基于PLC的脈沖袋式除塵器控制應用

摘要：利用袋式除塵器可以將煤炭輸送轉接時產生的煤塵利用負壓吸收并進行過濾，過濾后的空氣排入大氣，濾出的煤塵經清灰系統排入煤粉回收箱進行回收。文章介紹了煤炭港口環境中脈沖袋式除塵器的結構和工作原理、PLC在該型除塵器控制上的應用以及與工控人機界面的配合使用。

關鍵詞：煤炭港口；脈沖袋式除塵器；PLC；煤炭輸送；除塵器控制；工控人機界面 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2015）09-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0788

1 應用背景

在煤炭港口的裝卸過程中，皮帶輸送煤炭時會產生大量煤塵，煤塵主要集中在皮帶轉接處，嚴重影響港區及周邊的環境。利用袋式除塵器可以有效將煤炭輸送轉接時產生的煤塵利用負壓吸收并進行過濾，過濾后的空氣排入大氣，濾出的煤塵經清灰系統排入煤粉回收箱進行回收。

2 工作原理

脈沖袋式除塵器的除塵過程由過濾、排灰和清灰三個環節組成：過濾是指將空氣中的粉塵過濾出來；排灰是指將過濾出來的粉塵排出除塵器；清灰是指在除塵器工作的同時，將吸附于布袋表面的粉塵清理掉。在脈沖布袋除塵器的工作過程中，主引風機為整臺設備內部提供負壓，將煤塵從吸塵口吸入，由濾塵布袋將含有大量煤塵的氣流過濾，濾出的煤塵落入集塵倉內，集塵倉內的煤塵由螺旋輸送機輸送至星型卸灰閥管道，由卸灰閥排入煤粉回收箱進行回收。在除塵器工作過程中，由空壓機、氣缸閥、脈沖閥及導氣管路組成的“清灰系統”也發揮著重要作用，該系統形成脈沖氣流，對濾塵布袋進行噴吹，使布袋上聚集的煤塵落入排灰系統，保證布袋的過濾效果。

3 控制系統設計思路

除塵器分布在轉接塔及翻車機房旁邊，點多面廣，若要使脈沖袋式除塵器在煤炭運輸過程中起到良好的除塵效果，需要穩定的控制方式來實現其功能。利用可編程序控制器（PLC）可進行單臺穩定控制并與中控通信實現遠程啟停的自動控制目的。

為保證設備的穩定運行及與公司其他設備的兼容性，PLC選用AB公司的PLC-5系列產品，編程語言有梯形圖、語句表、功能塊及可供用戶直接調用的系統功能塊。本次應用采用RSLogix 5作為編程軟件平臺，編程方式為梯形圖。

為了準確地實施自動控制，采用較高性能的并且故障率低的PLC-上位機綜合控制是必不可少的，合理地配置及上位監控，能夠進行現場數據采集及實時控制；運行參數的實時顯示，能使用戶了解設備的真實情況，良好的人機界面能夠方便用戶進行操作。

4 PLC控制內容及原理

4.1 總體內容

根據除塵器的工作內容，設置PLC的IO點，利用梯形圖指令對IO點的工作邏輯進行編程，包括手動/自動轉換，各個功能環節的啟動、延時、停止、報警保護等。自動運行方式如下：啟動：接收中控發出的運轉指令，空壓機首先運行，1min后輸送機和卸料器開始運行，30s后主引風機開始運行。只有前面的設備不出現故障信號，自動流程才能順序啟動。各個負載電機運行穩定后開始清灰記時和壓差檢測。停止：接收中控發出的停止指令，系統延時10s后開始順序停止流程，首先停止空壓機，10s后停止主引風機，10min后停止輸送機和星型卸料器，清灰程序控制、卸灰程序控制也停止

運行。

4.2 具體環節控制

4.2.1 除塵器清灰程序控制：有定壓差和定時控制兩種方式。定壓差是指當濾袋表面的粉塵不斷增加，使設備阻力達到設定值（1500Pa可調）時，除塵器開始清灰；定時清灰按設定的時間周期T（可調）控制清灰程序工作。采用定壓差清灰時，除塵器進出總管道的壓力變送器將信號送至PLC程序控制柜，PLC啟動清灰程序：首先關閉清灰倉出口的電動閥，使該倉退出過濾狀態，噴吹系統開始工作，壓縮氣體經電磁脈沖閥和噴吹管向濾袋內噴射，在濾袋膨脹產生的加速度和反向氣流的作用下，附著在濾袋外表面的粉塵被清除。當清灰倉室的脈沖閥噴吹結束后，打開該倉出口的電動閥，該倉恢復過濾，清灰結束轉入下一倉室清灰。當所有倉室清灰結束后，恢復到全過濾狀態。順序全部由PLC進行自動控制，“噴吹時間”、“間隔時間”、“周期間隙”都可由程序進行調整，出于經濟實用性的考慮沒有設置獨立的各種閥門的手動啟停，而是設置了一個由PLC控制的按實際順序自動開啟關閉的自動跟蹤檢查流程。當除塵器某一倉室檢修時，閉合該倉，該倉自動退出清灰程序。

4.2.2 監測及報警信號的設置：根據除塵器的工作情況，設置除塵器進出口壓差監測及顯示超限報警，除塵器入口溫度監測及顯示超限報警，噴吹氣源壓力監測及顯示超限報警，灰斗高料位報警。

4.2.3 排灰系統的控制方式：對于卸灰閥、螺旋輸送機等設備都設有手動-自動兩種工作方式。手動用于調試檢修時使用，通過現場手動操作按鈕操作。當旋轉開關設定于自動工作方式時，同時提供一對無源節點至PLC，用于判斷當前工作方式。正常工作設置在自動位置。

4.2.4 自動方式運行時設備的監控：每個設備在自動工作方式下，都會對其工作方式進行監測。即當PLC給出自動運行信號時，控制回路正常響應后，會給出反饋信號，如果PLC給出運行信號，收不到正常反饋時，系統報故障，同時反饋給上位系統。

4.2.5 空壓機控制：空壓機的儲氣罐壓力控制通過壓力開關實現，當空壓機儲氣罐壓力低于壓力下限設定點時，壓力開關的動觸頭與低壓設定點的靜觸頭接通，繼電器得電動作，其常開觸點閉合，相應接觸器得電動作并自鎖，空壓機電機啟動運行。當空壓機氣缸壓力高于設定最高值時，壓力開關相應動靜觸頭分開，斷開控制回路，空壓機電機停止。由于空壓機電機啟停較為頻繁，以電機啟停作為空壓機正常啟停的信號源輸入PLC會產生故障誤報，因此在空壓機的控制中采用兩級控制，當空壓系統正常啟動時，第一級控制將主回路接通，第二級的主控回路電源采自第一級主回路的接觸器末端，在自動或手動控制中，一旦PLC給出空壓機工作信號，第一級接通，為第二級提供電源。第二級根據空壓機的儲氣壓力情況來判斷是否啟動空壓機電機。當PLC給出停止信號時，第一級控制回路斷開，停止為第二級供電，空壓機停止工作，空壓機的運行及故障反饋信號由第一級控制回路提供。

5 電伴熱系統控制

除塵器為露天環境運行，冬季氣溫經常達到0℃以下，容易導致煤塵在輸送通道中出現凍結、堵卡的現象，這就需要投入良好的電伴熱系統來防止煤塵凍結。通過溫控傳感器、溫控儀、軟體加熱板和保溫材料組成電伴熱系統，對吸塵口、集塵倉落料口、螺旋輸送機、旋轉卸灰閥等煤塵輸送的關鍵設備進行保溫伴熱，并利用PLC采集伴熱系統的工作狀態，與上位機進行通訊，實時提供伴熱系統運行狀態。可以有效防止伴熱系統異常導致的安全隱患，保證伴熱系統的穩定工作，為冬季除塵器的正常工作提供有力保障。

6 工控人機界面設計

上位平臺采用工控機作為監控系統的主要硬件平臺，人機界面采用Wonderware Intouch作為編程軟件平臺，應用程序根據設備的工藝要求編制。上下位機之間采用DHPLUS通訊協議，上位機可通過Ethernet網絡共享同步數據。通過接收除塵器PLC的工作狀態反饋信號來實現除塵器實時監控。

7 結語

該控制系統應用后，可使轉接塔袋式除塵器得到穩定的監測和控制，除塵效果明顯，有著良好的社會效益和環保效益，對煤炭港口的可持續發展具有深遠意義。

參考文獻

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作者簡介：耿春暉（1987-），供職于河北港口集團秦皇島港股份有限公司第七港務分公司。

（責任編輯：秦遜玉）