S7-200在焦化除尘系统中应用

[摘要] 本文介绍并采用了德国西门子公司S7—200型PLC，实现了筛焦除尘器反吹控制系统由模拟脉冲控制到数字脉冲控制的转变，此次改造的除尘器满足工艺控制要求。依托西门子公司STEP7-MICRO的强大编程功能，采用了子程序结构，简化了程序流程，精确了脉冲反吹时间，达到了除尘系统的整体稳定。
关键词：西门子PLC；除尘系统控制改造;
前言
       气箱脉冲袋式除尘器是一种高效除尘设备，它综合了分室反吹和喷吹脉冲清灰各袋式除尘器的优点，克服了分室反吹清灰强度不够、喷吹脉冲清灰和过滤同时进行的缺点。但除尘器对控制系统要求严格；我厂在筛焦、备煤和石灰均采用此种除尘系统。筛焦原脉冲控制器采用模拟脉冲控制仪，由于设计和环境的影响致使脉冲控制仪多次出现故障；脉冲控制仪出现故障后造成整套设备无法使用，相对环境污染很大，为彻底解决此类设备故障，我决定对除尘器电气控制部分进行技术改造。
1、筛焦除尘系统工作原理
1.1、筛焦除尘器主要技术参数：
1.1.1、处理风量：Q=13390m3/h
1.1.2、过滤风速：V=1.6~1.55m/min
1.1.3、设备阻力：1470~1770Pa
1.1.4、脉冲阀：4个   DC24V
1.1.5、提升阀气缸：4个  DC24V
1.1.6、螺旋卸灰机：YJD-8  0.75KW  1台
1.2、工作过程：
      当含焦尘气体从进风口进入除尘器后，由于惯性作用，气流中的粗颗粒粉尘直接落入灰斗中起到预除尘的作用。而较细粉尘随气流折向上均匀进入中部箱体，中箱体内布满装有金属骨架的滤袋，粉尘被吸附在滤袋外表面上，净化后的气体透过滤袋进入上箱体，并经离线阀，汇集到出风口排出。随着过滤进行，滤袋上的粉尘越来越厚，当设备阻力达到设定阻力值时，或达到清灰时间设定值时自动关闭一室离线阀后，按设定程序打开电磁脉冲阀进行反吹清灰，以清除滤袋表面的灰尘，各室的脉冲反吹时间和清灰周期，由反吹程序自动循环执行，反吹后的粉尘落入灰斗中由螺旋卸灰机定时排出。
2、电气设计思路说明
      脉冲控制要求能在恶劣环境下不间断运行，对可靠性要求较高。西门子S7-200系列的小型可编程控制器价格低、性能优良，具有程序容量大、运行速度快、多种中断、编程灵活等优点；特此选用S7-200系列CPU 224模块为控制系统，电磁阀和卷龙电机作为主控对象。为防止外界线路短路等对PLC造成影响，先由PLC控制DC24V中间继电器，再由中间继电器驱动脉冲阀或卷龙接触器。
      自动控制包括压差（定阻）和定时两种控制方式。所谓压差（定阻）法就是控制滤袋内、外侧的压差，当收尘器的压差到达设定值时（一般1470Pa），即由压差变送器发出信号，进入PLC内，即按设定的程序进行逐室清灰。压差检测点分别设置在除尘器的进出口总管处，当达到设定的压差时，除尘器各室依次进行脉冲反吹清灰。手动控制脉冲阀反吹清灰也可。
2.1、筛焦除尘改造控制方式：
2.1.1、 控制箱设有手动/自动转换开关1个、卷龙启停按钮1个、反吹启停按钮1个。
2.1.2、 手动在工作方式下：转换开关打到手动；按一下卷龙启停按钮，卷龙启动，再按一下卷龙停止；按一下反吹启停按钮，反吹开始，再按一下反吹在此次1#－4#箱体反吹结束后停止。
2.1.3、 自动在工作方式下：风机启动十分钟后，自动启动卷龙启动3分钟，然后启动脉冲反吹防止灰斗积灰过多。      
反吹自动工作方式：除尘器的压差到达设定值时（一般1470Pa），或达到设定反吹时间后，首先1#提升阀动作4秒钟后，然后反吹阀吹0.5秒；从1#提升阀工作到2#提升阀工作时间间隔是21秒；2#、3#、4#箱体工作方式以此类推，循环工作。
2.1.4、 卷龙自动工作方式：卷龙工作3分钟，停15分钟循环工作。
2.1.5、 手动/自动转换开关打到停止后，卷龙、反吹立即停止。
2.2、据控制方式设计如下电气图（图1、2）
  
  
图1图2

2.3、IO分配表

思路说明
本系统程序由一个主程序、两个子程序和一个中断程序构成。简要程序框如下：


3.1、主程序中有手动卷龙控制、手动反吹控制、中断程序、反吹子程序和卷龙子程序；其中手动反吹和手动卷龙控制使用了一键启动停止，减少了外界元件利于故障的查找。
3.2、反吹子程序中使用了12个接通延时定时器（TON）保证了每一步控制时间的精确。当反吹信号触发1＃提升阀双稳态触发器（RS）时，1＃提升阀动作，同时1＃、2＃提升阀间隔21秒定时器和4秒后反吹定时器开始计时，4秒钟后启动反吹触发器反吹0.5秒后复位，21秒后复位1＃提升阀触发器（RS）触发2＃提升阀触发器（RS）……依次循环工作。
3.3、中断程序，采用PLC内部程序联锁停止反吹，主要作用是防止卷龙故障后灰斗集尘过多阻塞卷龙。
4、总结
     以上技术改进，经过多次S7-200PLC控制系统现场实际运行表明，能够彻底消除现场原使用脉冲控制仪所带来的故障，为系统的可靠运行提供了保障。西门子S7-200小型PLC是一种性能优越的PLC系统，S7－200的编程软件指令丰富、简单易学，不仅菜单及信息全部中文提示，也可以用中文进行注译。该软件可用于程序输入、编辑、注译、打印，以及运行调试，故障诊断等，即可以在联机情况下直接在PLC中进行编程和在线监测。S7－200系列模块功能强大，配置灵活，在小型工业控制方面有着广阔的应用天地，应为小型控制系统的首选设备。