一、引言

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC，也可稱可編程控制器）是一種專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、通訊等現(xiàn)代科技的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，能長期在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行；編程簡單，使用方便，只需修改軟件就能改變或增加控制功能，可以滿足用戶的特定要求；同時(shí)還具有很強(qiáng)的輸入輸出接口，既能處理數(shù)字量，又能處理模擬量；在結(jié)構(gòu)上采用了模塊式的組合結(jié)構(gòu)，很容易與其它設(shè)備或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（如DCS、FCS等）組成集中控制系統(tǒng)。

我公司引進(jìn)國外先進(jìn)的PLC，研制開發(fā)了LY低壓長袋離線除塵器PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了驅(qū)動(dòng)部分采用接觸器、繼電器所引起的可靠性差、保護(hù)功能差等缺陷，它在技術(shù)特性、應(yīng)用功能等方面與我公司除塵器低壓控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，能滿足不同用戶的多種需要。

二、PLC選型及系統(tǒng)硬件構(gòu)成

在PLC選型上，經(jīng)過反復(fù)的對比，選用了德國SIEMENS公司的SIMATIC S7-300系列可編程序控制器。SIEMENS公司是世界上較大PLC制造廠家之一，其產(chǎn)品的可靠性是眾所周知的。S7-300系列PLC提供了解決成套控制任務(wù)的能力和靈活性，具有功能豐富的指令集，高級的編程工具以及品種繁多的I/O模塊，能滿足各種行業(yè)的控制任務(wù)。S7-200系列PLC具有適用范圍廣，定時(shí)中斷、自檢功能、自定義故障中斷服務(wù)程序、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等，使維護(hù)工作變得簡單。CPU根據(jù)用戶控制點(diǎn)數(shù)要求，確定具體型號規(guī)格。

三、低壓控制系統(tǒng)的組成及功能

作為生產(chǎn)工藝設(shè)備的LY低壓長袋離線除塵器，可靠性是第一的。在系統(tǒng)控制程序中包括定時(shí)、定阻和混合的清灰控制程序；定時(shí)、料位的輸卸灰控制程序；同時(shí)還有布袋除塵的在線檢修控制程序。其中，低壓控制系統(tǒng)主要有脈沖清灰、在線檢修、振打與反吹、卸灰與輸灰、溫度檢測與控制、破袋檢漏以及其它監(jiān)測措施等控制系統(tǒng)所組成。

圖1 遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面
3.1 脈沖清灰

脈沖清灰袋式除塵器是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的一種高效清灰袋式除塵器。脈沖清灰系統(tǒng)是袋式除塵器的核心，也是其技術(shù)的關(guān)鍵所在，其設(shè)計(jì)必須根據(jù)工藝的實(shí)際情況進(jìn)行恰當(dāng)?shù)呐渲茫@樣才能保證除塵器高效的運(yùn)行。我公司根據(jù)實(shí)際工況，采用PLC自動(dòng)控制低壓脈沖離線清灰，主要是定時(shí)、定阻和混合控制方式，我們多年來根據(jù)現(xiàn)場使用情況所總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，以定時(shí)為主，定阻、混合為輔的方式。

3.1.1 定時(shí)清灰

定時(shí)離線清灰要求除塵器設(shè)計(jì)為多室組合的形式，實(shí)現(xiàn)逐室清灰，當(dāng)某過濾室需要清灰時(shí)，首先要控制擋板使這個(gè)氣室不再進(jìn)行煙氣過濾，即過濾室與主氣流隔離開來，過濾室被隔離是通過設(shè)置在出氣口的提升閥來實(shí)現(xiàn)的。采用定時(shí)離線清灰，可設(shè)置脈沖寬度和脈沖間隔時(shí)間。當(dāng)除塵器工作一段時(shí)間后，濾袋外側(cè)的灰層厚度增加，其阻力亦增大，此時(shí)應(yīng)對濾袋進(jìn)行清灰。脈沖清灰過程中，每臺(tái)除塵器的每個(gè)過濾室上都設(shè)置了多個(gè)脈沖閥，以壓縮空氣為清灰動(dòng)力，由PLC發(fā)出控制信號，依次觸發(fā)各個(gè)脈沖閥，在瞬間釋放低壓空氣。由于動(dòng)能與勢能的共同作用，由脈沖閥瞬間噴吹的低壓空氣，使相應(yīng)等待清灰的一組濾袋突然膨脹和振動(dòng)，抖落積附在濾袋外側(cè)的灰塵，以恢復(fù)濾袋的除塵功能，使除塵器自始至終保持良好的工作狀態(tài)。

3.1.2 定阻清灰

定阻清灰是通過在除塵器進(jìn)出口的壓差變送器來控制的，當(dāng)壓差變送器的檢測值大于設(shè)定值時(shí)，則執(zhí)行定阻自動(dòng)清灰。

3.1.3 混合清灰

清灰的目的是清除布袋的灰塵，使布袋粉塵保持合適的厚度，除塵器有較高的除塵效率和較低的能耗。早期的除塵系統(tǒng)風(fēng)量一般恒定，常用的清灰控制方式有定時(shí)清灰和定阻清灰。定時(shí)清灰是指按照預(yù)先設(shè)定的清灰周期和脈沖間隔控制清灰機(jī)構(gòu)動(dòng)作，屬于開環(huán)控制，不考慮除塵器的實(shí)際阻力。若時(shí)間設(shè)置不合理，會(huì)使除塵效率太低或系統(tǒng)能耗太高。定阻清灰是根據(jù)除塵器實(shí)際阻力來控制清灰。通常設(shè)定一個(gè)目標(biāo)阻力，當(dāng)實(shí)際阻力高于目標(biāo)阻力一定范圍時(shí)開始清灰，直到實(shí)際阻力小于目標(biāo)阻力一定范圍時(shí)停止清灰。這種方式相比定時(shí)清灰實(shí)現(xiàn)了阻力的簡單閉環(huán)控制，因此在風(fēng)量恒定的除塵系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。由于本系統(tǒng)中采用了變頻調(diào)速，除塵風(fēng)量不再恒定，定時(shí)清灰和定阻清灰都不適用，經(jīng)分析和試驗(yàn)，系統(tǒng)采用了定時(shí)定阻混合清灰控制策略。當(dāng)運(yùn)行壓差小于設(shè)定值時(shí)，按時(shí)間設(shè)定啟動(dòng)清灰，當(dāng)運(yùn)行壓差大于設(shè)定值時(shí)，則強(qiáng)行啟動(dòng)清灰程序。

除塵系統(tǒng)的壓差值進(jìn)入PLC的模擬量輸入模塊，當(dāng)除塵系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后；PLC讀取除塵系統(tǒng)的進(jìn)出口壓差信號跟預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)實(shí)時(shí)比較來確定布袋是否需要清灰，使除塵器運(yùn)行在最佳狀態(tài)。

3.2 在線檢修

除塵器正常工作是采用離線清灰，需要檢修時(shí)可以分室進(jìn)行而不影響除塵器整體的正常工作。

3.3 振打與反吹

振打清灰是除塵器的主要過程，其目的是防止灰斗的堵塞。振打周期對其影響也很大，其控制可分為手動(dòng)振打和定時(shí)振打。在振打力度與均勻性都滿足要求時(shí)，振打頻率是否合理，對除塵器灰斗的堵塞影響極大。因此，選擇合理的振打周期，將有助于更好地防止灰斗的堵塞。

3.4 卸灰與輸灰

除塵器的卸灰方式可分為定時(shí)自動(dòng)卸灰；高、低料位自動(dòng)卸灰。我公司采用的是定時(shí)輸卸灰和料位卸灰方式。所謂高料位卸灰指的是當(dāng)?shù)蛪嚎刂葡到y(tǒng)檢測到某一灰斗高料位信號時(shí)，延時(shí)一定時(shí)間后啟動(dòng)相應(yīng)的卸灰裝置；當(dāng)料位低于低料位時(shí)停止相應(yīng)的卸灰裝置。為避免料位計(jì)損壞或誤報(bào)而導(dǎo)致灰斗堵灰，又加入定時(shí)自動(dòng)卸灰功能，以保證系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)卸灰。在定時(shí)自動(dòng)卸灰方式下，每個(gè)室順序依次卸灰，循環(huán)工作，避免了多室同時(shí)工作，致使輸灰機(jī)阻塞等現(xiàn)象的事情發(fā)生，有效的保證除塵系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.5 溫度檢測與控制

溫度采集處理單元由溫度傳感器、熱電阻全隔離信號調(diào)理器等組成。溫度傳感器采用鉑熱電阻Pt100，它將進(jìn)出口煙氣的溫度信號轉(zhuǎn)換為電阻值，經(jīng)熱電阻全隔離信號調(diào)理器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4～20mA電流信號，送到PLC的模擬量輸入模塊中，供PLC分析處理用。

在生產(chǎn)工況穩(wěn)定時(shí)進(jìn)入除塵器的煙氣溫度在100～180℃之間。由于煙氣進(jìn)入除塵器的溫度低于70℃時(shí)，容易造成煙氣中粉塵粘在濾袋表面，形成一層不透氣且不易清除的結(jié)塊，使濾袋失效；而進(jìn)入除塵器的煙氣溫度高于220℃時(shí)，會(huì)造成濾袋使用壽命降低或燒壞濾袋，因此，除塵器另設(shè)兩只冷風(fēng)閥，當(dāng)進(jìn)氣溫度達(dá)180℃時(shí)開始報(bào)警要求調(diào)整工況，同時(shí)控制打開一個(gè)冷風(fēng)閥輸入冷空氣降溫；當(dāng)進(jìn)氣溫度達(dá)200℃，同時(shí)打開兩個(gè)冷風(fēng)閥輸入冷空氣降溫；此外，在設(shè)計(jì)中增加了旁路系統(tǒng)，主要是考慮系統(tǒng)生產(chǎn)時(shí)工況不穩(wěn)定等因素導(dǎo)致入口煙氣溫度可能超過濾袋的允許范圍，確保濾袋安全。在這時(shí)，要采取緊急措施，走旁路系統(tǒng)，避免影響整個(gè)系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。