摘要：我国除尘设备在矿井、锅炉炼铁等工业场所中的应用较为广泛，尤其是物料的运输、装卸等各个环节，都会产生较多的粉尘，使用除尘设备能够有效的避免粉尘对工人造成较大的身体伤害。但是由于有些部位温度高、烟尘量大、阵发量大，对岗位和大气环境造成严重污染。对系统进行整合改造后大大降低了人员的配置，由于用PLC系统取代了原有的仪表控制，提升了除尘效率，风机变频控制极大降低了能耗。在高炉生产出铁、矿井出矿时再也看不到烟尘漫天的场景了。本文对除尘系统与除尘设备、结构等进行分析，并基于PLC进行除尘系统自动化的分析。
关键词：PLC；除尘；自动化；设备；设计
1、除尘系统与除尘设备分析
除尘系统按选用的除尘设备可以分为干式除尘和湿式除尘系统两种。其中干式除尘系统使用干式除尘器，不需要用水作为除尘介质，其优点：捕集的粉尘以干粉状排出，有利于集中处理和综合利用。其缺点：处理相对湿度高的含尘气体或高温气体时，需要采取防止结露的措施，否则易产生粉尘黏结、堵塞现象；当气体中含有有毒、有害气体时，干式除尘系统不能除去有毒、有害气体成分，对于厂房分散的现场施工难度大。湿式除尘系统使用以水作为净化介质的湿式除尘器，其优点：除尘设备构造较简单，投资低，净化效率较高；能处理相对湿度高、有腐蚀性的含尘气，甚至尘-汽共生的含尘气体；在除尘的同时，还能吸收含尘气体中的其它有害成分，并使气体温度降低。其缺点：耗水量大，排出泥浆状的含尘污水，容易造成二次污染，需要含尘污水处理设施。所以构建以PLC为开发平台，为人机交互界面的湿式除尘系统，既能看到现场运行情况，又能控制除尘站的快速运行。除尘站主要是通过空压机产生高压气体与加压水泵流出的水一起喷出形成高压水雾，将设备生产中产生的灰尘冲掉。这样既不用耗费人力，又可节约时间，可以不断工作，并且除尘效果好。
2、除尘系统分析与结构设计
通常情况下除尘器的设计工艺为：在风机的作用下将含尘气体吸入管道，经过除尘过滤拦截，将粉尘吸附到过滤器上，再对粉尘进行卸灰处理，过滤后的空气排出。当过滤器粉尘堆积过多时，因气体流通受阻而影响除尘效果。为了提高除尘系统的安全性和稳定性，首先要对除尘系统进行分析。
本系统主要从三方面来进行改进：一是对塑烧板的保护，防止含尘气体温度过高而导致塑烧板烧毁，通过在管道中设置三通，利用两个温度传感器进行采集气体温度，其中一个位于入口、中间位置为平均温度采集口，可以通过PLC来进行分析，当温度过高，则PLC触发蜂鸣器报警，说明生产过程出现问题，导致含尘气体温度过高。二是从除尘效能上进行优化，如选择耐高温微孔膜过滤袋，优化喷吹周期，合理设置喷吹时间，特别是针对含尘气体浓度过大时，固定喷吹时间难以获得高效除尘目标，因此增加含尘气体浓度传感器，利用PLC来对之进行模糊控制，利用含尘气体浓度与设定的浓度差值进行分析，调节电磁阀的喷吹时间。另外，在节能处理上，引入变频器，利用引风机来调整转速、降低负载。根据电机功率消耗公式，负载的能耗与电机转速的3次方成正比，利用变频器可以对电机转速进行控制，节电效能显著。三是具有良好的电磁兼容性，化工企业生产现场多具有电磁辐射，在电气系统设计中利用变频器、PLC来降低外界干扰，通过增加屏蔽罩、控制线与主回路电缆分开铺设等方式来解决电磁兼容问题。
3、基于PLC的除尘系统分析
3.1 PLC软件
软件包括：Rslogix5000；RSLinx；RSView32三款软件
编程软件RSLOGIX5000是美国AB公司开发的用于公司PLC产品编程的软件。它具有以下特点：①统一的项目查看。②灵活的梯形图编辑器。③拖放式操作。④梯形图查看选项。⑤定制数据监视。⑥状态文件分类显示。⑦简易的通讯配置。⑧强大的数据库编辑器。
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通讯软件RSLinx是罗克韦尔自动化公司为用户提供的通讯管理软件，它运行在Windows操作系统的计算机上。用户只需选择一种从该计算机到工业控制网络上任一模块的通讯方式，就可以通过该软件建立起与工业控制网络上所有设备的通讯。
上位画面软件RSView32是基于组件集成并用于监视和控制自动化设备和过程的人机界面监控软件。RSView32通过开放的技术扩展了您的视野，达到了与其它罗克韦尔软件产品、微软产品以及第三方应用程序的高度兼容。RSView32是第一个发挥微软领先技术优势的人机界面软件。
3.2 PLC硬件设备
根据系统控制功能要求，采用以PLC为核心的自动控制，罗克韦尔1756系列的PLC是优秀的可编程控制器。适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。该系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此该系列具有极高的性能/价格比。因此系统以罗克韦尔1756为核心控制器。
根据实际的要求，控制该系统需要的控制点数为：4个模拟量输入（水箱水位、压力罐压力、水箱水温和管路温度），29个数字量输入（启动、停止和手自动转换），20个数字量输出（15个气动电磁阀，4个水泵，一个空压机）。系统的外部执行机构包括1个进水阀、4个水泵、15个气电磁阀和空压机。进水阀控制水箱水位，水泵用来将水箱里的水抽出，气电磁阀的开关直接控制系统高压水流的产生。空压机为的是使压力罐的压力保持在合理的范围内。另外，系统还有一个急停按钮，按下急停按钮，会切断执行器的供电，使系统停止运行。所有的执行机构都是在控制机构的统一控制下协调工作，使系统能够正常稳定的进行工作。
PLC主要功能是：对数字量输出、模拟量的输入模块采集的数据进行处理，根据用户设定的各项参数和控制原理，给外部执行机构相应的命令，从而控制了整个系统。PLC本身的数字输入输出口可以满足系统设计要求，多余的可以用于以后扩展或改造，但是其没有模拟量输入点，所以需要添加模拟量输入扩展模块，本系统选用的是模拟量扩展模块。
模拟量输入/输出的功能，优点如下：可适用于复杂的控制场合，直接与传感器和执行器相连，多种输入/输出范围能够不用外加放大器而与传感器和执行器直接相连。灵活性：当实际应用变化时，PLC可以相应地进行扩展，并可非常容易的调整用户程序。
3.3 系统整体结构
除尘器系统主要由现场一次设备、控制柜、PLC控制装置组成。现场一次设备包括水箱、压力罐、空压机、空气分配阀、反冲洗过滤器、逆止阀、电磁气动阀、截止阀、压力调节阀、除尘装置和加压水泵等。通过PLC控制整个系统的运行。包括控制水箱里的水位监控压力罐压力，以及各个电磁气动阀的开关状态。整个系统主要是通过加压水泵将水箱里的水抽到喷水管，压风机产生的高压气流将水高速压出形成高压水流经过超声雾化除尘器形成水雾，水雾将设备产生的灰尘吸附，从而达到除尘的目地。
4、结语
综上所述，以PLC为核心的自动化系统设计能够保证矿井通风除尘装置的安全运行，并能够实现对设备运行安全提供全方位多方面的保障。随着通风除尘系统在矿井应用的逐渐普及，井下通风除尘的自动化控制必将得到重视。
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论文作者:尚晓青
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第17期
论文发表时间:2018/9/18
标签：系统论文; 气体论文; 设备论文; 粉尘论文; 水箱论文; 除尘器论文; 水泵论文; 《建筑模拟》2018年第17期论文;