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西门子小型PLC在水泥厂气箱式脉冲袋收尘器控制上的运用
作者：卓民 李国华
来源：《数字技术与应用》2011年第12期
摘要：本文讲述将西门子S7-PLC作为气箱式脉冲袋收尘装置的控制系统使用，从而提高该设备系统的可靠性和维护性，并使该收尘器更加智能化与人性化，进一步丰富其功能的方法。
关键词：气箱式脉冲袋收尘器 PLC S7-200 提升阀 清灰脉冲阀 螺旋输送机 中图分类号: TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0012-02
镇江某水泥厂采用的气箱式脉冲袋收尘器是一种的高效收尘器，但由于原有的继电器电气控制系统年久老化，故障频繁，且功能不具备柔性，不能灵活适变通，故急需升级改造。为此我校受委托，对其气箱式脉冲袋收尘器设备电气部分进行了PLC系统的更换与改造。 1、气箱式脉冲袋收尘器的工作原理
本次改造的收尘器为一台五室气箱式脉冲袋收尘器，气室清灰时可不停机工作。该五室气箱式脉冲袋除尘工作原理如图1所示。
含尘气体从收尘器进出风箱体中的进风口进入经斜隔板转向至灰斗，由于惯性作用，气体中粗颗粒粉尘落入灰斗，细小尘粒随气流折而向上进入过滤室，粉尘附着于滤袋的外表，净化后的气体透过滤袋进入上部清洁室，由各分室清洁室汇集经出风口，由收尘系统的主风机吸出而排入大气。参见“工作原理示意图”中的左图。随着过滤工况的不断进行，附着于滤袋外表的粉尘逐渐增多，气流通过的阻力也逐渐增大，当达到一定阻力值时（例如1770pa），就需要可以手动或定压清灰，现改以PLC程序进行定时清灰，自动控制启动收尘器第一个分室的提升阀关闭，切断通过过滤室的气流。再开启脉冲阀释放的高压压缩空气，对第一个分室气箱内所有滤袋进行脉冲喷吹清灰（停风清灰），使每一个滤袋突然膨胀，从而振落表积附的粉尘，粉尘沉落灰斗。参见“工作原理示意图”中的右图。随后程序按规定间隔时间打开提升阀，恢复第一室的过滤，再启动第二分室的提升阀，关闭切断第二分室的过滤气流，开启第二分室的电磁阀释放高压压缩空气，对第二分室气箱内所有滤袋进行停风脉冲喷吹清灰，清除第二分室滤袋上的粉尘。依次进行清灰，直至最后一个分室清灰完毕，进入设定的间隔时间，收尘器全部恢复正式过滤收尘。直到设定的间隔时间后，进入下一次循环清灰的过程。
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2、PLC控制系统硬件电路
只更换继电器电气控制系统为PLC控制系统，PLC采用西门子S7-200（CPU224）系列小型PLC,使用9个输出点，分别是：五个分室提升阀输出点，一个脉冲输出点，螺旋输送机电机驱动，卸料器电机驱动，故障指示灯。其硬件电路如图2：
收尘器的清灰系统（提升阀、脉冲阀）与送灰系统（螺旋输送机、卸料器）全部改由PLC进行控制，电机设有过载保护，新设计的控制柜门上设有现场操作按钮与各设备的工作状态指示灯（控制柜样式设计略）。控制信号直接接入PLC输入点。所有控制都经由PLC进行输出，并且将螺旋输送机与卸料器的运行信号及过载信号接入PLC的输入点I1.2～I1.5，在程序内部设置完整的保护与联锁系统，简化电气线路，提高系统的运行可靠性。
在PLC的输入端接一个急停按钮，用于紧急情况下切断PLC电源及控制回路的电源，实现停机。清灰、脉冲电磁阀等所有的输出都采用单独的中间继电器，隔离PLC与外部系统，保证配电可靠与安全。清灰系统工作时，清灰阀（QH）是在提升阀（TS）工作的过程中瞬时动作的。该功能通过PLC程序进行实现，只需要一个输出点，即可实现脉冲清灰的功能，具体接线如图3所示：
清灰动作过程如下：当一室提升阀工作时，PLC输出点Q0.0状态为1，KA1中间继电器得电，提升阀TS1得电工作，见图4。在提升阀工作5秒后，PLC输出点Q0.5状态为1，KA6瞬时得电，因KA1在此前已得电吸合，只需KA6得电，清灰阀QH1即可得电工作，0.5秒后PLC停止Q0.5输出，KA6失电，瞬时的脉冲清灰完成。清下来的灰尘在10秒钟后基本全部落入灰斗，这时提升阀即可断电，由清灰状态进入收尘状态。单个室的清灰过程完成，其它室的清灰过程与此相同。
3、PLC控制系统软件功能
PLC控制设计为自动与单机两种控制方式，由控制柜“自动/单机”转换开关实现。当转换开关打至自动状态时，单机控制不起作用，只能进行自动启动（I0.0）、自动停止（I0.1）、大间隔时间设定（I0.3～I0.6）。当转换开关打至手动状态时，自动控制将不起作用，只能进行手动清灰（I0.0）、大间隔时间设定（I0.3～I0.6）、螺旋输送机起停（I1.0）、卸料器起停（I1.1）控制。
PLC控制系统工作主要程序（限于篇幅程序以STL形式给出）如图4。
对照程序以清灰系统自动工作为例作说明：（请读者自行在S7-200编程软件上将程序转换成梯形图形式）
(1)T101为提升阀工作延时定时器，当自动清灰工作条件满足时，T101与T102同时延时，M0.2输出，控制第一室提升阀动作，进入清灰状态。提升阀首先得电动作，压下盖板，收尘器的第一室进入离线状态，T102延时5秒钟后,起动清灰脉冲阀（Q0.5输出）,同时T103
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定时器得电延时0.5秒后，断开Q0.5。瞬时喷吹清灰完毕，T101在延时15秒后，断开M0.2，一室清灰工作结束。
(2)一室动作结束后，M0.2由1到0，后方检测到下降沿信号后，置位M1.0，断开一室工作输出点Q0.0。同时因为M1.0为1，二室具备工作条件。提升阀动作完成后，T101复位自身，又开始重新计时，输出M0.2，二室提升阀动作。工作原理同一室。
(3)当二室工作完成后，输出下降沿信号，置位M1.1，进入三室工作状态。以此类推，直到五室工作完成，全部置位（三、四、五室依次工作）。
(4)五室工作完成后，M1.4输出，进入大循环间隔时间。I0.3～I0.6是大循环间隔时间设置的输入点，如果全部输入为0，则直接跳过间隔时间，接通复位线圈M1.0，复位数量为5，即M1.0～M1.5，五室清灰程序复位后，将从一室开始工作，进入下一轮清灰工作程序。反之，接通其中任何一个或多个定时器，间隔时间将是N个定时器时间累加之和。(如图4) 4、结语
气箱式脉冲袋收尘器控制系统的改造选用西门子公司小型一体化PLC取代了原来复杂纷乱继电器系统，减少了外部电路与元器件，较大程度地提高了系统的配置，增加了系统的灵活性，并大大减轻了系统维护工作量和成本。改造后，操作面板清晰鲜明，功能集成整齐，并留有功能扩展接口，可以非常方便地更改收尘器的设定时间等工艺参数以适应厂方生产需要，具有先进、可靠、经济、灵活等显著特色，延长了设备的使用寿命，创造了可观的经济效益。 参考文献
[1]唐全胜.PLC在PPC号箱式脉冲袋收尘器中的应用《电工技术》,2006年01期. [2]宋伯生.PLC编程实用指南[M].北京:机械工业出版社,2007. [3]S7-200可编程序控制器系统手册.