基于PLC通用型電磁振打控制系統的開發

王真楨

電磁振打控制系統一直以來采用西門子S7-200系列小型 PLC與電磁振打綜合板配合使用，不能滿足于中大型PLC的應用要求，本文介紹了一種新型的通用型電磁振打控制系統，它以CPLD（可編程邏輯器件）為控制核心，改變以往以頻率來傳送振打器的相控導通角和振打高度的方式，轉用模擬量0～10v和4～20mA信號來與PLC進行連接，從而實現了系統與中大型PLC配合使用的可能。同時增加了備板控制功能，使得系統可以脫離PLC獨立運行。該系統具有可靠性高，靈活性好，適應性強等特點，更能滿足用戶的需求。

【關鍵詞】PLC 電磁振打綜合板 CPLD 電除塵器 通用

1 背景分析

電除塵器的振打清灰控制中，主要分為以歐洲技術為代表的側向電機振打和以美國技術為代表的頂部電磁振打。頂部的電磁振打，因其振打器位于頂部檢修方便，且將除塵器分為小區振打，振打強度、頻率、順序可調，并能有效避免二次揚塵，所以倍受廣大用戶的青睞，得到越來越廣泛的應用。電除塵器的收塵效率很大程度上取決于振打系統運行的好壞，而PLC作為一種可編程的邏輯控制器，它具有編程方便、工作穩定、抗干擾能力強和可靠性高等優點，將它運用到頂部電磁振打控制系統中，不僅能夠使系統運行可靠，還能大大提高電除塵器的收塵效率。但由于接口問題，早前開發的電磁振打綜合板只能與西門子S7-200系列小型PLC配合使用，無法與其他PLC進行連接。為了滿足電除塵器在中大型PLC上的市場應用需求，亟待開發出適合各種品牌PLC的電磁振打綜合板以及相應的PLC程序庫和相應的IPC通訊協議和數據結構。

2 通用型電磁振打控制系統的組成和原理

通用型電磁振打控制系統主要由電源板、電磁振打綜合板、相控板、行列選板和PLC組成。新型振打綜合板改變原有與PLC以頻率來傳送振打器的相控導通角和振打高度的方式，而采用模擬量0～10V來表示振打器的相控導通角，采用4～20mA電流信號代表實時振打器的高度，解決了與中大型PLC傳送的接口問題，同時具備備板控制功能，能夠脫離PLC自動運行。振打系統框圖如圖1所示。

電磁振打器采用矩陣連接方式，每個電磁振打器跨接在行線和列線之間，由行列選開關的通斷來決定哪個電磁振打器的工作，并經過嚴格的同步措施控制相控板、行選板、列選板的可控硅觸發信號，保證任一時刻只有一個電磁振打器動作。電磁振打器的物理分布和行列位置由PLC軟件設置，最大可以控制256個振打器，最多分成32組。每組振打器共用一個振打周期和相控導通角，每組振打器分別計時，時間到則進入隊列，準備振打。當隊列中不為空時，則取出振打組號，按照每組的相控導通角順序振打，若該組有斷電振打關聯，則進行關聯計數，關聯次數到則輸出斷電振打信號。

3 功能的實現

3.1 行、列選信號的產生

由PLC輸出4×4的行列編碼信號到電磁振打綜合板后，通過521-4進行光電隔離，再送給CPLD（可編程邏輯器件），CPLD 器件根據振打同步信號、過零信號進行計數80毫秒，同時送出相應的行列編碼信號，經CD4067（4-16譯碼器）轉換成各自的行列選信號，控制行列選開關，對應最多256個振打器的工作，且同一時刻只有一個振打器工作。

3.2 振打高度的控制

PLC正常且電磁振打綜合板在自動模式時，由PLC將人機界面設定下的相控導通角轉化為0～10v，并輸出給電磁振打綜合板，移相電路將過零方波轉換為鋸齒波，并與對應相控導通角的電壓值進行比較，產生正負半周的移相方波，輸入給CPLD進一步處理，與80ms的方波進行整合，形成相控信號輸出給相控板。PLC故障時或電磁振打綜合板在手動模式時，由模擬電位器給定電壓信號，調整輸出的相控信號。

3.3 振打高度的顯示

電磁振打系統中振打器工作過程時，回路中產生的電流信號通過科海模塊（霍爾變送器）將實際回路中的大電流轉化為可供芯片處理的小電壓，再通過相應的電路進行V/I轉換，最后將與電磁振打線圈電流大小成線性關系的4～20mA信號送給PLC，由PLC進行積分或查表處理，顯示振打器的高度。

3.4 故障的檢測和保護電路

電磁振打系統主要存在兩種故障模式：過電壓和過電流。

3.4.1 過壓保護

對電網電壓自動進行檢測，當高于正常電網電壓10%時輸出過壓1信號送給PLC，相控導通角自動減去3°；當高于正常電網電壓20%時輸出過壓2信號送給PLC，相控導通角自動減去5°。其中10%和20%可以通過電位器來調節。

3.4.2 過流保護

為防止輸出回路因過流而造成設備損壞，一旦檢測到過流輸入口有上升沿，先立即停止相控輸出及振打使能輸出，同時PLC記錄該振打器為過流。當連續兩次檢測到該振打器過流時，外部電路發生短路，則在下一次工作時跳過該振打器，只有振打模式切換或電源重啟動才能將該振打器重新投入運行。

3.5 冗余熱備功能的實現（如圖2）

電磁振打綜合板設有一個撥碼開關SW1-1作為自動與手動功能的切換。 PLC與電磁振打綜合板之間設計熱備聯絡線，當SW1-1打到自動，且聯絡線信號為1時，程序按照自動程序運行；若聯絡線信號為0或是PLC出現故障，程序則按照手動程序運行。電磁振打綜合板依據CPLD中預先寫好的程序，按照矩陣方式依次振打，高度通過電位器進行統一調整，待PLC恢復正常后再由PLC接管控制，電磁振打綜合板又進入PLC控制的狀態。

4 結束語

PLC在工業過程自動控制中，其優越性能是有目共睹的，通用型電磁振打控制系統解決了限制其在電除塵器設備中推廣使用的問題，現已在部分電廠的電除塵器設備上投入運行。經現場證明，該控制系統運行可靠、故障率低、通用性強、使用簡單、維護方便。

參考文獻

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[3]劉強.西門子S7—200 PLC在新型電除塵器電磁振打控制中的應用[J].微計算機信息，1999（4）：59-60.

作者單位

福建省特種設備檢驗研究院龍巖分院 福建省龍巖市 364000