1引言

工業(yè)生產和城市生活中會產生大量的煙氣粉塵，如火力發(fā)電，供熱等，污染環(huán)境危害健康。

隨著袋除塵技術的發(fā)展和環(huán)保要求的日益提高，袋式除塵器的應用范圍越來越廣泛，目前已能利用袋式除塵器來處理高溫、高濕、粘結、爆炸、磨蝕性煙氣，甚至過濾含有超細粉塵的空氣。在袋式除塵器控制領域，plc占據(jù)主要技術地位。隨著現(xiàn)在控制技術的不斷發(fā)展，plc與觸摸屏在工業(yè)控制領域的應用越來越廣泛。觸摸屏替代傳統(tǒng)的控制面板和鍵盤的智能化操作，可用于參數(shù)的設置、數(shù)據(jù)的顯示和存儲、并以曲線、動畫等形式描繪自動化控制過程。plc與觸摸屏的配套組合使用，一方面擴展了plc的功能，使其具有圖形化，交互式工作界面的獨立系統(tǒng)，另一方面大大減少了操作柜上的開關、按鈕、儀表等的使用數(shù)量，使操作更加簡便。目前一些控制要求較高、參數(shù)變化多、硬件接線有變化的場合，觸摸屏與plc組合起來應用的形式已經占據(jù)主導地位。

但是根據(jù)傳統(tǒng)的除塵器plc點對點直控制形式，不僅設計及其現(xiàn)場布線復雜，外部信號干擾還使得系統(tǒng)運行不穩(wěn)定，而且成本昂貴。本文組合應用西門子s7-300plc與臺達a系列觸摸屏，采用矩陣控制的方法來實現(xiàn)除塵器脈沖閥動作，通過profibusdp工業(yè)總線實現(xiàn)主站與分布式i/o設備交換數(shù)據(jù)，取得了優(yōu)化的控制效果。

2系統(tǒng)組成及主要功能

2.1系統(tǒng)組成

袋式除塵器的控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1系統(tǒng)要求

該袋式除塵系統(tǒng)主要由除塵器本體、卸灰系統(tǒng)以及其管道的溫度、壓力與故障報警等幾部分組成。其中在除塵器本體主要完成在線差壓的清灰控制，除塵器總共有6個室，每室13個脈沖電磁閥，共計78個；以及每個室1個出口控制閥，共計6個。

2.2功能設計

(1)清灰控制

控制方式：在線差壓/定時、離線差壓/定時、手動控制(調試或檢測時用)；脈沖間隔：1~60s連續(xù)可調；脈沖寬度：0.02~0.2s連續(xù)可調；定時清灰周期：0~99分鐘連續(xù)可調；壓差清灰設定范圍：0~3000pa連續(xù)可調；溫度設定范圍：0~300℃連續(xù)可調；當除塵器到達高阻力(設定的高壓差)值時，啟動1#除塵室脈沖閥開始噴吹清灰，依次是4#、2#、5#、3#、6#除塵室，脈沖閥依組進行工作；至6#除塵室最后一組脈沖閥工作結束止，清灰結束；到下一個高阻力到達，按同樣的方式進行清灰。

(2)卸灰控制

高低料位：每臺除塵器只在一個灰斗上設高低料位各一只用于報警(高料位提示要卸灰，低料位提示卸灰可結束)。當高、低料位時聲、光報警，過一定時間不處理則自動停止除塵系統(tǒng)；卸灰采用控制室和現(xiàn)場兩地；給hmi傳輸信號，顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。

(3)溫度與壓力檢測

系統(tǒng)中需要對進出口差壓、進口溫度、出口溫度以及各個室內濾袋檢漏壓力的檢測。

(4)控制關系(自動方式)

煙溫(指進口煙溫)正常(100~165℃)時，進口、出口閥門全部打開，旁路閥門關閉；低于(100℃)或超過(165℃)設定溫度時，控制系統(tǒng)報警；當高于(170℃)設定溫度時，先打開旁路閥然后依次關閉1~6#出口閥門即可；進口閥門現(xiàn)場手動關閉。

3硬件配置及軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)由德國西門子s7-300系列加上一些中間繼電器組成矩陣形式對輸入輸入點進行檢測和控制。通過臺達觸摸屏來設定脈沖閥動作寬度和間隔時間以及定時周期，還可以查看各室脈沖閥動作。利用plc的輸出與中間繼電器構成行列結構，輸出控制點放在行列結構的交叉點上，這樣可使得系統(tǒng)硬件成本比點對點輸出控制要降低很多，如廣西明陽6室13組在線/離線噴吹脈沖反吹布袋除塵器plc自動控制系統(tǒng)采用點對點控制方式則plc控制系統(tǒng)至少需要78個輸出點，而采用由plc的輸出點與中間繼電器組成的矩陣式plc控制系統(tǒng)僅僅需要19個輸出點就可以完成同樣的工作。

本系統(tǒng)通過人機界面，系統(tǒng)工作在第幾室第幾個脈沖閥噴吹一目了然，差壓指示與壓力上下限報警輸出一應俱全，控制系統(tǒng)可以與就地控制箱實現(xiàn)連鎖控制，可以方便現(xiàn)場設備維修工作，如圖2所示。系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，操作簡單，維護方便，很大程度上減輕了操作人員的勞動強度。

圖2hmi主畫面

6×13矩陣控制系統(tǒng)輸出如表1所示。

通過原理圖3以及上表1，各個室的脈沖閥需要動作時只需要通過q0.0~q1.4與q1.5~q2.2中任意一個組合即可以。其中，q0.0~q1.4與m端使得中間繼電器得電而吸合開關，用來控制電磁脈沖閥與24v+的連接。q1.5~q2.2與m端使得中間繼電器得電而吸合開關，用來控制電磁脈沖閥與m端的連接。例如：當需要e室9#電磁脈沖閥動作室時，只需要q1.0與q2.2置為1即可。此時q1.0輸出24v電壓，中間繼電器的常開點閉合，使得e室9#電磁脈沖閥與24v+連接。同理，q2.2輸出24v電壓，中間繼電器常開點閉合，使得e室9#電磁脈沖閥與m連接。這時使得e室9#電磁脈沖閥兩端與24v+與m端同時導通即動作。在此過程中，雖然q1.0控制的編號為9#的六個電磁脈沖閥都與l1端導通，但室此時只有q2.2控制的e室中的脈沖閥此時與m端導通。即在q1.0與q2.2控制的交叉點上的電磁脈沖閥動作，其他點上的電磁脈沖閥要么只與24v+相連，要么只與m端相連。該原理中，電磁閥可以采用plc輸出的24v電壓來實現(xiàn)其動作，但是為了電磁脈沖閥能穩(wěn)定動作以及減少plc的負載，其采用外部穩(wěn)定的直流電源供電，由此采用19個中間繼電器。

在臺達觸摸屏人機上，脈沖閥動作的狀態(tài)顯示可以通過各室與各室的各個脈沖動作信號的“與”操作即可以實現(xiàn)，例如需要顯示d室5#電磁脈沖閥的動作顯示，可以通過下過程實現(xiàn)：

aq1.4

aq2.0

=m0.0

觸摸屏通過讀取m0.0中的內容即可以判斷電磁脈沖閥是否在動作，有且僅有q0.4與q2.0同時為1時，此時觸摸屏的狀態(tài)燈才顯示此時電磁脈沖閥在動作，其他的情況下都沒有動作。當在觸摸屏上對d室5#電磁脈沖閥手動控制時，只需通過觸摸屏對m0.1置1即可，此時plc通過如下程序段即可以時間手動對電磁脈沖閥的控制：

am0.1

=q1.4

=q2.0

從上面中可以看出，通過在原來的基礎上增加19個繼電器，實現(xiàn)了減少59個輸出點，達到了非常滿意的效果。

圖3閥門矩陣控制原理

圖4profibusdp組態(tài)

系統(tǒng)中為了減少現(xiàn)場與控制室之間的控制線路的鋪設以及外部干擾信號的傳輸，采用profibusdp，只采用一條通訊線路將分布式i/o設備同控制器cpu相連，dp主站通過profibusdp同分布式i/o設備交換數(shù)據(jù)并監(jiān)視profibusdp數(shù)據(jù)，如圖4所示。分布式i/o設備(=dp從站)收集現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器數(shù)據(jù)，以便能夠通過profibusdp傳輸?shù)娇刂破鱟pu。

4結束語

在該脈沖布袋除塵器中，本項目采用了觸摸屏來代替常規(guī)數(shù)顯儀表以及手控面板，實現(xiàn)系統(tǒng)工作參數(shù)設置與顯示以及故障報警信息的中文顯示，極大提高了系統(tǒng)運行的交互性以及減少了現(xiàn)場操作工人的負擔，使得系統(tǒng)的人機對話功能加強；對矩陣控制電路進行了改進，實現(xiàn)了對布袋除塵器大量脈沖閥的控制(由n×m個減少到n+m個)，節(jié)省了大量的plc輸入/輸出點，簡化了控制線路，降低了成本。