1、1基于 PLC 和触摸屏的静电水膜除尘系统设计何竹青 黄石红/ 东南大学 摘要：将 PLC 和触摸屏相结合，对静电水膜除尘系统进行了设计，实现了除尘系统的自动控制。关键词：静电水膜；除尘；PLC；触摸屏中图分类号：TM925.31 文献标识码：B文章编号：1006-8155（2008）02-0051-03Design of Electrostatic Water Membrane Dedusting System Based on PLC and Touching ScreenAbstract: The design of electrostatic water membrane dedust
2、ing system is realized based on PLC and touching screen. The auto-control of dedusting system is also realized. Key words: electrostatic water membrane; dedusting; PLC; touching screen0 引言据资料显示，1995 年全国燃煤排放的烟尘总量为 1478 万吨，其中火电厂和工业锅炉排放量占 70%以上。在火电厂排放中，地方电厂基本上使用的是低效除尘器，吨煤排放烟尘是国家电厂的 510 倍，其排放量占到电厂总排放量的
3、65%，由上面的统计数字可以看到，我国烟尘排放现状是不容乐观的。因此，减少烟尘的排放量及对烟尘的处理，降低烟尘排放量具有现实的意义。随着技术的发展，采用机电结合的方法，实现对除尘系统进行自动化控制达到提高除尘效率是必要的。采用 PLC（可编程逻辑控制器）控制，其逻辑简单直观，电气性能良好，功能组合便捷，可靠性高，维护方便并且可以直接对数字量和模拟量进行控制和驱动，在工业控制领域得到广泛应用 1。本文基于以上现实工程背景，设计了静电水膜除尘技术实验装置，利用可编程控制器（PLC）实现数据运算、比较、计数、定时、顺序动作、报警等功能。利用触摸屏对系统进行操作、控制、状态显示等人机交互功能，实现了系
4、统除尘的要求。1 静电水膜除尘技术静电水膜除尘技术是静电除尘与旋风水膜除尘技术的有机结合，工艺过程如图 1 所示。高 压电 源控 制柜温 水 槽锅 炉锅 炉 出 渣 机除尘器除 尘 器 高 压 供 电 电 缆出 灰 水 槽循 环 水 池回水槽泵 1 泵 2温 水 槽 共 水 槽射 流 幕 供 水 管烟 气 入 口烟 气 出 口图 1 静电水膜除尘工艺流程图_收稿日期：2007-10-15 南京市 2100962除尘器筒体内加装一高压电晕电极，高电压电极与筒体内壁下流水膜构成对电极，水膜作为收尘极，当烟尘气流切向进入脉冲静电水膜除尘器后，形成在静电场作用下的螺旋上升气流。同时由于高电压电极产生负
5、电晕放电，高电压电极附近的气体被电离形成正离子和自由电子，正离子很快注入高压电晕电极，自由电子在电场作用下向筒壁水膜方向漂移，并被空气分子吸附形成负离子，烟尘中的尘粒，在自由电子负离子的作用下，依据电场荷电扩散荷电机理被荷上负电荷，这些荷负电荷的尘粒同时受到离心力和静电力的作用，迅速趋向壁筒方向，进而被水膜收集，从而使烟尘气流得到高效率的净化。静电水膜除尘技术优势在于：除尘效率最高、运行费用低、高科技含量大、设备投资少及适用范围广等。2 控制系统的设计与实现2.1 PLC 选型及总体方案以 PLC 为控制核心，选用三菱公司的 FX2N-48MR，输入点数为 24 点，输出点数 24 点，继电器
6、输出方式。温度控制选用了三菱公司的 FX2N-4AD 通用模拟量测量模块。开关量控制阀门、风机等设备的启停，模拟量实现实时烟气温度测量，采用触摸屏完成人机交互并进行实时状态显示和控制，总体框图见图 2。 电 磁 阀 、 水 泵 等 、 风 机 等 状 态 显 示温 度 传 感器 信 号 2- 4手 动控 制操 作触 摸 屏状态显示图 2 PLC 控制框图2.2 除尘工作过程及控制要求（1）初始状态控制柜处于停止状态；高压电源也没有接通；射流泵 1 和溢水泵 2 都闭合；烟气入口以及出口阀门关闭；引风机关闭。（2）启动操作按下启动开关后，要求按以下步骤自动工作： 运行控制柜，接通高压电源； 等待
7、 5s 后，同时打开射流泵 1 和溢水泵 2； 等待 5s 后，打开烟气入口阀门和烟气出口阀门，同时打开引风机，通入烟气。（3）停止操作当烟气流停止，烟气进口阀门处的温度传感器相应触电闭合。此时，报警铃鸣叫；同时，射流泵 1、溢水泵 2 以及引风机都关闭；高压电源断开。2.3 软件设计软件设计流程图如图 3 所示，采用步进顺控状态转移图设计方法，由状态和状态转移条件及转移方向构成设计流程图。步进顺控的编程过程，就是设计状态转移图的过程，设计思想：将一个复杂的控制过程分解为若干个工作状态，搞清楚各状态的工作细节（即各状态的功能、转移条件和转移方向） ，依据总的控制顺序要求，将这些状态联系起来，就
8、形成了状态转移图 2-3。3图 3 PLC 控制流程图2.4 触摸屏画面设计触摸屏画面设计包括初始画面和运行主画面，点击初始画面上任何一处将进入主画面，使用 EB500 作为编辑软件，图 4 是主画面，为除尘的整个工艺流程，设置了 3 个控制按钮和温度显示以及状态显示。触摸屏通过 RS485 接口与 PLC 相连，它将所有的操作键和显示集于一体，很方便地对系统进行操作。采用台湾威伦 MT506MV 触摸屏，通过 EB500 软件提供的多种控制器件库、图形控件、功能控件，可方便地对显示和操作进行设计和修改。图 4 触摸屏显示画面5 动画设计在程序设计中，各个设备的工作状态及工作过程，触摸屏上实时
9、动态显示可以通过在EB500 软件中，给需要动作的元件设定一个指定的寄存器，然后在程序中采用循环语句来实现动画效果。如水流的流动，可以在 EB500 软件中赋予寄存器值 D14，然后在程序中让4D14 在 0200 之间循环，从而实现了水流流动的动画效果。图 5 PLC 设计触摸屏上棒图之一动画流程图3 FX2N-4AD 温度控制模块设计进烟口的温度，采用 Pt100 热电阻进行测量和控制，如直接采用 FX2N-4AD 模块来实现对温度进行控制，由于测量温度所用的传感器 PT100 输出很小，必然带来很大的测量误差，所以传感器是不能直接接入 FX2N-4AD 模块的。解决的方法有两种：一是直接
10、购买三菱的温度测量模块;另外就是自行设计传感器信号调理电路，解决传感器直接接入三菱 PLC 通用AD 模块的问题。所设计的温度传感器预处理电路，见图 6。通过电桥将 Pt100 随温度变化的电阻值变化转换成电压的变化，由运算放大器 LM358 组成的差分放大器再把此电压的变化输送到A/D 模块，PLC 读取其值与所设定值作比较，当大于设定值时，电磁阀关闭，停止进烟。图 6 温度转换为电压电路图4 结束语本文研究设计了静电水膜除尘系统的PLC自动控制，通过 PLC和触摸屏简化了现场操作，提高了控制程序和人机界面的灵活性，并提供了温度保护功能，使系统性能更加安全可靠。静电水膜除尘器采用的技术先进，结构设计合理、运行可靠、造价低廉，为我国中小发电机组水膜除尘器提供了经济、实用、有效的改造途径。参 考 文 献1 吴明亮. 可编程控制器实训教程M. 化学工业出版社, 2005. 82 阮友德. 电器控制与 PLC 实训教程M. 人民邮电出版社,2006. 3 孙振强. 可编程控制器原理及应用教程M. 清华大学出版社,2005.
