摘要：随着我国经济的稳健发展，环保法规的日益严格，矿井除尘、高炉煤气净化、工业锅炉、采暖锅炉、修筑高速公路时沥青、石子搅拌的高温除尘、除有害气体，以及各种工业炉窑的高温除尘，都是除尘技术今后发展的重点和方向。除尘技术主要分为电除尘技术、袋式除尘等技术，在我国的矿井除尘中，由于矿井的数量日益增多，矿井中的活动同样日益频繁，矿井中粉尘浓度过高，使得矿井的除尘工作面临着更大的压力，在这种背景下，提高除尘控制系统的效率与可靠性已经迫在眉睫。本文利用PLC技术对除尘系统进行改造，旨在保障矿井除尘的效率与科学性。
关键词：除尘系统；自动化设备；PLC
对于矿井原有的除尘控制系统来说，其在使用过程中已经逐渐显示出运行不稳定、运行效率低、设备故障率高等一系列弊端，除尘效果不够理想，很多除尘系统无法将性能充分的发挥。如何设计和开发一套科学有效的除尘控制系统是目前环境控制部门解决的首要问题。因此，利用PLC系统进行除尘设备的改造具有较大的可行性，能够较为明显的提升除尘设备的自动化水平，提升其除尘效率。
1、通风除尘装置的组成与原理
1.1 装置组成
矿井通风除尘装置承担矿井内的通风除尘工作，对矿井安全起着重要作用。该装置由各种部件组成，如集尘器、空气压缩机、粉尘扩散筒、风筒、除尘器、风扇、变频器和传感器。在通风除尘试验装置方面对进、出风筒进行具体参数设定，并规定实际参数能够得到除尘通风损耗，将风量与风压参数进行有效控制。这是提高除尘和通风效率的主要技术参数。
该矿井在通风系统方面的通风机为两台BDK-8-No25型对旋式轴流风机，并且每一台具备独立的通风风道，一个立式风门以及一个斜风门经绞车间通往主风井，由四扇风门的开合控制通风机间的气密性。在正常的矿井工作状况下，只有一台风机进行工作，为矿井提供通风保障。保证额定风量为16156-30993m3/h，通风机全压为1400-2104Pa，电动机功率为22KW。其中发尘机型号为6SE6440-2UD22-2BA。保证稳定流段为500-800mm之间，并能够满足手动控制要求。
1.2 工作原理
在进行试验过程中，将离心式通风机、发尘器开启，保证发尘器能够通过胶带传动模式带动圆盘转动，使得在风机漏口方面的粉尘能够均匀的散落在圆盘之内。在此阶段开启空压机，将圆盘内的粉尘内容压入到粉尘扩散筒当中，保证在离心通风机的作用下进入到除尘试验阶段，粉尘在除尘器中实现了大部分沉降与吸收，最终达到通风除尘的效果。同时，通过手动风扇控制阀控制风量，也可以实现通过远程控制的方式控制通风机变频器，以此来改善风量，应对在不同环境下的除尘试验。
2、PLC结构与工作原理
2.1 PLC结构
通常将PLC的结构分为输入、控制和输出三个部门，其中，在输入部分中包括数字开关、手动开关、光电传感器、编码器等；PLC部分主要是由中央CPU处理单元、存储单元、通信接口单元、接入/输出接口组成；而在输出单元中则包括蜂鸣器、指示灯、显示器、继电接触器、变频器输入端等在内。
2.2 PLC工作原理
PLC中的CPU存在STOP和RUN两种模式，其中STOP用于停止执行程序，而RUN用于循环扫描执行某程序。在运行前，首先会通过上电位对程序进行初始化，此后触发CPU之中的运行模式对程序进行循环扫描运行，出现故障，再触发STOP模式。
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2.3车床对PLC控制要求
在数控机床中，通常为适应不同加工工艺的需求，会对机床运行的主轴速率进行调整。传统方式对速率的调整中是通过继电器--接触器的方式，这种方式元件数量多，故障率高，而通过PLC可有效减少元件数量，并提高系统的集成度。因此，利用PLC，一方面改变传统的以继电器--接触器对主轴速率控制点的方式；另一方面当主轴在减速的时候，需要控制因机床齿轮的变速带来的顶齿。
除尘器电气控制系统设计
3.1 PLC控制器应用及功能
PLC控制器作为整个除尘系统的核心，利用接口系统和软件实现对各类传感器信息的采集、处理，并通过程序来进行工业控制。PLC控制器具有较强的抗干扰能力，稳定性强，特别是软件自诊断功能，能够对控制系统进行故障检测与处理，同时可扩展性强，便于灵活组装，能够满足生产工艺的变化而不需要更换PLC硬件设备，只需对相关软件进行优化即可。
3.2 变频器技术应用
变频器是现代工业控制中的重要部分，作为电气系统调速的主流，通过改变电动机的供电频率，实现对电动机速度的动态调节。从构成上变频器分为主回路和控制回路，三相电流经过整流后，中间的直流环节来缓冲负载的无功功率，逆变器来转换所需交流电，控制电路来进行信号的检测和输入、输出控制。变频器在除尘系统中的应用，能够实现大范围的调速控制目标，特别是对于恶劣环境下的调速控制，既能够节电，还能够实现自动化处理。
3.3 电气系统的控制与设计
为了提升除尘效能，保障系统安全稳定，本系统采用Modicon TSX Quantum系列PLC，利用双机热备份，配合RIO远程输入输出控制方案来提高可靠性。主PLC控制器通过扫描各用户逻辑，操控远程输入输出，每一个控制器都采用140CHS11000热备模块，能够满足与主控制器的通信。
3.4 除尘系统软件编程与实现
PLC控制程序在编写上要满足模糊控制要求，根据除尘现场实际，可以将经验化控制系统进行模糊逻辑和近似处理，以实现系统的协同控制。在对风机进行控制时，利用变频器，来编写梯形图程序，通过R指令来对开关进行设置，以实现启停风机；在自动状态下，根据变频器无错误信号来控制BPQSw1和BPQSw2，使得FGDirStaSw进行复位。对于卸灰机的控制，利用梯形图，当手动状态HandOper=1，HandOper=0来进行启停卸灰按钮，当手动状态、自动状态信号改变，如卸灰时间XHTimer=1时则反转。对空压机的控制，当气缸压力报警不到位，则启动空压机，当气压过高，则启动停止按钮。自动状态下，空压机压力QiGRrLow=1则启动空压机，当QiG1PrHig=1则停止空压机。对电磁阀喷吹的控制，利用PLC脉冲循环周期，来设置喷吹间隔；对三通阀的控制，从温度变量分析中来调整电磁阀，控制除尘器的工作状态；对于风机转速的控制，通过变频器来控制，由PLC模块进行控制，含尘气体浓度的变化触发电机转速控制，PLC来控制电机的电流信号。
结语
总而言之，现阶段矿井的通风除尘工作效率与自动化、科学化水平的提升已经迫在眉睫，为了更好的提升除尘设备的自动化水平，还应该广泛应用PLC控制器、变频器等，对除尘设备进行自动化控制。
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论文作者:郭志虎
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：矿井论文; 变频器论文; 控制系统论文; 系统论文; 粉尘论文; 风机论文; 通风机论文; 《建筑模拟》2018年第17期论文;