黃展

摘 ?要：為了實現(xiàn)氣力輸送系統(tǒng)的安全、可靠運行，以可編程程序控制器（PLC）選型及設(shè)計為核心介紹氣力輸送自動控制系統(tǒng)技術(shù)。該文從氣力輸送方式、系統(tǒng)組成、系統(tǒng)控制要求等方面做出簡單介紹，分析了可編程程序控制器的具體優(yōu)勢，從PLC產(chǎn)品的選擇以及其他硬件設(shè)備的選擇上闡述了氣力輸送控制系統(tǒng)在硬件系統(tǒng)上的設(shè)計方式以及在軟件上的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：氣力輸送系統(tǒng) ?PLC ?自動控制系統(tǒng)

中圖分類號：S953 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（b）-0012-03

氣力輸送始于1870年左右，在近些年來，氣力輸送已經(jīng)成為生產(chǎn)自動化輸送的重要的方式之一，并且被廣泛應(yīng)用在電力、冶金、化工、建材、糧食、食品等行業(yè)。氣力輸送與其他機(jī)械輸送方式對比具有多種優(yōu)點，例如：生產(chǎn)效率高、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、便于管理、機(jī)械化程度高、工作過程連續(xù)化、節(jié)省勞動力、裝卸方便等?；趯饬斔妥詣踊母咭螅刂葡到y(tǒng)硬軟件的可靠性要求相應(yīng)提高，自動控制系統(tǒng)控制特性的優(yōu)異及控制功能的完善，對實現(xiàn)氣力輸送的自動化和管理的智能化、提高輸送效率、延長使用壽命及節(jié)約能源等，都有直接影響和現(xiàn)實意義。該文就電力行業(yè)氣力除灰自動控制系統(tǒng)為例進(jìn)行分析研究。

1 ?氣力輸送概述及控制要求

1.1 氣力輸送基本方式及系統(tǒng)組成

電力行業(yè)氣力除灰是一種以空氣為載體，借助于壓力設(shè)備（正壓或負(fù)壓）在管道中運輸粉煤灰的方法。整個氣力輸送具有的系統(tǒng)非常簡單，運行時只需壓縮氣源、投料裝置、運輸管道、具有分離氣體與物料作用的受料器，可實現(xiàn)通過系統(tǒng)來自動控制，并且可持續(xù)對物料輸量進(jìn)行監(jiān)測，實施監(jiān)控工廠輸入與輸出量。主要部件有料位計與氣動執(zhí)行器、電動鎖氣器、物料發(fā)送設(shè)備、干灰集中設(shè)備、收塵設(shè)備、氣源設(shè)備、空氣干燥裝置、除灰管道、庫底設(shè)備等。

1.2 氣力輸送系統(tǒng)的控制要求

該設(shè)計中除灰系統(tǒng)為一臺爐的除灰輸送系統(tǒng)，在鍋爐正常運行過程中，飛灰沉積在灰斗，灰斗下擬安裝3臺倉泵，再通過一條輸灰管道輸送到灰?guī)臁?/p>

倉泵初始狀態(tài)各閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。在進(jìn)料過程當(dāng)中，平衡閥先打開，以便空氣能從倉泵內(nèi)排出，與此同時，管路上的出料閥通過關(guān)閉來阻止空氣吸入灰斗中。進(jìn)料閥后于平衡閥打開，物料受到重力的自然作用，掉落到倉泵中。當(dāng)倉泵中顯示泵內(nèi)物料已滿（料位計被覆蓋）或者到達(dá)設(shè)計者設(shè)定的時間時，關(guān)閉進(jìn)料閥與平衡閥，在此過程需要經(jīng)過短暫的時間延遲，即閥門關(guān)閉動作的時間。在進(jìn)料閥、平衡閥都關(guān)閉之后，此時進(jìn)氣閥會打開，給倉泵進(jìn)氣并且加壓，當(dāng)加壓到設(shè)定時間或值后，打開出料閥，壓縮氣體通過管道把灰運送進(jìn)灰?guī)熘?。物料到灰?guī)熘?，倉泵的輸送環(huán)節(jié)結(jié)束，管道中的壓力就降到特定的下限值，進(jìn)氣閥關(guān)閉，經(jīng)過一段時間的延時，泵內(nèi)剩余壓力排出，將出料閥關(guān)閉，做好準(zhǔn)備等待進(jìn)入下次循環(huán)過程。

2 ?可編程程序控制器（PLC）的優(yōu)勢

我們先來看看傳統(tǒng)的一些計算機(jī)，它們在工業(yè)應(yīng)用上都有一定局限和劣勢，如：個人計算機(jī)抗干擾能力較弱，不能更好地適用于工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場;而單片機(jī)是集成電路，難以直接和其外部的I/O信號有效連接，要實現(xiàn)工業(yè)控制，對設(shè)計者的理論知識和實踐經(jīng)驗要求較高;工業(yè)控制計算機(jī)價格較高，用于開關(guān)量控制以取代繼電器系統(tǒng)有些大材小用，外部接線也不如PLC接線端子方便可靠。以上各種計算機(jī)用于控制的程序一般都是用匯編語言編寫的，不像可編程序控制器的梯形圖那樣易于被工廠的電氣人員掌握。

早期的可編程序控制器在功能上只能進(jìn)行邏輯控制，因而稱為可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC?？删幊坛绦蚩刂破魇且晕⑻幚砥髯鳛楹诵模瑢⒆詣踊?、計算機(jī)、通信等技術(shù)互相融合，形成的新型自動化的控制裝置?？删幊坛绦蚩刂破髟诮Y(jié)構(gòu)方面使用插件組合以及整體密封類型，能使用各種嚴(yán)密措施將印刷板、插座與電源以及機(jī)架等進(jìn)行安裝。其編程方法簡單易學(xué)，硬件配套齊全，通用性強(qiáng)，適用性強(qiáng)，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)的設(shè)計、安裝過程、調(diào)試方式等工作量較小，同時便于維修，并且具有低耗能和體積小等優(yōu)勢，在工業(yè)控制領(lǐng)域具有不可比擬的競爭力，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在所有工業(yè)部門，其使用范圍還在不斷擴(kuò)大。

3 ?系統(tǒng)設(shè)計過程

3.1 硬件系統(tǒng)的設(shè)計

3.1.1 PLC的選型

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計原則：（1）選用的PLC必須確保被控對象的控制要求;（2）使用PLC不但要從當(dāng)前情況考慮，而且應(yīng)立足長遠(yuǎn)的發(fā)展需求，同時滿足這兩個前提下，積極提高整個系統(tǒng)的性價比。

面對各種品牌不同系列和功能的PLC產(chǎn)品，選型要綜合權(quán)衡利弊，合理選擇，確保機(jī)型功能達(dá)到系統(tǒng)要求，切勿貪大求全，防止增加成本投資浪費資源。一般在選擇機(jī)型時應(yīng)要考慮到輸入/輸出點、存儲容量、I/O響應(yīng)時間，以及輸出負(fù)載的特點選型，和對在線、離線編程的選擇。

根據(jù)該設(shè)計的控制要求以及實際情況，選擇的可編程序控制器屬于小型機(jī)。小型的可編程控制器造價低，并且性能好，同時程序容量較大、易于編程、具有速度快等優(yōu)點。

根據(jù)氣力輸送系統(tǒng)對控制方面的要求，PLC需要在環(huán)境較為惡劣的情況下連續(xù)運行，具有可靠性?？紤]到該設(shè)計的控制要求和實際情況，筆者選用的是日本三菱公司的FX1型號的可編程序控制器產(chǎn)品。

FX系列PLC為單元型，內(nèi)含CPU、電源和固定搭配的輸入/輸出。輸入出點數(shù)在128點以內(nèi)可使用FX1N系列。目前FX1N系列PLC主要有FX1N-24MR、FX1N-40MR和FX1N-60MR三種CPU。檔次最低的是FX1N-24MR，其數(shù)字量輸入點數(shù)有14點，數(shù)字量輸出點數(shù)有10點，是控制規(guī)模最小的PLC。而FX1N-24MR數(shù)字量輸入點數(shù)有24點，數(shù)字量輸出點數(shù)有60點;檔次最高的應(yīng)屬FX1N-60MR，F(xiàn)X1N-60MR集成了36點輸入/24點輸出，共有54點數(shù)字量I/O。根據(jù)本次控制要求，系統(tǒng)涉及的輸入/輸出點數(shù)為，22/20點，故在此選用FX1N-60MR。

3.1.2 其他硬件設(shè)備的選擇

（1）蜂鳴器的選擇。

SFM系列壓電式蜂鳴器為有源式蜂鳴器，經(jīng)相應(yīng)的振蕩電路驅(qū)動可發(fā)出各種聲響，具有重量輕、壽命長、價格便宜等特點。

（2）繼電器的選擇。

根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，在此選擇JZ7系列中間繼電器，它用于交流50Hz或60Hz、電壓500V以下及直流200V以下的控制電路中，參考它的技術(shù)參數(shù)，各項均符合設(shè)計要求，故選擇了JZ7-44型號的中間繼電器（其技術(shù)參數(shù)如下所示）。

線圈參數(shù)：額定電壓（V） 交流12、24、36、48、110、127、220、380、420等。

消耗功率：12VA。

觸點參數(shù)：觸點數(shù)4開4閉。

最大斷開容量感性負(fù)載：cosφ=0.4L/R=5ms交流380V5A。

阻性負(fù)載交流380V5A。

操作頻率：1200次/h。

（3）壓力開關(guān)的選擇。

壓力開關(guān)選擇的是YZX-150型號的電接點式壓力真空表，精度等級為1.5，最大工作電壓直流220V，交流380V，接點功率為10VA，天津儀表廠制造。

（4）接觸器的選擇。

接觸器選擇的是CJ10系列交流接觸器，適用于啟動及控制交流電動機(jī)。

3.2 軟件系統(tǒng)的設(shè)計

平常我們有很多方法來編制PLC的控制程序，下面給大家介紹幾種典型的編程方法。

（1）圖解法編程：顧名思義是依靠繪制圖形來進(jìn)行程序設(shè)計。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進(jìn)順控法。

（2）經(jīng)驗法編程：運用自己的或別人的經(jīng)驗進(jìn)行編程設(shè)計，需要選擇工藝要求相近的程序，再結(jié)合自己的工程情況，對實驗程序進(jìn)行相應(yīng)修改，使它適合自己的工作要求。

（3）計算機(jī)編程：使用PLC編程軟件通過計算機(jī)技術(shù)展開設(shè)計，如離線形式、在線形式編程，或者進(jìn)行在線調(diào)試、離線仿真等。例如：三菱軟件是基于Windows平臺的應(yīng)用軟件。此軟件在使用過程中，能以便捷的方式可實現(xiàn)存取或加密，最終形成EXE格式的運行文件。

圖1是氣力輸送控制流程圖。

4 ?結(jié)語

用PLC作為該系統(tǒng)的核心控制器，使輸送效率大大提高，保證了系統(tǒng)運行的安全可靠，在可監(jiān)控系統(tǒng)中，還可以通過PLC通信接口，向控制系統(tǒng)傳遞信息，進(jìn)一步實現(xiàn)設(shè)備自動化，使維護(hù)和檢修方便，在實際運行中受到用戶的歡迎。

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