PLC在靜電除塵振打系統(tǒng)中的應用

1 引言
隨著國民環(huán)保意識的增強，國家對粉塵顆粒排放標準的要求越來越高，迫切要求采用除塵效率較高的高壓靜電除塵技術來解決空氣污染。靜電除塵設備是利用高壓電場使電場內的氣體游離，當游離的正負離子與煙塵碰撞時，就附著在煙塵上使粉塵變成有不同極性的帶電體。在電場的作用下向電極移動，最后吸附在電極上，這就使煙塵凈化了，為了收集塵埃，電極上方安裝有振打電機，對電機進行定時振打，這些振打電機和振打機械就構成了靜電除塵系統(tǒng)。本文就某冶煉廠火煉鋅設備的煙氣除塵設備的改造，談談PLC的應用。

2 控制要求
火煉鋅作為一種冶煉鋅的技術已在水口山應用了幾十年了。但是在煙氣排放中產生大量的灰塵，嚴重影響了周圍的環(huán)境，造成社會產業(yè)關系緊張。為了解決污染問題,采用了高壓靜電除塵系統(tǒng)。該設備是一套75kV的三電場除塵設備，圖1為該裝置的示意圖。引風機迫使煙氣進入高壓電場，凈化后由褲衩煙道排出。圖中M1、M3、M5是三個陽級振打電機，M2、M4、M6是三個陰極振打電機，M7、M8是控制兩個閥門電機。

圖1 75kV三電場除塵裝置示意圖
2.1 振打或者抖動順控
振打或者抖動順控動作是除塵過濾裝置的基本控制動作。振打電機帶動振錘周期性敲打陽極、陰極的極板板線。使吸附在其上的粉塵清除到灰斗中加以回收利用，為了取得較好的振打效果，對振打控制系統(tǒng)的要求如下:
(1) 同一電場中陽極-陰極振打不能同時進行。
(2) 同一時間內,前后電場的陽極(或陰極)振打不能同時工作。
(3) 為防止M5、M6振打時,下落的粉塵被0.97m/s的煙氣帶出電場。M5和M7、M6和M8之間有一定的聯(lián)系，M5振打時，M7同時關閉閥門YM1，M5振打完畢后延時1.5min打開閥門YM1;同理M6 振打時，M8同時關閉YM2，M6振打完畢后延時1.5min打開閥門YM2。
2.2 振打電機的振打優(yōu)化振打時序分析設計
(1) 第一電場的陽極電機M1:打5min，停5min，循環(huán);第一電場的陰極電機M2:停5min，打5min，循環(huán)。
(2) 第二電場的陽極電機M3:先停5min，打5min，停15min循環(huán);第二電場的陰極電機M4，先打5min，停15min，打5min，循環(huán)。
(3) 第三電場的陽極電機M5:先打5min，停25min，打5min，循環(huán);第三電場的陰極電機M6:先停5min，打5min，停25min，循環(huán)。各電機振打時序如圖2所示:

圖2 電機振打時序圖
3 PLC硬件設計
選用了日本三菱公司的FXN-32MR的PLC。根據(jù)上述振打的控制要求，可以方便得出PLC的I/O口分配如圖3所示。

4 程序設計
為了提高系統(tǒng)可靠性、調試方便及便于控制功能的擴充，控制程序采用摸塊設計法，整體控制梯形圖如圖4所示。按功能分為:第一電場M1、M2振打程序模塊，第二電場M3、M4振打程序模塊;第三電場M5、M6振打程序模塊;YM1、YM2控制模塊。如果按照圖2的時序圖，每一個電機振打都采用定時器來控制的話，則由于定時器之間的時間誤差累計, 很難保證各個電機始終滿足優(yōu)化振打邏輯關系。為此，對第一電場的振打時序用定時器來完成。第二、第三電場的振打時序用計數(shù)器來完成，各電場電機之間振打關系的互鎖可以通過軟件編程實現(xiàn)(文中省略)，同時也可以通過硬件來實現(xiàn)。從而可始終保證各電機之間優(yōu)化振打邏輯關系。

圖3 PLC的I/O口分配

圖4 整體控制梯形圖
4.1 第一電場M1、M2振打程序的設計
在圖5中，電機M1的第一次振打是由啟動按鈕SB1按下后立即起動，5min后就停止。第二次以及后面的循環(huán)就靠Y1的下降沿觸發(fā)(即M2開始停止時)。而電機M2的振打觸發(fā)是由Y0的下降沿觸發(fā)，這就構成了循環(huán)。設計的程序如圖5所示。

圖5 第一電場M1、M2振打程序
4.2 第二電場M3、M4振打程序的設計
根據(jù)振打時序圖，第二電場電機M3振打觸發(fā)及振打時間和電機M2相同，只不過振打與振打間停止時間長，電機M3第一次振打與電機M2相同。因而為了使定時精度提高，用控制電機M2振打M102來作為記數(shù)器的記數(shù)脈沖。電機M4控制程序照此類推，設計控制程序如圖6所示:

圖6 第二電場M3、M4振打程序

4.3 第三電場M5、M6振打程序的設計
根據(jù)振打時序圖，第三電場電機M5振打和以后的觸發(fā)及振打時間和電機M1相同，只不過振打與振打間停止時間長，為了提高控制精度，由控制電機M1振打的輔助繼電器M100來作為計數(shù)脈沖。M6的控制程序類推。設計控制程序如圖7所示。

圖7 第二電場M5、M6振打程序
4.4 電磁閥YM1、YM2控制程序的設計
電機M5開始振打時關閉電磁閥YM1，因而YM1關的啟動信號和M5振打相同，都是輸出電器Y04。YM1是在M5振打完畢后，延時1.5min才打開。電磁閥YM2的控制程序照此類推，設計控制程序如圖8所示。

圖8 YM1、YM2控制程序
5 結束語
本設備在水口山有色金屬有限公司運行了2年多的情況表明:PLC對靜電除塵的控制效果好，改變了過去那種灰蒙蒙的天空。使周圍居民的生活環(huán)境得到了改善。可靠性強,控制精度高，而且每年回收的塵埃，通過冶煉，價值在20萬元左右，因而靜電除塵設備值得推廣應用。