摘 要：隨著科技的發(fā)展進(jìn)步，布袋除塵技術(shù)不斷提高，朝著全面自動(dòng)化的方向前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的共同發(fā)展。本文以某PLC布袋除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，介紹了PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案和工作原理，分析了系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：PLC；布袋除塵；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.023

0 引言

布袋除塵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有很大的環(huán)境價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，對(duì)于我國(guó)的工業(yè)尤其是垃圾發(fā)電行業(yè)發(fā)展意義重大。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如果能實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化，提升除塵能力，就能減少人工作業(yè)，降低企業(yè)成本，實(shí)現(xiàn)效益提升。

1 PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

1.1 PLC控制系統(tǒng)概述

PLC控制系統(tǒng)也可稱為可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的。它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程，也是工業(yè)控制的核心部分。PLC控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，包括中央處理單元、存儲(chǔ)器、電源、程式輸入裝置、輸入輸出回路。當(dāng)PLC控制器投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。分別為輸入采樣階段，用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段。

PLC系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心技術(shù)，對(duì)于工業(yè)電氣系統(tǒng)中的繼電器進(jìn)行邏輯編輯控制。PLC程序在處理數(shù)控機(jī)床的信息時(shí)，所需的時(shí)間一般為幾十至幾百毫秒之間，這樣的速度對(duì)于一般程序數(shù)據(jù)信息的處理是可以完成的，但是，一些信息的處理對(duì)于時(shí)間的要求更高，需要更快的反應(yīng)速度，這就要去PLC系統(tǒng)能夠得以提升，滿足所有需求。對(duì)于PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可分為低級(jí)與高級(jí)之分。其中低級(jí)程序設(shè)計(jì)用來(lái)滿足一般的數(shù)據(jù)程序信息的處理，而高級(jí)程序則用來(lái)應(yīng)對(duì)緊急狀況和特殊要求。

此外，對(duì)于PLC系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定也需要注意。在設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)前，要掌握好控制中心對(duì)于機(jī)構(gòu)功能的需求，根據(jù)需求設(shè)定數(shù)值，這樣既能發(fā)揮布袋除塵的性能，又能設(shè)計(jì)出合理有效的參數(shù)，保證布袋除塵控制系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1.2 PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)的總體工藝設(shè)計(jì)

如圖1所示，為PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)流程簡(jiǎn)圖，該控制系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)，在工藝選擇上采用反吹式除塵器。如圖所示，生產(chǎn)排出的污染氣體經(jīng)過(guò)進(jìn)口兩位三通閥進(jìn)入該除塵控制系統(tǒng)。布袋除塵系統(tǒng)主要執(zhí)行的功能就是過(guò)濾和清灰，系統(tǒng)在運(yùn)行開始后，上路開放，下路緊閉，經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)中煙氣的過(guò)濾處理后，系統(tǒng)自動(dòng)按照系統(tǒng)內(nèi)部氣壓差值進(jìn)行清灰操作，兩個(gè)灰斗用來(lái)收集煙氣中的灰塵雜質(zhì)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾和清灰處理后，再由煙氣出口閥排出，到達(dá)去引風(fēng)口，完成整個(gè)布袋除塵工作。而圖下方的預(yù)熱功能主要是為了保證系統(tǒng)操作的順利方便設(shè)計(jì)的，預(yù)熱系統(tǒng)是在主系統(tǒng)內(nèi)部溫度較低時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)預(yù)熱工作，指導(dǎo)溫度達(dá)到130攝氏度的要求，經(jīng)過(guò)加熱處理，煙氣從預(yù)加熱出口閥進(jìn)入除塵系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)部氣壓差值達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)執(zhí)行清灰操作，壓縮的空氣由進(jìn)口閥進(jìn)入，此時(shí)8個(gè)單元脈沖閥得以開放并進(jìn)行工作，敲打振動(dòng)除塵布袋，除去附著在布袋上的灰塵。如果布袋料斗位置偏高，布袋進(jìn)入料斗清灰系統(tǒng)，這時(shí)的布袋進(jìn)入過(guò)濾模式，料斗中的灰塵經(jīng)過(guò)布袋刮板機(jī)、換向閥、公共刮板機(jī)等共同作用后排出。

2 PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

布袋除塵器結(jié)構(gòu)主要由上部箱體、中部箱體、下部箱體（灰斗）、清灰系統(tǒng)和排灰系統(tǒng)等部分組成。

布袋除塵主要原理可分為：過(guò)濾原理和清灰原理。過(guò)濾原理：含塵氣體由進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入，經(jīng)碰撞擋板，氣體中大部分粗顆粒粉塵受慣性作用被分離出來(lái)，直接落入煙斗，含塵氣體通過(guò)灰斗后，進(jìn)入中箱體的濾袋過(guò)濾區(qū)，氣體穿過(guò)濾袋，粉塵被組路在濾袋外面。凈化后的氣體經(jīng)過(guò)濾袋口進(jìn)入上箱體后，再由出風(fēng)口排出。 清灰原理：隨著功率時(shí)間的延續(xù)，濾袋上的粉塵層不斷積厚，除塵設(shè)備的阻力不斷上升，當(dāng)設(shè)備阻力上升到設(shè)定值或運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定值時(shí)，清灰裝置開始進(jìn)行清灰。

粉塵一般多附著在濾袋的表層，這是因?yàn)橄到y(tǒng)在工作時(shí)，含塵煙氣經(jīng)過(guò)除塵器，粉塵得以聚集在布袋的外部表層，讓凈化的空氣經(jīng)過(guò)濾料進(jìn)而到達(dá)濾袋內(nèi)部。濾袋內(nèi)部還設(shè)有籠架結(jié)構(gòu)，發(fā)揮支撐濾袋的作用，避免濾袋的變形，不利于更多空氣的容納，這樣的設(shè)計(jì)也有利于更大面積的粉塵收集和塵餅清除。為了達(dá)到更好的過(guò)濾效果，在除塵布袋的布料選擇上要選用便于粉塵剝離、過(guò)濾效果好且能夠經(jīng)久耐用的面料。

根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理，可對(duì)系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)框架進(jìn)行如下設(shè)計(jì)，圖2是該系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)框架圖。

3 PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用STEP7的軟件編程，系統(tǒng)由主程序和子程序兩個(gè)主要部分組成。其中，主程序中以過(guò)濾模式設(shè)計(jì)為重點(diǎn)，而子模塊主要是應(yīng)用于系統(tǒng)因?yàn)槟承┰驘o(wú)法在常態(tài)下進(jìn)行工作時(shí)而采取預(yù)定的加熱或預(yù)噴功能來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)作。

3.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的主程序主要發(fā)揮三方面的作用，分別在過(guò)濾模式啟動(dòng)前、運(yùn)行過(guò)程中以及過(guò)濾的系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到過(guò)濾模式的必要條件時(shí)。首先，在布袋除塵控制系統(tǒng)啟動(dòng)前，主系統(tǒng)根據(jù)具體情況執(zhí)行整個(gè)程序模式的選擇；系統(tǒng)的主程序還要進(jìn)行整個(gè)過(guò)濾模式下的運(yùn)行控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)過(guò)濾程序的順利完成；在對(duì)系統(tǒng)主要運(yùn)行模式進(jìn)行選擇時(shí)，如果系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)和條件沒有達(dá)到過(guò)濾模式的執(zhí)行要求，主程序?qū)?zhí)行退出過(guò)濾模式的指令，利用預(yù)熱系統(tǒng)作用，完成清灰過(guò)程。

3.2 子程序設(shè)計(jì)

該控制系統(tǒng)的子程序又是由四個(gè)部分組成，即預(yù)熱、預(yù)噴、布袋清灰以及料斗清灰系統(tǒng)，各個(gè)部分分別執(zhí)行不同的功能。其中預(yù)噴系統(tǒng)主要執(zhí)行保護(hù)功能，通過(guò)在除塵器表層噴涂熟石灰，起到保護(hù)布袋的作用，除此之外，還能提高過(guò)濾效果，減少布袋的損耗，延長(zhǎng)除塵布袋的使用期限。而預(yù)熱系統(tǒng)的主要功能是增加除塵布袋的附著能力，主要方式是通過(guò)加熱布袋內(nèi)的煙氣。布袋清灰系統(tǒng)和料斗清灰系統(tǒng)則是在布袋內(nèi)的氣壓差值較大時(shí)，及時(shí)清除布袋上的灰塵和塵餅，以此穩(wěn)定布袋內(nèi)的氣壓值，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在進(jìn)行清灰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮多方面因素，包括溫度范圍、溫度變化、露點(diǎn)、濕度、煙氣成分、煙塵顆粒、以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境等，還要根據(jù)濾料的材質(zhì)、覆膠狀況、表面處理、耐磨能力、張力大小可塑性等的分析對(duì)濾料的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，并以此來(lái)確定清灰的方式是否采用大流量或高壓力進(jìn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

PLC布袋除塵裝置控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段工業(yè)廢氣處理中的主要應(yīng)用系統(tǒng)，對(duì)于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的完整化操作，通過(guò)傳感器所接收的數(shù)據(jù)來(lái)判定選用過(guò)濾模式還是清灰模式，實(shí)現(xiàn)兩種模式間的自由切換，十分便利可靠。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將實(shí)現(xiàn)布袋除塵控制系統(tǒng)工作效率的提高，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。

作者簡(jiǎn)介：蔡江峰（1971-），男，浙江諸暨人，本科，工程師，研究方向：大氣環(huán)保工程。