小型一體化PLC在氣箱式脈沖袋收塵器中的應用

1 引言
氣箱式脈沖袋收塵器是具有20世紀90年代先進水平的高效收塵器。它綜合了分室反吹清灰和噴吹脈沖清灰等各類袋式收塵器的優點，克服了分室反吹清灰強度不夠、噴吹脈沖清灰與過濾同時進行等缺點。本文介紹基于和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC控制的氣箱式脈沖袋收塵器的應用實例。

2 氣箱式脈沖袋收塵器的工作原理
國內某水泥廠有一套氣箱式脈沖袋收塵器。該收塵器共有9個分室，其中每個分室有1個提升閥和1個脈沖閥，共計18個控制閥。這些控制閥的分類如表1所示，接線圖如圖1所示。下面介紹控制閥的工作原理。

表1 氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的分類

圖1 氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的接線圖
首先進行分組
(1) 18個控制閥被分為A和B兩個閥組，控制閥YV1-YV10組成閥組A，控制閥YV11-YV18組成閥組B，通過閥組選通繼電器KA6來進行閥組A或閥組B的選通控制。
然后進行分類
(2) 18個控制閥是由提升閥和脈沖閥等兩類控制閥所組成，每類控制閥各有9個。通過脈沖閥選通繼電器KA7來進行脈沖閥的選通控制。
例如，如果閥組選通繼電器KA6吸合，分室1選通繼電器KA1也吸合，那么提升閥YV1動作，而脈沖閥YV2不動作。如果此時脈沖閥選通繼電器KA7也吸合，則脈沖閥YV2也動作，實現分室1的清灰動作。其它分室的動作與分室1類似。

3 PLC控制系統硬件設計
該系統以前采用單片機進行集中控制，分室的清吹時間和噴吹脈沖依靠時間繼電器來進行設定和修改。單片機程序的可讀性差，系統不易維護，程序更改復雜。而且由于單片機控制系統的可靠性和抗干擾能力較差，在現場惡劣的環境下，該控制系統經常出現故障。我們對運行環境進行了現場考察和反復研究，在可靠性、穩定性、方便性等方面做了大量工作，采用先進、實用、可靠的PLC對多個分室進行集中控制，提出了基于和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統改造方案。
根據圖1所示氣箱式脈沖袋收塵器控制閥的接線圖，通過對閥組和閥類的選通來控制某一個閥，因此，PLC控制系統只需使用7個開關量輸出點就可以控制18個閥。此外，PLC控制系統至少需要自動起動和過載保護等2個開關量輸入信號。考慮到此系統需要一定的備用I/O點，CPU模塊選擇帶有24點開關量I/O的LM3107，其中開關量輸入14點，開關量輸出10點，完全滿足系統要求。系統的I/O點分配如表2所示，PLC外部接線如圖2所示:

表2 PLC控制系統的I/O點分配

圖2 氣箱式脈沖袋收塵器PLC外部接線圖

4 PLC控制系統軟件功能
改造后的PLC控制系統有手動和自動兩種運行方式。
4.1 手動運行方式
當PLC檢修或系統其它環節出現故障時，可以將控制系統隨時切換為手動運行方式，通過手動轉換開關、按鈕和繼電器等對收塵器進行控制。手動運行時，閥組的選擇如圖2所示，將手動/自動轉換開關SA0扳到手動位置，通過閥組選通轉換開關SA6選擇要清灰的閥組。然后通過分室手動選通轉換開關SA1-SA5選擇分室1至分室9的提升閥，圖1所示。通過脈沖閥手動選通點動按鈕SB1選擇分室1至分室9的脈沖閥，如圖2所示。
4.2 自動運行方式
如圖2所示，將手動/自動轉換開關SA0扳到自動位置，則PLC控制系統根據預先編好的控制程序，自動控制相關設備的運行。當控制系統給出自動運行的信號后，過載保護開關FR1用來自動檢測系統的負載情況。如果系統發生過載，則禁止系統運行，并發出報警信號。如果沒有發出報警信號，則系統延時5秒鐘后進入自動運行狀態。
分室1的提升閥1關閉(Q0.0和Q0.5輸出)。2秒鐘后，分室1的脈沖閥1動作(Q0.6輸出)。0.15秒鐘后，分室1的脈沖閥1停止動作(Q0.6停止輸出)。8秒鐘后，分室1的提升閥1打開(Q0.0和Q0.5停止輸出)。
分室1動作結束后，延時5秒鐘，分室2動作。
分室2的提升閥2關閉(Q0.1和Q0.5輸出)。2秒鐘后，分室2的脈沖閥2動作(Q0.6輸出)。0.15秒鐘后，分室2的脈沖閥2停止動作(Q0.6停止輸出)。8秒鐘后，分室2的提升閥2打開(Q0.1和Q0.5停止輸出)，
以此類推，直至分室9清灰結束，完成一個循環。下一個循環又從分室1開始清灰。如此循環執行清灰過程。

5 PLC控制系統的優點
氣箱式脈沖袋收塵器控制系統的改造選用和利時公司的小型一體化PLC取代了原系統中的單片機，較大程度地提高了系統的配置，增加了系統的靈活性，能夠更好地滿足用戶的需求。
(1) 連鎖與保護
在系統中，相關設備的運行要求具有一定的連鎖關系和時間順序，這些功能由PLC的連鎖程序完成，從而保證了系統的可靠運行，避免發生堵塞。
(2) 靈活性
通過PLC面板的電位器，無須專門工具，也無須專業知識，一般操作人員可以方便地設定清灰的時間間隔。利用PLC的內部時間繼電器取代傳統的時間繼電器，不但節省和簡化了系統的硬件，而且計時更加可靠、準確和穩定。
(3) 可靠性高
本系統的控制核心是和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC，能夠在惡劣的環境中長期、可靠、無故障地運行，接線簡單，維護方便，隔離性好，抗腐蝕能力強，能夠適應較寬的溫度變化范圍，平均無故障時間間隔(MTBF)大于15年。
(4) 功能強大
和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的編程語言遵從IEC61131-3標準，易學、易懂、易用。除了具有傳統的指令表、梯形圖和功能塊圖等編程功能外，還具有結構化語言和順序功能圖等編程功能。和利時公司的PLC系統提供了多種應用功能模塊，包括各種通訊功能模塊、可以具體到年月日和時刻的多種定時器和超長時間繼電器等，方便了各種功能的實現，有利于縮短開發周期和節省程序容量。
6 結束語
改造后的氣箱式脈沖袋收塵器PLC控制系統的實際運行結果表明，基于和利時公司HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統達到了預期的效果，實現了對氣箱式脈沖袋收塵器的控制，可以方便地更改收塵器的設定時間，減少了外部電路與元器件，具有先進、可靠、經濟、靈活等顯著特色。