 PLC，就說明電磁閥可能出現(xiàn)了故障，程序就會跳過這個(gè)室自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)室進(jìn)行自動(dòng)卸灰，同時(shí)將報(bào)警警示在 PC 畫面上顯示。 為了保證生產(chǎn)安全，避免意外事故的發(fā)生，控制系統(tǒng)都設(shè)置了保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)一些重要設(shè)備出現(xiàn)故障，如耦合器或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的溫度過高的時(shí)候， PLC 就會發(fā)出信號，進(jìn)行聲光報(bào)警。 PLC 能進(jìn)行自我診斷。為了避免影響整個(gè)系統(tǒng)的工作， PLC 必須要下傳錯(cuò)誤組織塊，因?yàn)楫?dāng)某塊模塊故障不能工作或不存攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)配置 27 在時(shí)， CPU 就不會有相應(yīng)錯(cuò)誤組織塊的響應(yīng)，就會導(dǎo)致 CPU 停機(jī)。監(jiān)控系統(tǒng)通過對除塵系統(tǒng)中的各信號進(jìn)行檢測 , 可實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、遠(yuǎn)程控制、 歷史數(shù)據(jù)記錄、打印和報(bào)警及操作人員權(quán)限設(shè)定等功能。主要的畫 面監(jiān)控點(diǎn)有：吸口處煙氣壓力和溫度及出口處煙氣壓力；主風(fēng)機(jī)出口處的壓力；除塵器進(jìn)口處的壓力以及各種報(bào)警信號等。如用不同的顏色指示各閥門的關(guān)位、開位等，以及可以顯示實(shí)際脈沖到了第幾室或現(xiàn)場儀表的壓力、溫度、狀態(tài)等參數(shù)。上位機(jī)是總線上一個(gè)站點(diǎn)，與 PLC 的進(jìn)行實(shí)時(shí)通迅。 PLC 的智能診斷功能，還可直觀看到現(xiàn)場線路或模塊故障報(bào)警狀態(tài)。利用這些歷史和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)就可以對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解并進(jìn)行系統(tǒng)的控制管理，而且這些數(shù)據(jù)還可以供統(tǒng)計(jì)分析使用。通過軟盤或打印機(jī)我們可以將歷史趨勢圖備份，這樣便于對生產(chǎn)工藝過程變化或生產(chǎn)事故進(jìn)行分析，對優(yōu)化生產(chǎn)起指導(dǎo)作用。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)配置 28 圖 自動(dòng)工作方式控制流程圖 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 系統(tǒng)特點(diǎn)及 優(yōu)勢 29 5 系統(tǒng)特點(diǎn)及優(yōu)勢 系統(tǒng)的特點(diǎn) 1）本設(shè)計(jì)采用了 PLC 可編程控制器進(jìn)行系統(tǒng)控制， PLC 能根據(jù)系統(tǒng)工作過程的實(shí)際情況進(jìn)行自動(dòng)控制，使除塵系統(tǒng)能高效率工作。 2）除塵系統(tǒng)的除塵設(shè)備選用的是低壓脈沖布袋除塵器，此除塵器有以下特點(diǎn) : 采用分室停風(fēng)脈沖噴吹清灰，噴吹一次就可達(dá)到徹底清灰的目的，延長了清灰周期，但清灰能耗降低，壓氣耗量也降低很多 采用分室停風(fēng)脈沖噴吹清灰技術(shù)，克服了分室反吹除塵器和常規(guī)脈沖除塵器的缺點(diǎn)，除塵效率高，清灰能力強(qiáng)，漏風(fēng)率小，排放濃度低，鋼耗少，能耗少，占地面積少，經(jīng)濟(jì)效益好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠 可在系統(tǒng)正常運(yùn)行，不停系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的條件下分室進(jìn)行檢修換袋。 箱體密封性好，檢查門漏風(fēng)率很低；進(jìn)、出口風(fēng)道布置緊湊，氣流阻力??；換袋方便。上述情況只有采用可編程控制器才能滿足現(xiàn)場的需要。 3）采用了 組態(tài)軟件 對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，可實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)定、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)顯示、遠(yuǎn)程控制、 歷史數(shù)據(jù)記錄、打印和報(bào)警及操作人員權(quán)限設(shè)定等功能。 系統(tǒng)的優(yōu)勢 1）降低了成本，以前控制線路采用中 間繼電器、時(shí)間繼電器等器件，元器件數(shù)量大，占用控制柜空間大，所以成本也較高。以前采用的繼電器等元器件，線路復(fù)雜，故障點(diǎn)多，維護(hù)不方便。 4）可編程控制器不僅具有繼電器所完成的一切功能，而且引入微機(jī)功能，具有數(shù)據(jù)傳送、比較、四則運(yùn)算，及模擬量輸入、輸出等功能，從而使控制能力產(chǎn)生了飛躍 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)束語 31 結(jié)束語 本文通過對除塵系統(tǒng)的分析，針對出鐵場除塵系統(tǒng)的具體情況，設(shè)計(jì)了合理的閥門、電機(jī)、除塵器，并對其進(jìn)行 PLC 智能控制。本文的具體研究成果如下： ① 針對出鐵場除塵存在的問題，提出了出鐵場環(huán)境的 PLC 智能控制方案，建立環(huán)境煙塵的自動(dòng)控制，對出鐵口、鐵罐、渣罐除塵罩處煙塵濃度進(jìn) 行檢測，并考慮除塵器入口煙塵溫度和除塵器阻力的影響，在出鐵期間使得風(fēng)機(jī)能夠自動(dòng)根據(jù)煙塵阻力和煙塵濃度，進(jìn)行調(diào)速控制及使電機(jī)在非出鐵期間自動(dòng)低速運(yùn)行，而在出鐵期間，風(fēng)機(jī)可以根據(jù)工藝過程進(jìn)行自動(dòng)變速運(yùn)行；吸塵罩電動(dòng)蝶閥可以由 PLC進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)開閉控制；這樣既可以保證除塵的效果，也能達(dá)到節(jié)能的效果； ② 本文的除塵器采用了長袋低壓 脈沖除塵器，此除塵器克服了分室反吹除塵器和常規(guī)脈沖除塵器的缺點(diǎn)，除塵效率高，清灰能力強(qiáng)，漏風(fēng)率小，排放濃度低，能耗少，占地面積少，鋼耗少，經(jīng)濟(jì)效益好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。且由 于采用分室停風(fēng)脈沖噴吹清灰，噴吹一次就可以徹底清灰，所以延長了清灰周期，壓氣耗量和清灰能耗大為降低。 ③本系統(tǒng)采用 PLC 控制，可以對系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)控，除塵系統(tǒng)工作過程中的狀態(tài)和數(shù)據(jù)可以隨時(shí)輸送到 PLC，這樣系統(tǒng)得到有效的自動(dòng)控制。除塵工程設(shè)計(jì)手冊，化學(xué)工業(yè)出版社。 S7300/400 PLC 基礎(chǔ)與案例精選 。 [10] 馬竹梧，劉玠。冶金工業(yè)出版社， [11] 張殿印，張學(xué)義。從論文的選題、方案的制定到最后的論文定稿，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是在導(dǎo)師張老師和周老師的悉心指導(dǎo)下完成的。導(dǎo)師活躍的學(xué)術(shù)思想、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)和一絲不茍的科研作風(fēng)，給本人留下了不可磨滅的印象，令本人獲益不淺。在此謹(jǐn)向?qū)熤乱陨钌畹闹x 意 ! 感謝幾年來在校學(xué)習(xí)過程中所有老師的辛勤培養(yǎng)