基于PLC工业含尘气体处理及循环利用自动控制系统设计.pdf

第 7期 2 0 1 0年 7月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c hi n e r y De s i g n＆Ma n u f a c t u r e 21 3 文章编号 1 0 01 3 9 9 7 2 0 1 0 0 7 ～ 0 2 1 3 - 0 2 基 于 P L C工业含 尘气体处理及循 环利 用 自动控制 系统设计 王 琬 周俊鸿 姜军剑 张 敏 陈 峰 唐重元 贵州大学 化学与化工学院 ， 贵阳 5 5 0 0 0 3 贵州大学 机械工程学院 ， 贵阳 5 5 0 0 0 3 De s i g n o f au t o ma t i c a l l y c o n t r ol l e d s y s t e m b a s e d o n PL C i n t h e u s e e x i s t i n g f i l t e r d e v i c e f or t h e f l u i d t r a n s f e r a n d a e r o d y n a mi c p r i n c i p l e s WA N G Wa n ， Z H O U J u n - h o n g 2 , J I A N G J u n - j i a n 1 , Z H A NG Mi n ， C H E N F e n g 1 , T A N G Z h o n g - y u a n Gu i z h o n Un i v e r s i t y C h e mi s t r y a n d I n s t i t u t e o f Ch e mi c a l T e c h n o l o g y ， Gu i y a n g 5 5 0 0 0 3 ， C h i n a 。 G u i z h o u U n i v e r s i t y Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， G u i y a n g 5 5 0 0 0 3 ， C h i n a 【 摘要】 从自 动化控制技术的角 度出发， 在现有的过滤式除尘设备上， 利用流体输送及空气动力学 ； 的原理，建立一个基于P L C的自 动化控制系统使除尘器的反吹以及耗费人力的清灰过程实现自 动化， 从 而使整个除尘过程完全避免了工人与粉尘积灰接触的可能性， 改善了工作环境， 避免了粉尘的二次污染， 保护环境， 节约了企业成本。 关键词 反吹； 自动控制系统； 清灰； 气力输送； P L C 可编程序逻辑控制器 【 A b s t r a c t 】 B a s e d o n a u t o m a t i o n a n d c o n tr o l t e c h n o l o g y ， t h i s 如 s b u i l d s a P L C - b as e d a u t o m at i c a l ly 一； c o n t r o l l e d s y s t e m i n t h e e x i s t i n g fih e r d e v i c e i n t h e u s e o f flu i d t r a n s f e r a n d a e r o d y n a m i c p r i n c ip l e s ， a n d i t w i l l i ma k e t h e ant i - - d r a u g h t a n dd e ash i n g p r o c e s s r e a l i z e an a u t o m a t i o n S O t h a t w h o l e p r o g r e s s c o m p l e t e a v o i d s t h e ；p o s s i b i l i t y t h a t t h e w o r k e r c a n b e i n c o n t a c t w it h d u s L T h u s i t w i l l i m p r o v e t h e w o r k i n g e n v i r o n m e n t ， avo i d ● ● s e c o n d a r y p o l l u t io n ,p r o t e c t in g e n v i r o n m e n t a z td s a v e t h e c o s t o f b usi n e s s t o c r e at e n e w e c o n o m i c b e n efi t s ． Ke y wo r d s An t i - d r a u g h t ； Au t o ma t i c a l l y- c o n t r o l l e d s y s t e m； D e a s h i n g ； P n e u ma t i c c o n v e y i n g s y s t e m； P L C p r o g r a m ma b l e l o g i c a l c o n t r o l l e r ； ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ●⋯●⋯●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯●⋯ ●⋯ ●⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯ ● ⋯- ● ⋯ ● ⋯ ■ ⋯ ● 中图分类号 T H1 6 文献标识码 A 1日 U吾 目前对粉尘的处理一般采用干排和水冲方式。 水 冲除灰不仅 消耗大量的资金， 且增加了水资源的污染； 进行干排， 就会产生操 作人员劳动强度大 ， 除灰效率低下 ， 且易造成二次污染的问题ll1 ， 因此 ， 设计新的粉尘收集与除灰的一体化系统 己成燃眉之急 。在 实际生产中， 应用气力输送技术己经成为最大限度实现粉尘资源 化的一项重要的基础性工作，而设计合理可靠的控制系统是保证 气力输送技术的关键， 对环境保护、 废物利用等有重大意义。 设计 针对 “ 洁净煤 技术 ” 中“ 后部处理 ” 中的过滤式 除尘器 ， 设计一套 P L C自 动控制系统， 实现粉煤灰的自动输送， 降低人工操作的比重。 2设计方案 2 ． 1设计思路 设计 的系统组成 ， 如图 1 所示。 图 1反吹～ 清灰 自动控制系统 的组成 -2来稿 日期 2 0 0 9 0 9 2 0 2 _ 2系统流程 系统流程图 ， 如图 2 所示 。 图 2系统流程 图 1 ． 空压机 2 、 3 ．后冷却器 4 、 5 ．储气罐 6 ． 助吹阀 7 ．进气阀 8 ． 仓泵 9 _ 出料阀 1 O ． 灰储罐 1 1 ．卸灰阀 1 2 ． 电气三通 l 3 ．过滤式除尘器 l 4 ． 压差计 l 5 ． 出口电磁阀 l 6 ． 反吹电磁阀 1 7 ． P L C控制器 2 ． 2 ． 1反 吹控制 在气体过滤处设置压差计。过滤管正常工作时， 压差计的值 应在较／ J 范围内波动。当过滤管上附着的粉尘达到一定量时， 排 出的清洁气体流量下降， 压力减小， 压差值增大。 该值超过调定值 时， 控制元件根据逻辑式判定而发出指令， 执行元件反吹电磁阀 打开， 反吹气体进入除尘器内， 开始反吹， 当压差值恢复正常后 ， 低电平 ， 关闭电磁阀， 含尘气体进入过滤组件， 实现一个工作循 2 1 4 王 琬等 基于P L C工业含尘气体处理及循环利用自 动控制系 统设计 第7 期 环， 如图 3 所示 。 2 ． 2 ． 2清灰控制 流程 ， 如图 4 所示 。 图 3反吹的控制流程图 同 4清灰控制流程图 3 P L C控制 3 ． 1工作原理 P L C工作原理图， 如图 5所示 。 输 中 专 蓑 接 接 受 鑫 部 现 场 信 号 口 t 件 箨 - 一 电 源 部 件卜 输 lL f| 图 5 P L CT 作 原理 3 ． 2 P L C控制系统的设计 3 ． 2 ． 1 硬件 系统设 计 根据系统功能的需要 ，并对系统可靠性进行考虑 ，选 用双 P L C冗余控制方案， 即在 P L C 1 现故障情况下， 处于热备状态 的 P L C 2 能够及时切换到工作状态投入使用。本系统选用欧姆龙 C 2 0 0 H C P U 0 2 ， 自带电源 。输 入信号进入 P L C， 经过程序逻辑判 断后， 动作信号指向晶体管继电器， 然后执行动作。 系统中输入输 出逻辑对应关系参， 如图6 、 表 1 所示。 l／ 】 输m端 24 v 直流 l／ 】 输入端 图6 P L C线脚示意图 3 ． 2 ． 2 软件 系统设计 1 程控部分 定时程控除灰 P L C根据灰斗与仓泵上的料位计传输过来 的 灰粉位置信号 高 、 正常、 低 和仓泵底部的重力感应器传来的信 号 正常、 超重 采取相应 的处理措施。 高灰位排灰料位计指示灰粉位置高时， P L C根据中断请求 控制执行排灰程序。 大质量排灰 原理同上， 避免密度大的粉尘低灰位时料位计 无法检测而采用的重力感应器判断。 自动输灰 系统处于程控执行状态时， 由P L C对干除灰系统 进行 自动输灰控制。 远程操作 当系统处于远操状态， 操作人员可以在控制室进 行远手操控制 ， 如开进料阀、 启动空压机等。 表 1逻辑对应表 2 位机监控部分 上艺流程图 、 趋势图显示 上位机可以显示系统工艺流程 图 及对仓泵压力变化进行 l 小时、 8 小时、 1 2 小时、 2 4小时等不同 时段曲线跟踪显示等。 报警支示 当仓泵上方电接点压力表指示偏高时， 系统自动 发 警告声音 ， 发出警告信号。 统计管理功能及各类报表显示和打印 系统可以对历史记录 情况 当班人员操作记录 、 除灰次数 、 除灰时间、 压力曲线图等 进 行汇总、 打印。 生产过程事件及报警记录 系统可 以对生产过程中异常事件 进行跟踪及报警记录。 4参数的确定 4 ． 1纤维层压损微观分析法 微观分析法是先从单根纤维单一尘粒的受力分析人手， 再累 加以求总阻力的方法。对于低速过滤过程， 假定绕单根圆柱状纤 维的流动为粘性流是合理的， 由绕圆柱体粘性流的流函数， L a mb 和 D a v i e s 导出作用十单根纤维上的力为式 4 A P AP l △ 。[ 2 一 l n R e d ] 日 。 一c 。 。 ≈ l-“ s p 4 ． 2纤维层压损宏观分析法 宏观分析法是从膜层整体的角度出发， 而不是针对于单根纤 维和单一粒子的阻力大小。因为气体的流动可以看做层流态， 由 达西公式可知清净纤维 的阻力与滤层厚度和气流速度 的一次方 成正比， 如下列式子所示 A P I c H v 1 c 1 2 AP 2 C 2 C o v 2 t 3 C 2 I x ／ k z o p 1 - 4 式中． c I 、 一常数， 无量纲； 一粒子渗透系数； 。 气流速度； 一 气体动力粘度； H一纤维层厚度； C o _入口烟尘浓度。 第 7期 2 0 1 0年 7月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g nMa n u f a c t u r e 2 1 5 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 0 0 7 0 2 1 5 0 3 基 于 AD AMS的小直径铣 刀铣 削 方式的仿真研 究 淬硬钢斜 向切入 l 姜雪松 l 1 纪东伟 徐凯宏 杨立发 东北林业大学 ， 哈尔滨 1 5 0 0 4 0 广西大学， 南宁 5 3 0 0 0 4 中国船舶重工集团公司第 7 0 3研究所， 哈尔滨 1 5 0 0 3 6 Th e s i mu l a t i o n r e s e a r c h o f d i a g o n a I c u t s l n t o t h e wa y b a s e d o n t h e ADAMS f o r mi n o r d i a me t e r mi l l i n g c u t t er m i l l i n g h a r d e n e d s t e e I J I ANG Xu e s o n g 1 , 2 ， J 1 Do n g we i 2 7 XU K a i h o n g ， YANG L i f a N o r t h e a s t F o r e s t r y Un i v e r s i t y， Ha r b i n 1 5 0 0 4 0， C h i n a Gu a n g x i Un i v e r s i t y， Na n n i n g 5 3 0 0 0 4， Ch i n a C h i n a S h i p b u i l d i n g I n d u s t ry C o r p o r a t i o n N o ． 7 0 3 R e s e a r c hD e v e l o p me n t I n s t i t u t e ， H a r b i n 1 5 0 0 3 6 ， C h i n a 2 【 摘要】 小直径铣 刃、 断刀现象非常突出。 采 5 刀切入过程的栽荷、 切入过 2 关键词 小直径铣刀； 【 A b s t r a c t 】 M i c r o e n t o u r s of h a r d e n e d d ie a n d ， 2 i n t h e c u t i n p r o c e s s e s ． I t i c h o o s e r e a s o n a b le c u t t i n g J 9 s p e e d m a c h i n i n g m e c h a n i s J 2 s i d e lo n g a n a ly z e d t h e c o n n , Ke y wo r d s Mi c r o - e r 中图分类号 T H1 6文献标识码 A 1 j I Ⅲ - l l 百 高速加工 H S M 与高速切削 HS C 技术 ， 是 近 2 0多年来 迅 速崛起的先进制造技术之一 ， 高速加工不能简单的用某一具体的 切削速度值来定义 。但 由于缺乏对高速加 I 过程 的深人研究 ， 高 速铣削存在许多实际生产 问题 。 特别是小直径铣刀高速铣削加工 带有 深槽 或窄缝 的淬 硬钢 模具 ，由于 工件本 身硬 度 高 5 0 ～ 6 5 H R C ， 切削加工性差， 在铣刀切人工件时， 刀齿和工件在接触 瞬间产生很大的接触力， 刀具损坏尤为突出， 铣刀崩刃、 断刀现象 ★来稿 日期 2 0 0 9 0 9 ～ 2 2 ★基金项 目 东北林业大学工程技术学院青年科研基金项 目， 黑龙江省 自然科学基金项 目资助 c 2 O O 8 3 3 ／ c O 2 O 6 0 l 0 2 ⋯】 H⋯】 ⋯0⋯ 】 H ～⋯一～⋯～⋯蝴】 H ⋯】 H ⋯】 ⋯】 ⋯】 H ⋯， - 。⋯】 ⋯】 H H 【 于是过滤过程中的总阻力的动态变化规律的宏观为式 5 参考文献 AP AP j △ C 1 Hv 0 C 2 c 0 v o Z t 5 比较以上两种方法 的结果 。 可以发现微观分析法和宏观分析 法所得出的膜层过滤粉尘时 的压力变化规律其实是一致的。 5结论 本设计对现有除尘技术进行了创新， 实现了整个除尘过程的 自动化控制 。 将反吹过程与清灰过程统一 ， 并采用压差计 ， 料位计 与重力感应器综合检测与反馈， 精度高。 实时监控、 故障显示记录 和实时曲线使系统控制 自动化程度大大提高， 提高 了T作效率和 粉煤灰的综合利用率。因此具有智能及环保的特点， 有效避免 『 二次污染， 实现了积灰的回收再利用。 理论符合实际， 具有很强的 可操作性 ， 可 以适用于不 同的除尘设备 ， 不会使企业在更换新的 除尘设备后无法使用而增加了更换的成本，降低了整体支出， 可 推广性极强 。 1 Frie d r i e h L o f f l e r ， Du s t c o l l e c t i o n wi t h Ba g F i l t e r s a n d E n v e l o p e Fi l t e rs F r i e d r ． Vi e wi n g S o h n Br a u s c h we i g ／ Wi e s b a d e n． 1 9 8 8 2 W l i c h t ． Ai r P o l l u t i o n Co n t r o l En g i n e e r i n g , M ARCER．I n c ．1 9 8 8 3 黄标． 气力输送． 上海科学技术出版社 ， 1 9 8 2 1 2 4 李建国， 任苏民． 气力输送技术浅谈． 水利电力机械 ， 2 0 0 1 7 3 1 ， 3 5 Wa l k e n h o r s t ，附着力 对 除尘设 备过 滤 效率 的 影 响 ， S t a u b a n d R e i n h ． De r L u f1 ． 1 9 72 No ．6 6 丁炜， 魂孔平． 可编程控制器存工业控制中的应用E M] ． 北京 化学工业出 版神 ， 2 0 0 4 7 廖常初． P L C编程及应用， 北京 机械工业出版社， 2 0 0 4 1 8 林春 可编程控制器原理及其应用． _ j 一 海 上海交通大学出版社[ M] ， 2 0 0 4 9 何衍庆， 俞金寿． 集散型控制系 统原理及应甩 北京 化学工业出版社， 2 0 0 3 3 1 O 太野长太朗． 除尘、 收尘理论和实践 [ M] ． 北京 科技学术文献出版社， 1 9 9 5 1 9 ～ 2 6 1 1 向晓东． 现代除尘理论与技术． 北京 冶金工业出版社 ， 2 0 0 2 6 1 2 陈明绍． 除尘技术的基本理论与应用． 北京 中国建筑工业出版社 ， 1 9 8 l