基于PLC的脉冲袋式除尘器控制系统的改造

    袁彦辉

    摘 要：脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC设计，克服了脉冲控制仪开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。设计后的脉冲袋式除尘器电气控制部分可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求，更方便地实现远程控制；大大减小了控制设备的外部接线，也提高了脉冲袋式除尘器电气控制系统的可靠性和抗干扰能力.

    关键词：脉冲袋式除尘器；PLC；梯形图

    0 绪论

    脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，如轻工、机械制造、建材、有色冶炼及钢铁企业等。它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。与基于PLC开发的程序控制系统相比，开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。经对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC改造，改造后的脉冲袋式除尘器，可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求；更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证；为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开方便之门。

    1 脉冲袋式除尘器的结构和工作过程

    1.1 脉冲袋式除尘器的结构

    1.1.1 脉冲袋式除尘器的机械结构

    脉冲袋式除尘器（见图1）由上、中、下箱体，排尘装置及喷吹清灰系统五部分组成。上箱体包括可掀起的顶盖和出风口。中箱体内有多孔板、滤袋及框架、文氏管。下箱体有灰门，进风口及检修门。排灰装置有回转卸料阀。喷吹清灰系统由脉冲控制仪、电磁气阀、喷吹管、气包及压力泵组成。

    1.1.2 脉冲袋式除尘器的电气结构

    脉冲袋式除尘器电气控制分为以下五个系统：

    （1）温控系统

    现在常用的滤袋连续使用最高耐温范围为80°C～400°C，超过滤袋连续使用最高耐温风尘土的进入，在2～3S内就会烧毁滤袋。此系统主要保证风尘降温后温度在设定值，一旦超温，有安装在进风口处的温度传感器S1触发降温系统立刻提高降温能力。

    （2）抽风系统

    1-喷吹箱；2-喷吹管；3-花板；4-气包；5-提升阀；6-脉冲阀；7-文丘里管；8-检修孔；9-袋笼；10-滤袋；11-中箱体；12-控制仪；13-进气管；14-灰斗；15-支架；16-卸灰阀；17-压力计；18-排气管

    此系统使风尘顺利排出，完成除尘功能.起动时需要大的转矩，所以取电机为鼠笼式异步电动机M1，200KW，采用自耦降压起动，无需制动；电气原理图如图2。从图2可知，控制线路能使是在自耦变压器下降压起动，（KM1主触点闭合），并且经过一段时间延时后断开自耦变压器，（KM2主触点打开，KM2主触点闭合）则电动机正常运行。

    （3）压力供给系统

    压力供给系统有起动按钮SB3，7.5KW压力泵M2、气包、两个压差传感器P1、P2等组成。工作时，按下SB3，开启压力泵，使气压包内压力达到700KPA，压差传感器P1传出信号，起动抽风机。工作过程中，当气压包内压力低于500KPA时，P2传出信号，起动压力泵 ，气包内加压，加压到700KPA，P1断开，压力泵停止。压力泵有短路保护FU2和过载保护KR2。此系统能使喷吹压力保持在500～700KPA；

    （4）喷吹系统

    此系统有6只提升阀T1～T6、60只脉冲阀M1～M60，1只压差传感器P3等组成。一共分6个清灰室。滤尘开始后，沾附在滤袋外表面的灰尘阻碍了空气的流通，使除尘器内的压力高于室外，产生一个压差值。压差值达到一定值，传感器闭合，喷吹系统开始工作。

    （5）卸灰系统

    此系统由一只泄灰阀D1等组成。喷吹系统运行，计数器计数。清灰系统运行三次后，计数器闭合，泄灰阀打开，清灰。120S后泄灰阀自动关闭，清灰结束。

    基于PLC脉冲袋式除尘器的电气设计，主要是对抽风电机、排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制，使脉冲袋式除尘器工作过程达到自动化。

    1.2 脉冲袋式除尘器的工作过程

    脉冲袋式除尘器（见图1）的滤尘过程大致为：工作时，开启压力泵，使气压包内压力达到设定值。开启抽风机。含尘气体由进风道进入灰斗，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入中、下箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风道，经排风机排至大气。

    2 脉冲袋式除尘器硬件设计

    2.1 电气元件

    脉冲袋式除尘器电气元件目录表如表1所示。

    2.2 PLCI/O点数优化及选型

    2.2.1 PLCI/O点数

    根据上述控制要求和电气元件表可知，在PLC控制系统中，抽风系统I/O点数共为6个，I/O为3/3；压力供给系统I/O点数共有5个，I/O为3/2；喷吹系统I/O共为67个，I/O为1/66；泄灰系统I/O点数共为3个，I/O为1/2；以上各系统的I/O点数共为80个，I/O为7/73。

    2.2.2 PLCI/O点数优化

    工作过程中，当1室工作，其余室均不工作， K1工作，K2--K6均闲置，K7工作，K8---K66均闲置。因为脉冲阀的工作按照一定规律进行，所以进行分组（分组及对应的中间继电器见表2）10只继电器实现1室内脉冲阀的工作，剩余室脉冲阀按照分组接到相应中间继电器上，（接线图见图3）从而在满足了工作性能的前提下，I/O点数降为30个，I/O为7/23。

    2.3 PLC选型

    脉冲袋式除尘器优化后共需点数为30点，考虑10%余量及加报警电路和故障显示电路，主单元选用松下FP0-C32TPLC， I/O点数为32，扩展选用FP0-E16， I/O点数为48点。

    2.4 PLCI/O分配

    根据选用PLC，并且由FP0I/O分配可知脉冲袋式除尘器I/O分配表。

    2.5 PLC外部接线图

    3 结论

    脉冲袋式除尘器原控制电路经PLC 控制改造后，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和使用率， 减轻了操作人员维修劳动强度。实现了远程监控与操作，提高了自动化程度。但改造费用并不很大，仅需要一台常用的计算机和一个小型PLC，就可以大大提高机床的性能，改善工人的工作环境，这样，经改造后的除尘器比原来的老式除尘器与各种除尘器相比更具有市场竞争力，此种方法非常适合在中小企业推广。总之，改造后的除尘器将收到较好的经济效益和社会效益。

    参考文献：

    [1]路林吉，王坚，江龙康编著.可编程控制器原理及应用[M].清华大学出版社，2002.

    [2]孙平主编.可编程控制器原理及应用[M].高等教育出版社，2002.

    [3]肖容绪.中国环保产业[J].2003（3）.

    [4]马广大主编.大气的污染控制工程[M].北京高等出版社，1989.

    [5]王培良.发电机自动检测的PLC控制系统[J].电气自动化，2004（1）：60-61.

    [7]范荣谦.沥青烟气消烟方法评述[J].通风除尘，1994（4）46-47.

    [8]张洪林，耿安朝.流化床吸附法净化处理沥青烟气的研究[J].环境工程，1995，13（1）21-24.

    [9]李桂芹.提高PLC控制系统可靠性的措施[J]. 电气自动化，2006（1），57-58.

    摘 要：脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC设计，克服了脉冲控制仪开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。设计后的脉冲袋式除尘器电气控制部分可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求，更方便地实现远程控制；大大减小了控制设备的外部接线，也提高了脉冲袋式除尘器电气控制系统的可靠性和抗干扰能力.

    关键词：脉冲袋式除尘器；PLC；梯形图

    0 绪论

    脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，如轻工、机械制造、建材、有色冶炼及钢铁企业等。它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。与基于PLC开发的程序控制系统相比，开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。经对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC改造，改造后的脉冲袋式除尘器，可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求；更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证；为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开方便之门。

    1 脉冲袋式除尘器的结构和工作过程

    1.1 脉冲袋式除尘器的结构

    1.1.1 脉冲袋式除尘器的机械结构

    脉冲袋式除尘器（见图1）由上、中、下箱体，排尘装置及喷吹清灰系统五部分组成。上箱体包括可掀起的顶盖和出风口。中箱体内有多孔板、滤袋及框架、文氏管。下箱体有灰门，进风口及检修门。排灰装置有回转卸料阀。喷吹清灰系统由脉冲控制仪、电磁气阀、喷吹管、气包及压力泵组成。

    1.1.2 脉冲袋式除尘器的电气结构

    脉冲袋式除尘器电气控制分为以下五个系统：

    （1）温控系统

    现在常用的滤袋连续使用最高耐温范围为80°C～400°C，超过滤袋连续使用最高耐温风尘土的进入，在2～3S内就会烧毁滤袋。此系统主要保证风尘降温后温度在设定值，一旦超温，有安装在进风口处的温度传感器S1触发降温系统立刻提高降温能力。

    （2）抽风系统

    1-喷吹箱；2-喷吹管；3-花板；4-气包；5-提升阀；6-脉冲阀；7-文丘里管；8-检修孔；9-袋笼；10-滤袋；11-中箱体；12-控制仪；13-进气管；14-灰斗；15-支架；16-卸灰阀；17-压力计；18-排气管

    此系统使风尘顺利排出，完成除尘功能.起动时需要大的转矩，所以取电机为鼠笼式异步电动机M1，200KW，采用自耦降压起动，无需制动；电气原理图如图2。从图2可知，控制线路能使是在自耦变压器下降压起动，（KM1主触点闭合），并且经过一段时间延时后断开自耦变压器，（KM2主触点打开，KM2主触点闭合）则电动机正常运行。

    （3）压力供给系统

    压力供给系统有起动按钮SB3，7.5KW压力泵M2、气包、两个压差传感器P1、P2等组成。工作时，按下SB3，开启压力泵，使气压包内压力达到700KPA，压差传感器P1传出信号，起动抽风机。工作过程中，当气压包内压力低于500KPA时，P2传出信号，起动压力泵 ，气包内加压，加压到700KPA，P1断开，压力泵停止。压力泵有短路保护FU2和过载保护KR2。此系统能使喷吹压力保持在500～700KPA；

    （4）喷吹系统

    此系统有6只提升阀T1～T6、60只脉冲阀M1～M60，1只压差传感器P3等组成。一共分6个清灰室。滤尘开始后，沾附在滤袋外表面的灰尘阻碍了空气的流通，使除尘器内的压力高于室外，产生一个压差值。压差值达到一定值，传感器闭合，喷吹系统开始工作。

    （5）卸灰系统

    此系统由一只泄灰阀D1等组成。喷吹系统运行，计数器计数。清灰系统运行三次后，计数器闭合，泄灰阀打开，清灰。120S后泄灰阀自动关闭，清灰结束。

    基于PLC脉冲袋式除尘器的电气设计，主要是对抽风电机、排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制，使脉冲袋式除尘器工作过程达到自动化。

    1.2 脉冲袋式除尘器的工作过程

    脉冲袋式除尘器（见图1）的滤尘过程大致为：工作时，开启压力泵，使气压包内压力达到设定值。开启抽风机。含尘气体由进风道进入灰斗，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入中、下箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风道，经排风机排至大气。

    2 脉冲袋式除尘器硬件设计

    2.1 电气元件

    脉冲袋式除尘器电气元件目录表如表1所示。

    2.2 PLCI/O点数优化及选型

    2.2.1 PLCI/O点数

    根据上述控制要求和电气元件表可知，在PLC控制系统中，抽风系统I/O点数共为6个，I/O为3/3；压力供给系统I/O点数共有5个，I/O为3/2；喷吹系统I/O共为67个，I/O为1/66；泄灰系统I/O点数共为3个，I/O为1/2；以上各系统的I/O点数共为80个，I/O为7/73。

    2.2.2 PLCI/O点数优化

    工作过程中，当1室工作，其余室均不工作， K1工作，K2--K6均闲置，K7工作，K8---K66均闲置。因为脉冲阀的工作按照一定规律进行，所以进行分组（分组及对应的中间继电器见表2）10只继电器实现1室内脉冲阀的工作，剩余室脉冲阀按照分组接到相应中间继电器上，（接线图见图3）从而在满足了工作性能的前提下，I/O点数降为30个，I/O为7/23。

    2.3 PLC选型

    脉冲袋式除尘器优化后共需点数为30点，考虑10%余量及加报警电路和故障显示电路，主单元选用松下FP0-C32TPLC， I/O点数为32，扩展选用FP0-E16， I/O点数为48点。

    2.4 PLCI/O分配

    根据选用PLC，并且由FP0I/O分配可知脉冲袋式除尘器I/O分配表。

    2.5 PLC外部接线图

    3 结论

    脉冲袋式除尘器原控制电路经PLC 控制改造后，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和使用率， 减轻了操作人员维修劳动强度。实现了远程监控与操作，提高了自动化程度。但改造费用并不很大，仅需要一台常用的计算机和一个小型PLC，就可以大大提高机床的性能，改善工人的工作环境，这样，经改造后的除尘器比原来的老式除尘器与各种除尘器相比更具有市场竞争力，此种方法非常适合在中小企业推广。总之，改造后的除尘器将收到较好的经济效益和社会效益。

    参考文献：

    [1]路林吉，王坚，江龙康编著.可编程控制器原理及应用[M].清华大学出版社，2002.

    [2]孙平主编.可编程控制器原理及应用[M].高等教育出版社，2002.

    [3]肖容绪.中国环保产业[J].2003（3）.

    [4]马广大主编.大气的污染控制工程[M].北京高等出版社，1989.

    [5]王培良.发电机自动检测的PLC控制系统[J].电气自动化，2004（1）：60-61.

    [7]范荣谦.沥青烟气消烟方法评述[J].通风除尘，1994（4）46-47.

    [8]张洪林，耿安朝.流化床吸附法净化处理沥青烟气的研究[J].环境工程，1995，13（1）21-24.

    [9]李桂芹.提高PLC控制系统可靠性的措施[J]. 电气自动化，2006（1），57-58.

    摘 要：脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC设计，克服了脉冲控制仪开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。设计后的脉冲袋式除尘器电气控制部分可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求，更方便地实现远程控制；大大减小了控制设备的外部接线，也提高了脉冲袋式除尘器电气控制系统的可靠性和抗干扰能力.

    关键词：脉冲袋式除尘器；PLC；梯形图

    0 绪论

    脉冲袋式除尘器作为一种高效除尘器，广泛用于各种工业废气除尘中，如轻工、机械制造、建材、有色冶炼及钢铁企业等。它的电气控制部分大多数还是采用基于单片机开发的脉冲控制仪。与基于PLC开发的程序控制系统相比，开发过程复杂，开发后程序不能修改，不能够进行远程控制，维修不方便，不能够进行联网等诸多不便。经对脉冲袋式除尘器的电气控制部分进行PLC改造，改造后的脉冲袋式除尘器，可以很方便地通过修改PLC程序来改变控制要求；更适合于工厂自动化的需要，为工厂自动化提供了技术保证；为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开方便之门。

    1 脉冲袋式除尘器的结构和工作过程

    1.1 脉冲袋式除尘器的结构

    1.1.1 脉冲袋式除尘器的机械结构

    脉冲袋式除尘器（见图1）由上、中、下箱体，排尘装置及喷吹清灰系统五部分组成。上箱体包括可掀起的顶盖和出风口。中箱体内有多孔板、滤袋及框架、文氏管。下箱体有灰门，进风口及检修门。排灰装置有回转卸料阀。喷吹清灰系统由脉冲控制仪、电磁气阀、喷吹管、气包及压力泵组成。

    1.1.2 脉冲袋式除尘器的电气结构

    脉冲袋式除尘器电气控制分为以下五个系统：

    （1）温控系统

    现在常用的滤袋连续使用最高耐温范围为80°C～400°C，超过滤袋连续使用最高耐温风尘土的进入，在2～3S内就会烧毁滤袋。此系统主要保证风尘降温后温度在设定值，一旦超温，有安装在进风口处的温度传感器S1触发降温系统立刻提高降温能力。

    （2）抽风系统

    1-喷吹箱；2-喷吹管；3-花板；4-气包；5-提升阀；6-脉冲阀；7-文丘里管；8-检修孔；9-袋笼；10-滤袋；11-中箱体；12-控制仪；13-进气管；14-灰斗；15-支架；16-卸灰阀；17-压力计；18-排气管

    此系统使风尘顺利排出，完成除尘功能.起动时需要大的转矩，所以取电机为鼠笼式异步电动机M1，200KW，采用自耦降压起动，无需制动；电气原理图如图2。从图2可知，控制线路能使是在自耦变压器下降压起动，（KM1主触点闭合），并且经过一段时间延时后断开自耦变压器，（KM2主触点打开，KM2主触点闭合）则电动机正常运行。

    （3）压力供给系统

    压力供给系统有起动按钮SB3，7.5KW压力泵M2、气包、两个压差传感器P1、P2等组成。工作时，按下SB3，开启压力泵，使气压包内压力达到700KPA，压差传感器P1传出信号，起动抽风机。工作过程中，当气压包内压力低于500KPA时，P2传出信号，起动压力泵 ，气包内加压，加压到700KPA，P1断开，压力泵停止。压力泵有短路保护FU2和过载保护KR2。此系统能使喷吹压力保持在500～700KPA；

    （4）喷吹系统

    此系统有6只提升阀T1～T6、60只脉冲阀M1～M60，1只压差传感器P3等组成。一共分6个清灰室。滤尘开始后，沾附在滤袋外表面的灰尘阻碍了空气的流通，使除尘器内的压力高于室外，产生一个压差值。压差值达到一定值，传感器闭合，喷吹系统开始工作。

    （5）卸灰系统

    此系统由一只泄灰阀D1等组成。喷吹系统运行，计数器计数。清灰系统运行三次后，计数器闭合，泄灰阀打开，清灰。120S后泄灰阀自动关闭，清灰结束。

    基于PLC脉冲袋式除尘器的电气设计，主要是对抽风电机、排气阀、脉冲阀及卸灰阀等进行全自动控制，使脉冲袋式除尘器工作过程达到自动化。

    1.2 脉冲袋式除尘器的工作过程

    脉冲袋式除尘器（见图1）的滤尘过程大致为：工作时，开启压力泵，使气压包内压力达到设定值。开启抽风机。含尘气体由进风道进入灰斗，粗尘粒直接落入灰斗底部，细尘粒随气流转折向上进入中、下箱体，粉尘积附在滤袋外表面，过滤后的气体进入上箱体至净气集合管-排风道，经排风机排至大气。

    2 脉冲袋式除尘器硬件设计

    2.1 电气元件

    脉冲袋式除尘器电气元件目录表如表1所示。

    2.2 PLCI/O点数优化及选型

    2.2.1 PLCI/O点数

    根据上述控制要求和电气元件表可知，在PLC控制系统中，抽风系统I/O点数共为6个，I/O为3/3；压力供给系统I/O点数共有5个，I/O为3/2；喷吹系统I/O共为67个，I/O为1/66；泄灰系统I/O点数共为3个，I/O为1/2；以上各系统的I/O点数共为80个，I/O为7/73。

    2.2.2 PLCI/O点数优化

    工作过程中，当1室工作，其余室均不工作， K1工作，K2--K6均闲置，K7工作，K8---K66均闲置。因为脉冲阀的工作按照一定规律进行，所以进行分组（分组及对应的中间继电器见表2）10只继电器实现1室内脉冲阀的工作，剩余室脉冲阀按照分组接到相应中间继电器上，（接线图见图3）从而在满足了工作性能的前提下，I/O点数降为30个，I/O为7/23。

    2.3 PLC选型

    脉冲袋式除尘器优化后共需点数为30点，考虑10%余量及加报警电路和故障显示电路，主单元选用松下FP0-C32TPLC， I/O点数为32，扩展选用FP0-E16， I/O点数为48点。

    2.4 PLCI/O分配

    根据选用PLC，并且由FP0I/O分配可知脉冲袋式除尘器I/O分配表。

    2.5 PLC外部接线图

    3 结论

    脉冲袋式除尘器原控制电路经PLC 控制改造后，降低了设备运行的故障率，提高了设备运行的稳定性和使用率， 减轻了操作人员维修劳动强度。实现了远程监控与操作，提高了自动化程度。但改造费用并不很大，仅需要一台常用的计算机和一个小型PLC，就可以大大提高机床的性能，改善工人的工作环境，这样，经改造后的除尘器比原来的老式除尘器与各种除尘器相比更具有市场竞争力，此种方法非常适合在中小企业推广。总之，改造后的除尘器将收到较好的经济效益和社会效益。

    参考文献：

    [1]路林吉，王坚，江龙康编著.可编程控制器原理及应用[M].清华大学出版社，2002.

    [2]孙平主编.可编程控制器原理及应用[M].高等教育出版社，2002.

    [3]肖容绪.中国环保产业[J].2003（3）.

    [4]马广大主编.大气的污染控制工程[M].北京高等出版社，1989.

    [5]王培良.发电机自动检测的PLC控制系统[J].电气自动化，2004（1）：60-61.

    [7]范荣谦.沥青烟气消烟方法评述[J].通风除尘，1994（4）46-47.

    [8]张洪林，耿安朝.流化床吸附法净化处理沥青烟气的研究[J].环境工程，1995，13（1）21-24.

    [9]李桂芹.提高PLC控制系统可靠性的措施[J]. 电气自动化，2006（1），57-58.