脈沖除塵器PLC控制設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計(論文)

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文開題報告脈沖除塵器PLC控制設(shè)計 開題報告根據(jù)教師發(fā)下的畢業(yè)設(shè)計(論文任務(wù)書,在教師的指導下由學生獨立完成。 摘要本文介紹了工業(yè)脈沖除塵器控制系統(tǒng)的設(shè)計過程。文中首先對脈沖除塵器在工業(yè)生產(chǎn)及對環(huán)境保護的意義、脈沖除塵器的組成和原理進行了簡單的介紹,然后使用STEP 7編程軟件對脈沖除塵器控制程序的編寫;基于組態(tài)軟件WinCC 5.1 對脈沖除塵器的控制畫面的設(shè)計并使用MPI實現(xiàn)WinCC與PLC的連接。系統(tǒng)采用PLC進行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制,可實現(xiàn)整條生產(chǎn)線的自動運行及各個除塵室獨立手動控制。使用RS-232轉(zhuǎn)RS-485的通訊線路實現(xiàn)PLC與工控機進行通訊,實現(xiàn)吸灰、抖灰等功能

2、。關(guān)鍵詞:脈沖除塵器控制系統(tǒng),系統(tǒng)控制,人機界面This article is to introduce the designing process of control system for industrial pulse dust catcher , Firstly , this article will briefly describe the significance for environment protection , structure and principle of industrial pulse dust catcher ;And then this paper wi

3、ll demonstrate control programming of industrial pulse dust catcher by using software SETP 7 . The designing of operator interface is based on configuration software is WinCC 5.1 , and the communication between WinCC and PLC is to be realized by MPI . This system is to utilize PLC to carry out data

4、collection and system control , thus to enable automatic operation of whole production line and manual control of individual chambers of the catcher . Communication RS-485 converted from RS-232 is to realize communication between PLC and industrial controller , and functions such as dust absorbing a

5、nd shaking off .Key words: industrial pulse dust catcher , system control , human machine interface(HMI . 目錄畢業(yè)設(shè)計(論文開題報告 (1摘要 (3目錄 (5第一章前言 (6第二章系統(tǒng)分析 (8第三章脈沖袋式除塵器 (103.1 脈沖袋式除塵器的分類 (103.2 脈沖袋式除塵器的結(jié)構(gòu) (103.3 脈沖袋式除塵器的工作原理 (103.4脈沖袋式除塵器技術(shù)的先進性與可靠性 (12第四章系統(tǒng)的選型設(shè)計要求 (14第五章 S7-300PLC編程 (175.1 S7-300PLC的概況 (175

6、.2 硬件組態(tài)及CPU參數(shù)設(shè)置 (185.3 建立符號表 (215.4 建立模塊 (225.5 編寫程序 (22第六章WinCC組態(tài) (586.1 WinCC簡介 (586.2 建立項目 (586.3 創(chuàng)建及編輯變量 (59第七章下載調(diào)試 (667.1 STEP 7程序下載 (667.2 程序調(diào)試與修改 (66第七章結(jié)論體會 (72謝辭 (73參考文獻 (74 第一章前言在現(xiàn)代水泥工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的煙氣粉塵散入空氣中,如不加以治理,不僅污染了環(huán)境,還對現(xiàn)場人員的健康造成危害。因此對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵進行治理受到各有關(guān)部門的高度重視。由于布袋除塵器除塵效果好而被生產(chǎn)企業(yè)廣泛采用,布

7、袋除塵器的控制內(nèi)容包括清灰、卸灰、輸灰及排灰等。袋式除塵器不僅是控制粉塵排放的重要設(shè)備,而且對提高水泥質(zhì)量、降低能耗及運行成本具有重要作用。普通袋式除塵器由于濾袋使用壽命短、運行阻力高而導致生產(chǎn)率低和生產(chǎn)成本高的問題顯得非常突出。隨著國內(nèi)水泥工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐的加快,高技術(shù)、大規(guī)模水泥窯線的陸續(xù)上馬,加之國家大氣粉塵排放標準的提高,必然會促進大型袋除塵器的應(yīng)用及推廣,尤其是脈沖袋式、低壓長袋收塵器大型化的趨勢明顯,性能目前已達到國際先進水平。如河北獻縣環(huán)保除塵設(shè)備廠設(shè)計生產(chǎn)的大型氣箱脈沖袋收塵器在北京水泥廠、魯奇改進大型袋收塵器在內(nèi)蒙豐泰發(fā)電廠等投入使用后,其排放檢驗記錄均大大低于國家排放標準,

8、達到國際先進水平。20世紀90年代初,分室控制技術(shù)采用PLC控制電磁閥切換,在聚四氟乙烯覆膜技術(shù)的支持下,反吹風大布袋和氣箱脈沖技術(shù)得到了極大的發(fā)展。已可完全取代靜電除塵器。2000年開工建設(shè)的都江堰拉法基水泥廠已全部采用布袋除塵器,2002年驗收監(jiān)測結(jié)果顯示,所有收塵器排放 濃度控制在20mg/Nm3以下,窯尾廢氣處理大布袋除塵器的排放濃度控制在10mg/Nm3以下,基本達到概念上的工業(yè)零排放程度。近年來由于干式脫硫技術(shù)的廣泛應(yīng)用,采用袋式除塵器的越來越多。特別是近年來濾料材質(zhì)的改進,提高了布袋壽命,也拓寬了袋式除塵器應(yīng)用范圍。 第二章系統(tǒng)分析根據(jù)課題的要求,我們了解了本課題主要是企圖實現(xiàn)除

9、塵室的間隔清灰的工作方式,使除塵系統(tǒng)阻力變化范圍減小。水泥廠的五個除塵室的脈沖除塵器的用PLC控制,使其具有自動/手動兩種工作方式,而且在對某個除塵室進行檢修時,其余除塵室繼續(xù)工作。除塵器用PLC控制,我們成為PLC清灰程序控制器,要求提升電磁閥通電工作后,對應(yīng)的脈沖電磁閥開始帶電工作,瞬間強大的氣流對袋收塵清灰。清灰工作完成后,提升電磁閥斷電,除塵器又開始正常的過濾工作。五個除塵室均有1個提升電磁閥和兩個脈沖電磁閥A、B,整個控制過程使用延時控制輸出,。畫出時序圖如下:除塵室1#提升電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥除塵室2#除塵室3#提升電磁閥除塵室4#除塵室5#提升電磁閥提升電磁閥提升電磁閥脈沖

10、電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥脈沖電磁閥1#2#3#4#5#1# 1#2#3#4#5#132 1、手動運行方式當PLC檢修或系統(tǒng)其它環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時,可以將控制系統(tǒng)隨時切換為手動運行方式,通過手動轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕和繼電器等對除塵器進行控制。手動運行時,將手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到手動位置,然后通過分室手動選通轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇分室1至分室5的提升閥,通過脈沖閥手動選通點動按鈕選擇分室1至分室5的脈沖閥。2 、自動運行方式將手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)扳到自動位置,則PLC控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先編好的控制程序,自動控制相關(guān)設(shè)備的運行。當控制系統(tǒng)給出自動運行的信號后,分室1的提升閥工作。2秒

11、鐘后,分室1的脈沖閥A動作。1.5 秒鐘后,分室1的脈沖閥A停止動作。延時5秒鐘,分室3的提升閥工作,2秒鐘后,分室3的脈沖閥A動作。1.5秒鐘后,分室3的脈沖閥A 停止動作。以此類推,直至分室5清灰結(jié)束,完成一個循環(huán)。下一個循環(huán)又從分室1開始清灰。如此循環(huán)執(zhí)行清灰過程。 第三章脈沖袋式除塵器3.1 脈沖袋式除塵器的分類1按清灰方式分為機械振動式、分室反吹式、噴嘴反吹式、振動反吹式和脈沖噴吹式。2按進風方式分為上進風式和下進風式。3按可用濾袋形狀分為圓袋式、扁袋式和異形袋式。4按濾袋濾塵方向分為內(nèi)濾式和外濾式。5按通風方式分為吸出式和壓力式。3.2 脈沖袋式除塵器的結(jié)構(gòu)主要由五部分組成:上箱體

12、:由可掀起的蓋板和出風口組成中箱體:由花板孔、濾袋和骨架文氏管組成下箱體:由進風口、灰斗和檢查門組成排灰系統(tǒng):由減速裝置組成噴吹裝置:由控制儀、脈沖閥、噴吹管和氣包組成。3.3 脈沖袋式除塵器的工作原理脈沖袋式除塵器室利用過濾元件(濾袋分離含塵氣體中的固定顆粒 物的設(shè)備。含塵氣體由除塵器進風口進入下、中箱體,通過濾袋進入上箱體的過程中,由于濾袋的各種效應(yīng)作用將粉塵和氣體分離開,粉塵被吸附在濾袋上,而氣體穿過濾袋由文氏管進入上箱體,從出風口排出。含塵氣體通過濾袋凈化的過程中,隨著時間的增加,吸附在濾袋上的粉塵越來越多,因而使濾袋的阻力逐漸增加,通過濾袋的氣體量逐漸減少,為了使除塵器能正常工作,所

13、以要把阻力控制在限定范圍內(nèi)(一般為120-150毫米水柱。這樣當阻力升到限定范圍的時候,由控制儀就要發(fā)出指令按順序觸發(fā)各控制閥開啟脈沖閥,氣包內(nèi)的壓縮空氣由噴吹管各孔經(jīng)文氏管噴射到各對應(yīng)的濾袋內(nèi),濾袋在氣流瞬間反向作用下急劇膨脹,使積在濾袋表面的粉塵脫落,濾袋得到再生。被清掉的粉塵落入灰斗經(jīng)排灰系統(tǒng)排出機體,由于積附在濾袋上的粉塵定期清除,被凈化的氣體正常通過,保證除塵器正常工作。使用延時控制輸出,即:Y1-延時-Y2-延時-Y3-延時- Y4-延時- Y5-延時-.Yn返回Y1循環(huán)。除塵器用PLC控制,我們成為PLC清灰程序控制器,提升電磁閥和脈沖電磁閥的關(guān)系:各室的提升電磁閥從常開到通電閉

14、合工作完成后,對應(yīng)的脈沖電磁閥開始帶電工作,瞬間強大的氣流對袋收塵清灰。清灰工作完成后,帶閥汽缸斷電打開,袋收塵器又開始正常的過濾工作。根據(jù)阻力差,各個室順序工作,完成整個工作過程。3.3.1 過濾原理:含塵氣體由進粉風口進入,經(jīng)過灰斗時,使氣體中部分大顆粒粉塵受慣性力作用被分離出來,直接落入灰斗。含塵氣體 通過灰斗后進入中箱體的濾袋過濾區(qū),氣體穿過濾袋,粉塵被阻留在濾袋外表面。凈化后的氣體經(jīng)濾袋口進入上箱體后,由出風口排出。2.3.2 清灰原理:隨著過濾時間的延長,濾袋上的粉塵層不斷厚,除塵設(shè)備的阻力不斷上升,當設(shè)備阻力上升到設(shè)定值時,清灰裝置開始進行清灰。首先,一個分室提升電磁閥關(guān)閉,將過

15、濾氣流截斷,然后脈沖電磁閥開啟,壓縮空氣以極短促的時間在上箱體內(nèi)迅速膨脹,涌入濾袋,使濾袋膨脹變形產(chǎn)生振動,并在逆向氣流沖刷的作用下,附著在濾袋外表面上的粉塵被剝離落入灰斗中。清灰完畢,脈沖電磁閥關(guān)閉,提升閥打開,該室又恢復過濾狀態(tài)。清灰各室依次進行,從第一室清灰開始至下一次清灰開始為一個清灰周期。2.3.3 粉塵收集:經(jīng)過濾和清灰工作被截下來的粉塵均落入灰斗,再由灰斗口集中排出。3.4脈沖袋式除塵器技術(shù)的先進性與可靠性脈沖袋式除塵器是具有先進水平的高效袋式除塵設(shè)備,它集分室反吹和噴吹脈沖袋式除塵器的優(yōu)點,克服了分室反吹的清灰動能不足、噴吹脈沖的清灰與過濾同時進行的缺陷,擴大了袋式除塵設(shè)備的應(yīng)

16、用范圍。正常使用情況下運行,其最短使用壽命可為24個月,實際使用壽命則完全可根據(jù)用戶的維護經(jīng)驗和管理水平而得到延長。除塵器出口的排放濃度始終小于20mg/Nm3。這一指標在水泥工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域居世界領(lǐng)先水平, 對于提高中國的環(huán)保水平具有非常積極的推動作用。由于清灰效果好,清灰周期長,清灰強度較低使得濾袋的使用壽命可大大延長。因此,袋式除塵器的年維護費用,包括更換濾袋及配件框架等費用可大大降低;另外也可減少因為濾袋的問題而造成水泥生產(chǎn)的停工時間,間接為水泥產(chǎn)量的提高做出貢獻。 第四章系統(tǒng)的選型設(shè)計要求我們的系統(tǒng)是為水泥廠的除塵服務(wù)的,因此有下面幾個方面的要求:1結(jié)構(gòu)要合理,捕塵率要高。2剝離性好,易

17、清灰、不易結(jié)垢。3透氣性適宜、阻力低。4具有足夠的強度,尺寸穩(wěn)定性好。5具有良好的耐溫、耐化學腐蝕性能。6價格低、壽命長。我們在選型時采用長布袋低壓脈沖布袋除塵器。該種除塵器具有清灰能力強,可不停設(shè)備在線清灰,運行阻力較低,活動部件少,維護量小,實現(xiàn)室、單元結(jié)構(gòu)布置,清灰時對設(shè)備的負壓影響小等特點。下面是最重要事項。l.按處理氣體量選型處理氣體量的多少是決定除塵器大小類型的決定性因素,對大氣量,一定要選能處理氣量大的除塵器,如果用多個處理小氣量的除塵器并聯(lián)使用往往是不經(jīng)濟的;對較小氣量要比較用哪一種類型的除塵器最經(jīng)濟、最容易滿足塵源點的控制和粉塵排放的環(huán)保要求。由于除塵器進入實際運行后.受操作

18、和環(huán)境條件影響有時是不易預(yù)計的,因此,在決定設(shè)備的容量時,需保證有一定的余量或預(yù)留一些可能增加 設(shè)備的空間。2.按粉塵的分散度和密度選型粉塵分散度對除塵器的性能影響很大,而粉塵的分散度相同,由于操作條件不同也有差異。因此,在選擇除塵器的型式時,首要的是確切掌握粉塵的分散度,如粒徑多在10m以上時可選旋風除塵器。在粒徑多為數(shù)微米以下,則應(yīng)選用靜電除塵器、袋式除塵器,而具體選擇,可以根據(jù)分散度和其他要求,參考常用除塵器類型與性能表進行初步選擇;然后再依照其他條件和介紹的除塵器種類和性能確定。粉塵密度對除塵器的除塵性能影響也很大。這種影響表現(xiàn)最為明顯的是重力、慣性力和離心力除塵器。所有除塵器的一個共

19、同點是堆積密度越小,塵粒分離捕集就越困難,粉塵的二次飛揚越嚴重,所以在操作上與設(shè)備結(jié)構(gòu)上應(yīng)采取特別措施。3.按氣體含塵濃度選型對章力、慣性和旋風除塵器。一般說來,進口含塵濃度越大,除塵效率越高,可是這樣又會增加出口含塵濃度,所以不能僅從除塵效率高就籠統(tǒng)地認為粉塵處理效果好,對文氏管除塵器、噴射洗滌器等濕式除塵器,以初始含塵濃度在10g/m以下為宜;對袋式除塵器,含塵濃度愈低,除中性能愈好,在較高初始濃度時。進行連續(xù)清灰,壓力損失和排放濃度也能滿足環(huán)保要求。電除塵器初始濃度在30g/m3以下,不加預(yù)除出塵器可以使用。 4.粉塵黏附性對選型的影響粉塵和壁面的黏附機理與粉塵的比表面積和含濕量關(guān)系很大

20、。粉塵粒徑d 越小,比表面積越大含水量越多,其黏附性也越大。在旋風除塵器中,粉塵因離心力黏附于壁面上,有發(fā)生堵塞的危險;而對袋式除塵器黏附的粉塵容易使過濾袋的孔道堵塞,對電除塵器則易使放電極和集塵極積塵。5.塵比電阻對選型的影響電除塵器的粉塵比電阻應(yīng)該在10410n·cm范圍之內(nèi)。粉塵的比電阻隨含塵氣體的溫度、濕度不同有很大變化,對同種粉塵,在100200之間比電阻值最大;如果含塵氣體加硫調(diào)質(zhì)則比電阻降低。因此,在選用電除塵器時,需事先掌握粉塵的比電阻,充分考慮含塵氣體溫度的選擇和含塵氣體性質(zhì)的調(diào)整。6.含塵氣體溫度對選型的影響干式除塵設(shè)備原則上必須在含塵氣體的露點以上的溫度下進行。

21、在濕式除塵器中,由于水的蒸發(fā)和排放到大氣后的冷凝等原因,應(yīng)盡可能在低溫下進行處理。在過濾筒除塵器中,直接或間接地處理含塵氣體的溫度應(yīng)降低到濾布耐熱溫度以下。玻璃纖維濾布的使用溫度一般在260以下。其它濾布則在80200之間。在電除塵器中,使用溫度可達400。要考慮粉塵的比電阻和除塵器結(jié)構(gòu)熱膨脹來選擇處理含塵氣體的溫度。 第五章 S7-300PLC編程5.1 S7-300PLC的概況S7-300是模塊式的中小型PLC,適用于中等性能的控制要求。種類繁多的CPU模塊、信號模塊功能模塊能夠滿足各種領(lǐng)域的自動控制要求,用戶可以根據(jù)實際系統(tǒng)的具體情況靈活地選擇所需要的模塊,維修時對模塊的更換也很方便。S

22、7-300的CPU模塊用于執(zhí)行用戶程序,功能最強大的CPU的RAM 容量可達512KB,有8192個存儲器位,512個定時器,定時范圍為10ms 9990s,512個計數(shù)器,計數(shù)范圍為1999。數(shù)字量通道最大為65536點,模擬量通道為4096個,由于使用Flash EPROM,CPU斷電后無需后備電池也可以長時間保持過程數(shù)據(jù),使S7-300成為完全維護的控制設(shè)備,可以實現(xiàn)無人職守控制。S7-300具有很高的電磁兼容性和抗振動、抗沖擊能力。指令系統(tǒng)具有350多條指令,通過調(diào)用系統(tǒng)功能(FC和(FB,用戶可以使用集成在操作系統(tǒng)內(nèi)的各種系統(tǒng)程序來實現(xiàn)強大的處理功能,從而顯著減少了用戶程序的容量。它

23、使用方便的編程軟件STEP7可以進行編程和組態(tài)。因此我們根據(jù)設(shè)計的控制要求,這里使用S7-300來實現(xiàn)系統(tǒng)的過程控制要求。 5.2 硬件組態(tài)及CPU參數(shù)設(shè)置5.2.1 創(chuàng)建項目(1啟動STEP7。啟動Windows以后,雙擊SIMATIC,就可以啟動STEP7。(2創(chuàng)建項目。打開SIMATIC管理器后,在【文件】菜單下單擊【新建】,直接創(chuàng)建一個新的項目(如圖5-1,在彈出的對話框中輸入項目名稱CCQI,存儲路徑為我的電腦E盤,然后單擊【確定】完成。 圖5-1 新建項目5.2.2 硬件組態(tài)程序打開建立好的項目abc,在項目的根接點下插入一個“SIMATIC 300站點”(如圖5-2,并將該站點命名為S7300PLC,選中左邊窗口的“S7300PLC”,雙擊在右邊窗口出現(xiàn)的硬件Hardware,打開硬件組態(tài)界面(如圖5-3。 圖5-2 插入新站點 圖5-3 啟動硬件組態(tài)5.2.3 配置主機架1在硬件目