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摘要：PLC具有可靠性好、抗干扰能力强、环境适应性和实时性好、编程方便、简单易学等优点。对解决布袋除尘器的清灰等问题,PLC能达到理想的控制效果。但当布袋脏时，必须对布袋进行反吹清灰，以减小损耗。本文对布袋除尘器及PLC进行了详细的介绍，分析了WINCC组成的清灰控制系统的设计与应用。
关键词：PLC；布袋除尘；脉冲阀
PLC在除尘系统中的使用越来越广泛,它的使用使除尘器的运行与管理上了一个新的台阶,减少了操作人员的频繁操作,减轻了工作量,并且节约能源,使除尘系统长期稳定、高效的运行，创造了良好的社会效益和经济效益，将有更为广阔的应用前景。
一、PLC简介
1、PLC硬件组成。PLC的基本组成部分包括:中央处理单元(CPU)、内存扩展、电源、输入输出单元、通信接口、智能输入输出和扩展接口,还有编程器、过程控制站、打印机等外部设备。CPU是PLC的中枢神经,它的作用是通过数据总线、地址总线、控制总线及辅助电路连接存储器,接口及I/O单元,诊断PLC的硬件状态,借助编程器接受键入的用户程序和数据,读取解释并执行用户程序等。存储器用于存储程序和数据,它包括系统程序存储器和用户系统程序存储器。输入输出单元是PLC与现场I/O设备或其它外部设备之间的连接部件。编程器是PLC最常见的外部设备,也是PLC中唯一不需要通过功能模块而直接与总线相连接的外设,它通过主机上的编程器接口直接与主机相连。
2、PLC软件系统与编程语言。1）软件系统。软件包括系统程序和用户程序。系统程序是PLC赖以工作的基础,采用汇编语言编写,固化在ROM型系统程序存储器中,不需要用户干预。系统程序又分为系统监控程序和解释程序。系统监控程序用于监控PLC工作,而解释程序用于把用户的程序解释为微处理器能够执行的程序。用户程序是用户为完成某一特定的控制任务而利用PLC的编程语言编制的程序,它通过编程器输入到PLC用户程序存储器中。2）编程语言。各个型号的PLC都有自身的编程语言。通常使用的有梯形图、语句表、逻辑符号图、顺序功能图及高级编程语言等,这其中又以前两者使用较多。梯形图语言是类似于继电器控制线路图的一种编程语言。它是面向控制过程,直观易懂,是PLC编程语言中应用最多的一种语言。语句表是一种与汇编语言类似的助记符编程语言。顺序功能图是一种用功能表图来描述程序的编程语言,它能将一个复杂的控制系统分解为若干子系统,从功能入手,使系统的操作具有明确的含义,便于设计人员和操作人员的沟通,便于程序分工设计和检查调试。
3、工作过程。PLC采用循环扫描的工作方式,每次扫描用户程序前都先执行故障自诊断程序,同时扫描用户程序前,也要检查是否有与编程器、计算机等的通信请求,有则进行相应处理。PLC的工作过程一般分为三个主要阶段:1)输入采样阶段,PLC以扫描方式按一定顺序将所有输入端的状态读入输入状态寄存器中。在该阶段,采样结果的内容不会改变,并且这个采样结果将在下一个阶段PLC执行程序时被使用;2)程序执行阶段,PLC按顺序对程序进行扫描,一般按从上到下,从左到右的顺序。并对输入和原输出状态进行处理,然后将输出结果送到输出状态寄存器中,但这个结果在整个程序未执行完毕前不会送到输出口上;3)驱动设备阶段,执行完所有的用户程序后,PLC将输出状态寄存器中的所有状态通过输出部件转换成被控设备所能接受的电压或电流信号,以驱动被控设备。上述三个阶段的工作过程被称为一个扫描周期。
二、布袋除尘器工艺简介
布袋除尘器广泛应用于建材、冶金、化工等行业。其用途是过滤除尘，含尘煤气流通过布袋时，灰尘被留在纤维体上，而气体通过布袋不断地流动。其主要构成设备有箱体、布袋、清灰设备及反吹设备等。在布袋除尘器的工作过程中，当布袋清洁时，起截留作用的主要是纤维体，随着纤维体上灰尘的不断增加，部分灰尘嵌入到纤维体内，在布袋表面形成一层灰层，而这时煤气流中的灰尘被截留主要是靠灰尘层来完成。所以，布袋清洁时，除尘效率低，阻损小，当布袋脏时，除尘效率高，但阻损也高。因此，当煤气流通过布袋除尘器的压力降到规定值时，需进行反吹清灰，以降低煤气流的压力降。除尘器的清灰过程大多是先切断该箱体的净气出口风道，使该箱体的布袋处于无气流通过的状态，然后开启脉冲阀用氮气进行脉冲喷吹清灰，设置好脉冲阀工作的时间以保证在喷吹后从滤袋上剥离的粉尘沉降到灰斗，避免粉尘在脱离滤袋表面后又随气流附着到相邻滤袋表面的现象，使滤袋清灰更彻底。
三、WINCC控制功能说明
布袋除尘系统所要完成的核心工作过程包括以下三方面：清灰系统，除尘器本体卸、输灰系统和储灰仓卸灰系统。
1、清灰系统。该系统包括6个灰室，每个灰室有1个提升阀和16个脉冲阀。该系统只有1个现场远程转换开关。选择现场时，所有设备PLC均不可控制，只有选择为远程位时，6个提升阀和96个脉冲阀互连动作。提升阀可单独控制，而脉冲阀只能通过PLC联动控制启动。除尘器清灰程序启动有自动控制(压差、时间)与手动控制两种。在自动状态下，以压差信号(差压值可调)和时间值(清灰间隔时间可调)两者之中任选其一启停清灰程序。启动清灰程序时，遵循逐个箱体室(本除尘器共分6个室，每室16个脉冲阀)依次进行清灰的原则。
2、除尘器本体卸、输灰系统。此系统包括6个灰斗、1个出灰刮板机、1个集合刮板机及1个斗提机。其中每个灰斗有1个仓壁振动器和1个星型卸灰阀。除尘器本体的卸、输灰程序启停有集中控制(料位、时间)与手动控制两种，一般以料位为主。在集控状态下，以高料位信号和设定时间值两者之中任选其一开启卸、输灰程序。启动、停止时须遵循以下条件：在启动卸、输灰系统时，卸、输灰设备之间应相互联锁，即从输灰终端(斗式提升机)向上一级设备(依次分别为集合刮板机、出灰刮板机、灰斗下星型卸灰阀)依次启动，当灰斗下星型卸灰阀启动一定的时间后，该灰斗上的仓壁振动器开启到一定的时间后停止；停止卸、输灰系统时，即从最上端星型卸灰阀关起，往终端(斗式提升机)依次关闭。
3、储灰仓卸灰系统。储灰仓上的卸灰程序启停为手动控制(手动启停星型卸灰阀)。当储灰仓上的高料位发出报警信号(报警装置设在除尘控制室)，则应到现场进行储灰仓的卸灰，直至储灰仓上的低料位发出信号，卸灰停止。
四、系统调试与应用
在系统投运前，首先对各类阀门，如上、下离线碟阀、脉冲阀等进行调试，先手动，后自动，确保各机械部件无松动、无卡死现象，轻松灵活，密封性好。再对PLC控制装置模拟空载运行试验，按定时自动控制方式对各箱体全过程清灰，确保定时准确，各元件动作无误，被控阀门按要求启闭。最后进行空载运行，工艺设备正常投入，PLC控制装置亦正式投入运行，按自动方式控制，监视记录运行参数。当检测到某箱体压差小于设定值时，则单独对该箱体清灰一次。由于采用氮气脉冲反吹清灰，属于高能清灰技术，压力为0．15～0．2MPa，反吹时间0．3s，由于反吹时间短，压力大，氮气气流呈高速运动，使布袋充分抖动，将网眼内粉尘迅速、有效地清落而恢复布袋的透气性。
五、结语
经实践证明，本清灰控制系统投入运行后，机组运行可靠，清灰效果好，烟尘排放达到预期效果，由于系统结构较为简单，使设备故障率也大为降低。由于反吹时间短，极大地减少布袋磨擦，延长了布袋的使用寿命。
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