西门子模块6ES7223-1BM22-0XA8技术数据
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1 引言
随着国民环保意识的增强，国家对粉尘颗粒排放标准的要求越来越高，迫切要求采用除尘效率较高的高压静电除尘技术来解决空气污染。静电除尘设备是利用高压电场使电场内的气体游离，当游离的正负离子与烟尘碰撞时，就附着在烟尘上使粉尘变成有不同极性的带电体。在电场的作用下向电极移动，后吸附在电极上，这就使烟尘净化了，为了收集尘埃，电极上方安装有振打电机，对电机进行定时振打，这些振打电机和振打机械就构成了静电除尘系统。本文就某冶炼厂火炼锌设备的烟气除尘设备的改造，谈谈PLC的应用。
2 控制要求
火炼锌作为一种冶炼锌的技术已在水口山应用了几十年了。但是在烟气排放中产生大量的灰尘，严重影响了周围的环境，造成社会产业关系紧张。为了解决污染问题,采用了高压静电除尘系统。该设备是一套75kV的三电场除尘设备，图1为该装置的示意图。引风机迫使烟气进入高压电场，净化后由裤衩烟道排出。图中M1、M3、M5是三个阳级振打电机，M2、M4、M6是三个阴极振打电机，M7、M8是控制两个阀门电机。
图1 75kV三电场除尘装置示意图
2.1 振打或者抖动顺控
振打或者抖动顺控动作是除尘过滤装置的基本控制动作。振打电机带动振锤周期性敲打阳极、阴极的极板板线。使吸附在其上的粉尘清除到灰斗中加以回收利用，为了取得较好的振打效果，对振打控制系统的要求如下:
(1) 同一电场中阳极-阴极振打不能同时进行。
(2) 同一时间内,前后电场的阳极(或阴极)振打不能同时工作。
(3) 为防止M5、M6振打时,下落的粉尘被0.97m/s的烟气带出电场。M5和M7、M6和M8之间有一定的联系，M5振打时，M7同时关闭阀门YM1，M5振打完毕后延时1.5min打开阀门YM1;同理M6 振打时，M8同时关闭YM2，M6振打完毕后延时1.5min打开阀门YM2。
2.2 振打电机的振打优化振打时序分析设计
(1) 电场的阳极电机M1:打5min，停5min，循环;电场的阴极电机M2:停5min，打5min，循环。
(2) 第二电场的阳极电机M3:先停5min，打5min，停15min循环;第二电场的阴极电机M4，先打5min，停15min，打5min，循环。
(3) 第三电场的阳极电机M5:先打5min，停25min，打5min，循环;第三电场的阴极电机M6:先停5min，打5min，停25min，循环。各电机振打时序如图2所示:
图2 电机振打时序图
3 PLC硬件设计
选用了日本三菱公司的FXN-32MR的PLC。根据上述振打的控制要求，可以方便得出PLC的I/O口分配如图3所示。
4 程序设计
为了提高系统可靠性、调试方便及便于控制功能的扩充，控制程序采用摸块设计法，整体控制梯形图如图4所示。按功能分为:电场M1、M2振打程序模块，第二电场M3、M4振打程序模块;第三电场M5、M6振打程序模块;YM1、YM2控制模块。如果按照图2的时序图，每一个电机振打都采用定时器来控制的话，则由于定时器之间的时间误差累计, 很难保证各个电机始终满足优化振打逻辑关系。为此，对电场的振打时序用定时器来完成。第二、第三电场的振打时序用计数器来完成，各电场电机之间振打关系的互锁可以通过软件编程实现(文中省略)，同时也可以通过硬件来实现。从而可始终保证各电机之间优化振打逻辑关系。
图3 PLC的I/O口分配
图4 整体控制梯形图
4.1 电场M1、M2振打程序的设计
在图5中，电机M1的次振打是由启动按钮SB1按下后立即起动，5min后就停止。第二次以及后面的循环就靠Y1的下降沿触发(即M2开始停止时)。而电机M2的振打触发是由Y0的下降沿触发，这就构成了循环。设计的程序如图5所示。
图5 电场M1、M2振打程序
4.2 第二电场M3、M4振打程序的设计
根据振打时序图，第二电场电机M3振打触发及振打时间和电机M2相同，只不过振打与振打间停止时间长，电机M3次振打与电机M2相同。因而为了使定时精度提高，用控制电机M2振打M102来作为记数器的记数脉冲。电机M4控制程序照此类推，设计控制程序如图6所示:
图6 第二电场M3、M4振打程序
4.3 第三电场M5、M6振打程序的设计
根据振打时序图，第三电场电机M5振打和以后的触发及振打时间和电机M1相同，只不过振打与振打间停止时间长，为了提高控制精度，由控制电机M1振打的辅助继电器M100来作为计数脉冲。M6的控制程序类推。设计控制程序如图7所示。
图7 第二电场M5、M6振打程序
4.4 电磁阀YM1、YM2控制程序的设计
电机M5开始振打时关闭电磁阀YM1，因而YM1关的启动信号和M5振打相同，都是输出电器Y04。YM1是在M5振打完毕后，延时1.5min才打开。电磁阀YM2的控制程序照此类推，设计控制程序如图8所示。
图8 YM1、YM2控制程序
5 结束语
本设备在水口山有色金属有限公司运行了2年多的情况表明:PLC对静电除尘的控制效果好，改变了过去那种灰蒙蒙的天空。使周围居民的生活环境得到了改善。可靠性强,控制精度高，而且每年回收的尘埃，通过冶炼，价值在20万元左右，因而静电除尘设备值得推广应用。
