1、无锡职业技术学院系别（部、分院） 自动控制技术系 班 级 自动化 21091 课 题 名 称 活性炭除臭系统设计 指 导 教 师 职 称 2013 年 3 月 20 日目 录毕业设计调研报告2摘要6引言71 活性炭除臭系统的结构及工作过程81.1 活性炭除臭系统的构成81.2 活性炭除臭系统的电气控制要求91.3 活性炭除臭系统的总体方案确定92 控制系统的硬件电路设计102.1 西门子 PLC 通讯的介绍102.2 PLC 选型及 I/O 表的分配142.3 PLC 外围电路的设计与硬件电路图 142.3.1 PLC 外围硬件电路图152.3.2 硬件电路主电路图及说明152.4 硬件电路的
2、接线要求183. 控制系统的软件设计193.1 软件设计思路193.2 程序流程图与梯形图及说明194 抗干扰的设计314.1 设备选型314.2 综合抗干扰设计315软硬件系统的调试336 附录337. 毕业设计总结358参考文献36摘 要我国大部分钢铁厂面临着加强控制 H2S 和 NH3 排放问题。在各种烟气治理方法中,活性炭吸附法是唯一一种能脱除烟气中每一种杂质的方法,其中包括 SO2、氮氧化物、烟尘粒子、汞、二恶英、呋喃、重金属、挥发分有机物及其他微量元素。发展此类烟气脱硫脱氮技术,有效控制我国燃煤 H2S 和 NH3 排放,对于国民经济的可持续性发展意义重大。基于电力电子技术的发展，
3、PLC、变频器、触摸屏、硫化氢氨气在线监测仪等、防火阀技术的综合应用，设计并制风量活性炭除臭系统。以西门子 200 为控制器、昆仑通态触摸屏为人机界面实现了风量活性炭除臭系统的自动化控制。实践证明：系统操作方便、可靠性高。关键词：活性炭除臭；PLC；变频器；触摸屏、防火阀引言随着我国经济的快速发展 ,工业化和城市化突飞猛进，环境问题日益严重。我国的空气污染仍以煤烟型为主,主要污染物是二氧化硫和烟尘. 据统计，1990年全国煤炭消耗量 10.52 亿吨，到 1995 年煤炭消耗量增至 12.8 亿吨，二氧化硫排放量达 2232 万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。1997 年，二氧化硫排放总量为
4、2346 万吨，比 1995 年增加 114 万吨，烟尘排放总量为 1873 万吨，比1995 年减少 111 万吨。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。伴随着经济的高速发展仍在不停的快速增长着。基于电力电子技术的发展，PLC、变频器、触摸屏、硫化氢氨气在线监测仪等、防火阀技术的综合应用，设计并制风量活性炭除臭系统。以西门子200为控制器、昆仑通态触摸屏为人机界面实现了风量活性炭除臭系统的自动化控制。实践证明：系统操作方便、可靠性高。采用可编程控制器PLC控制的系统优势有，1.可靠性高，活性炭除臭系统以 PLC控制器为核心，系统
5、具备高可靠性和强抗干扰性等特点，对环境要求不高,适用于恶劣环境中工作。2.配置灵活，PLC在组态系统时具有极大的灵活性，具有极强的处理能力，以及大的I/O容量。当现场控制要求发生变化时，只需改变程序即可，因此能灵活方便地进行系统配置，组成不同规模、不同功能的控制系统，即可控制一台单机，又可控制一条生产线；既可现场控制，又可远程控制。3.设备扩展性强，PLC有很强的组网和扩展能力，今后可以很方便添加新设备和皮带控制。从而避免了以前上一套设备需更换一套控制设备的弊端，节省了大量人力和财力。4.维护方便，模块连接采用插拔式接线端子排，更换、维护非常方便。1活性炭除臭系统的结构及工作过程1.1 活性炭
6、除臭系统的构成活性炭除臭系统是由十万风量活性炭除臭系统及两千风量活性炭除臭系统两部分组成：十万风量活性炭除臭系统控制点明细名称 数量 功率 备注除臭风机 1 110KW 380V消防排烟风机 1 22KW280排烟防火阀 1DC24V+-10%，0.7A+-10%微动开关接点容量AC380V3A70电动防火阀 1DC24V+-10%，0.7A+-10%微动开关接点容量AC380V3A硫化氢在线监测仪 2 220V 电源 探测感应器和显示仪氨气在线监测仪 2 220V 电源 探测感应器和显示仪两千风量活性炭除臭系统控制点明细名称 数量 功率 备注除臭风机 1 4kw 380V电动阀门 2DC24
7、V+-10%，0.7A+-10%微动开关接点容量AC380V3A臭氧发生器 1 2KW硫化氢在线监测仪 2 220V 电源 探测感应器和显示仪氨气在线监测仪 2 220V 电源 探测感应器和显示仪1.1.1 防火阀认识电动防火阀 安装在通风、空气调节系统的送、回风管道上，平时呈开启状态，火灾时当管道内烟气温度达到 70 度时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火的作用。 （1）阀门平时处于常开状态，当气流温度达到 70时，温感器动作，阀门关闭；（2）可通过 DC24V 电源使阀门关闭；（3）手动关闭或手动复位；（4）090范围内手动调节叶片开启度；（调节型）（5）输出阀门
8、关闭信号，可与其它防火设备联锁。 优点： 1）漏风量低，气密性能好. 2）电动开启消耗电流小. 3）防腐性能强，使用寿命长。 4）执行机构驱动灵活。反馈、联锁信号准确。 主要功能、特点 1）输入 DC24V 电信号、电磁铁动作、阀门迅速开启。 2）手动关闭，手动复位开启。 3）可输出阀门开关闭信号及联锁控制信号。防火阀是安装在中央空调送、排风或着单纯的室内送、排风管道上的，室内起火后防火阀的易熔杆在达到 70时熔断，防火阀关闭，主要作用是为了一间房间起火后不让火源和烟通过管道串通到别的房间去。排烟防火阀的安装在排烟管道上的，排烟防火阀平时关闭，房间起火后排烟风机启动，同时排烟防火阀打开，对起火
9、房间排烟，以达到人员能够及时逃脱时不受烟的伤害，火势过大时，火苗会通过排风口进入排烟管道，此时排烟防火阀上的 280易熔杆熔断，排烟防火阀关闭，同时给出信号排烟风机关闭。防火阀关闭，主要作用是为了一间房间起火后不让火源和烟通过管道串通到别的房间去。排烟防火阀的安装在排烟管道上的，排烟防火阀平时关闭，房间起火后排烟风机启动，同时排烟防火阀打开，对起火房间排烟，以达到人员能够及时逃脱时不受烟的伤害，火势过大时，火苗会通过排风口进入排烟管道，此时排烟防火阀上的 280易熔杆熔断，排烟防火阀关闭，同时给出信号排烟风机关闭。1.2 活性炭除臭系统的电气控制要求要求在两台西门子 200 之间，用通讯的方式
10、使两台 PLC 控制柜的操作可以在一块昆仑通态的触摸屏上实现控制别且监控。其中十万风量活性炭除臭系统控制要求如下：1.2.1 十万风量活性炭除臭控制系统控制要求1.2.11 就地控制箱控制十万风量活性炭除臭设备的开/关/暂停（箱子上带有开、关、停的指示灯及各个故障指示灯） 。1.2.12 除臭设备总柜带有转换开关（自动/手动） 。转换开关在自动档上：控制系统按设定的程序自动运行。转换开关在手动挡上：1 个就地控制箱控制对应的十万风量活性炭除臭设备的开、关、暂停。监控总柜并配置 1 个总的中央控制室远程监测的信号接口。1.2.13 连锁：所有电器都有反馈信号到 PLC.1）除臭设备在垃圾电厂进行
11、检修时运行。一般情况下，70电动防火阀和280电动防火阀都为常闭状态。当检修时，70电动防火阀开启，除臭风机启动，进风口和出风口两套硫化氢和氨气在线监测仪启动。此时 280电动排烟防火阀和消防排烟风机为关闭状态。70电动防火阀和 280电动排烟防火阀的开关都能远程控制。2）当电厂没有进行检修，除臭设备处于停止状态。此时垃圾池内发生火灾，280电动排烟防火阀开启，消防排烟风机启动。当 280电动排烟防火阀熔断，消防排烟风机关闭。 （备注：当手动火灾报警时，远程控制室能关闭 280电动排烟防火阀）3）当电厂进行检修，除臭设备在运行状态。此时垃圾池内发生火灾，70电动防火阀关闭，风机停止。280电动
12、排烟防火阀开启，消防排烟风机启动。当 280电动排烟防火阀熔断，消防排烟风机关闭。 （备注：当手动火灾报警时，远程控制室能关闭 280电动排烟防火阀）1.2.2 两千风量活性炭除臭系统控制要求1.2.21 就地控制箱控制两千风量活性炭设备的开/关暂停（箱子上带有开、关、停的指示灯及各个故障指示）1.2.22 除臭设备总柜带有转换开关（自动/手动） 。转换开关在自动档上：控制系统按设定的程序自动运行。转换开关在手动挡上：1 个就地控制箱控制对应的十万风量活性炭除臭设备的开、关、暂停。监控总柜并配置 1 个总的中央控制室远程监测的信号接口。1.2.23 连锁所有电器信号反馈到 PLC。1）除臭设备
13、为常开状态，除臭停止时，电动阀门关闭。当除臭设备启动，进风口和出风口电动阀门开启，除臭风机启动。2）当除臭设备活性炭吸附饱和，出风口硫化氢氨气在线监测仪检测到出口臭气浓度偏高，根据检测仪上的数据，手动开启臭氧发生器，对饱和活性炭进行再生，根据监测仪上的数据，手动关闭臭氧发生器。1.3 活性炭除臭系统的总体方案确定活性炭除臭系统控制可采用 PLC 控制与传统采用继电器控制两种控制方法，两种控制方法的比较如下：1) 方式：继电器的控制是采用硬件接线实现的，是利用继电器机械触点的串联或并联及延时继电器的滞后动作等组合形成控制逻辑，只能完成既定的逻辑控制。PLC采用存储逻辑，其控制逻辑是以程序方式存储
14、在内存中，要改变控制逻辑，只需改变程序即可，称软接线。2) 速度：继电器控制逻辑是依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低，毫秒级，机械触点有抖动现象。PLC是由程序指令控制半导体电路来实现控制，速度快，微秒级，严格同步，无抖动。3) 控制：继电器控制系统是靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，而时间继电器定时精度不高，受环境影响大，调整时间困难。PLC用半导体集成电路作定时器，时钟脉冲由晶体振荡器产生，精度高，调整时间方便，不受环境影响。通过对两种控制方式的比较，PLC控制方式控制效果比较好，可实现皮带运输机的自动化；而采用继电器控制方式，这种控制方式还停留在人工操作，效果也就不是很明显。为此采
15、用PLC控制皮带运输机是一个很好的选择。而PLC控制方式又分集中控制和分散控制两块。集中控制就是一台多个I/O点PLC控制多台设备，实行的是一对多的控制方式；分散控制是多台PLC，而每台的PLC的I/O点相对来说就比较少，实现的是多对多的控制方式。两者的优缺点比较如下表1：表1 方案比较方案 优点 缺点一 控制集中、紧凑、易于安装、占地少、费用少。 一旦故障影响全装置、运行时难于维护。二 控制分散、互不影响、便于维护。占地较大、费用略高。考虑到控制成本，占地等综合因数还是采用 PLC 集中控制方式较为合理。结合 PLC 控制与集中控制，本篇论文对活性炭除臭系统就采用 PLC 集中控制方案。2控
16、制系统的硬件电路设计2.1 西门子 PLC 通讯的介绍2.1.1 配置如下：2.1.21STEP7 V4.0 新建工程（此处为主站）2.1.22 使用编程电缆为 A，B 机进行时 PLC 地址吗，波特率进行设置，现在为主站（A 机）的地址设置为 1，波特率使用 9.600,从站（B 机）地址为 2.波特率 9.600（主从的波特率要一致，而且设置越高越好） 。打开编程软件，单机软件左边系统快（如图 1-3 处） ，分别设置端口 0 1 处的地址，设置完成后点击确认保存，如下图2.1.23 点击图 1 中的 1 处-2 处，出现下图2.1.24 在上图中需要配置几项网络读写操作，本例程为 2 个
17、 PLC 并根据项目要求（I/O 口分配） ，只需要 2 项即可即主写从，从写主。2.1.25 点击下一步，出现下图图中 1 处，可以改变的主站对从站的读写命令，2 处为下一项操作（也是为改变的读写命令）2.1.26 处为存储地址，在本例中，第 1 项为主站对从站的写入命令，存储地址为主站 VB1000 对从站的 VB1000第 2 项为从站对主站的写入命令，存储地址为主站 VB1020 对从站的VB1020.在例程中可以看到。此处不在一一图示2.1.27 操作完成后，点击下一步出现下图2.1.28 这里点击建议地址，程序会自动建议一个大小适合并且未使用的V 存储区地址范围2.1.29 单机下一步全部配置完成，向导将为所选的配置生成项目组件，修改或确认图中个栏目后，点击完成。配置结束
