声波除尘控制系统Word文档格式.docx
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当系统发生故障时，系统会检测到故障位置并进行报警，提醒工作人员进行检查和修复。
本系统实现了省煤器烟灰的自动除尘，运行安全可靠。
在21世纪的今天，可编程逻辑控制器PLC的使用已十分成熟，它使用方便，易于操作，研究基于PLC混凝土搅拌机系统有着重大的现实意义。
关键字：
PLC；
省煤器；
自动控制；
声波除尘
Title:
ThesonicdustremovalcontrolsystembasedonPLC
Major:
XXXXX
Name:
WangXiaowuSignature:
Supervisor:
ZhangXiaoliuSignature:
ABSTRACT
Withtherapiddevelopmentofourcountry,thedustemissionandhazearemoreandmoreserious,whichnotonlyhaveaseriousthreattohumanhealth,butalsoaffecttheecologicalbalanceoftheenvironment.Inordertoreducethecitydustemissions,hazeimpact,thestateandenvironmentalprotectiondepartmentsfortheseproblemsputforwardaseriesofprotectivemeasuresandprotectionmeasures,andinordertocontroldustpollutioncausedbypollutionandinjury,installationofefficient,energy-savingdustremovaldeviceisprotectedEnvironment,abasicmeasure.Therefore,intheprocessofprotectingtheenvironment,howtodesignandinstallefficientandenergy-efficientdustremovaldevice,hasbecomethefocusofincreasingconcern[1].
Afteralongtimetotryandresearch,therearemanywaystocleantheboiler,whichcommonlyusedrelaydirectcontrolcontrol,PLCcontrolunitforthetwomaincontrolunit.Aftercomparison,usingPLCasthecontrolunitofthecontrolmode,thedustremovaldevicereliable,cost-effective,toensurethequalityofdust,dustremovalefficiencywhileimprovingenergyconservationandenvironmentalprotection.Therefore,thispaperstudiesthePLC-basedsounddustcontrolsystem.ThissystemusestheMitsubishiFX2NseriesPLCasthemaincontrolunit,throughtheeconomizerashtemperatureisdetected,andcomparedwiththesetvalue,sothecorrespondingtemperatureofthecleaningtimes.Whenthesystemfails,thesystemwilldetectthelocationofthefaultandthealarm,toremindthestafftocheckandrepair.
Thissystemhasrealizedtheeconomizerashautomaticdustremoval,themovementsafeisreliable.Inthe21stcentury,theuseofprogrammablelogiccontrollerPLCisverymature,itiseasytouse,easytooperate,researchbasedonPLCconcretemixersystemhasgreatpracticalsignificance.
Keywords：
PLC;
Economizer;
Automaticcontrol;
Sonicdust
目录
摘要2
ABSTRACT3
1绪论6
1.1系统设计的背景6
1.2系统设计目的和意义6
1.3本文的主要工作7
1.4本章小结7
2系统总体方案设计8
2.1系统设计步骤8
2.2系统总体设计思路9
2.3系统需求分析9
2.4系统工作结构框图10
2.5本章小结10
3系统硬件方案设计10
3.1PLC选择10
3.1.1PLC概述10
3.1.2PLC输入输出容量确定11
3.1.3存储器容量确定11
3.1.4响应时间11
3.2温度传感器元件选择12
3.3系统硬件配置确定13
3.3.1PLC外部接线图13
3.3.2系统I/O分配表13
3.4本章小结14
4系统软件程序设计14
4.1系统软件设计14
4.1.1系统程序流程分析14
4.1.2报警电路设计15
4.1.3断电保护程序设计15
4.2梯形图16
4.3程序指令表16
4.4本章小结17
5程序仿真与调试17
5.1软件介绍17
5.2程序仿真与调试18
5.3本章小结24
结论24
参考文献25
致谢25
1绪论
1.1系统设计的背景
中国是经济大国，在二十一世纪的今天，经济的发展带给了人们很大的便利，同时环境问题也日益严重。
在所以的污染源中，粉尘污染尤为严重。
空气是所有生物都不能或缺的元素，空气污染造成的危害影响着整个生物圈，对人体、动植物和工农业都有着不可估量的危害。
因此，人们越来越重视除尘设备的使用，其需要高严谨、高可靠、高效率以及少操作的运行方式来运行，而要达到这样的目的，我们一般采用一定的技术手段对设备进行改善。
基于上述两个方面，对混凝除尘装置提出了更高的要求[2]。
一般来说，除尘装置主要有四类[3]，分别为机械除尘装置、脉冲燃烧喷射法、振动法以及声波清灰。
声波清灰是靠声波发生器产生声波，形成循环声振，破坏沉积尘土实现清灰功能，可在任何锅炉上使用，并且能实现无死角清灰。
通过上述比较，最终选用声波清灰。
传统意义上的除尘设备都是基于继电器技术进行控制，这样的控制方式有着耗能多、效率低等缺点，且其最终的除尘效果也基本不能达到要求。
而随着计算机不断发展，出现了基于PLC与计算机结合的控制方式来控制除尘设备，其可根据设计要求和实际情况进行自动控制与操作，达到了高效、环保的要求，更是可以节能。
因此，设计一个基于PLC的声波除尘控制系统，系统以PLC为主控元件，对其进行相应的模块扩展，使其可以完成各种动作，从而完成整个声波除尘的系统具有现实意义[4]。
DEC[5]是美国数字设备公司的英文缩写，这家公司一直致力于控制器的研究，在当时那个时代十分著名。
该公司早在1969年就设计研制出了一台可编程控制器,这就是世界上最早的PLC，由于那时研制出来的控制器只能进行逻辑运算，所以简称PLC（可编程逻辑控制器）；
PLC真正地成为了一种自动化控制电子计算机装置是在70年代末期，当时计机技术和微电子发展十分迅猛，PLC不仅仅只是开关量的逻辑控制,它发展到更加广泛的领域比如数字控制，它的名字也变成了可编程控制器（PC），但大部分人们仍习惯叫它PLC。
PLC的功能十分强大,性能很丰富,在PLC的领域进行研究具有极大的现实意义,本课题“基于PLC控制的声波清灰控制系统”意义重大，其研究价值在推动粉尘污染治理、锅炉清灰及PLC应用领域均有体现，因此研究该课题是十分必要的。
1.2系统设计目的和意义
近年来，随着我国的经济快速发展，粉尘排放越来越严重，粉尘污染也越来越严重，粉尘所造成的大气污染对人体健康和环境生态平衡都有着不利影响。
为了控制粉尘排放造成的污染，我们首先应做到的是改进排放源，利用环保燃料作为省煤器燃料；
其次应改进生产工作的方式，实现环保生产，最后应改进排放装置，安装废气净化装置，对排放的废气进行净化和处理，从而减少粉尘排放，降低污染。
其中，安装废气净化装置也就是安装除尘装置不仅仅是保证环境质量的基础，
也是实行环境规划措施的前提[6]。
本文主要从安装废气净化装置入手，经过观察，若锅炉省煤器运行中有积灰、结渣，将会降低锅炉使用的安全性，同时会影响锅炉的经济效益。
因此，我们要做的是定期对锅炉清灰，从而延长锅炉的使用周期，这是长期摆在我们面前的一个重要课题。
基于PLC的声波除尘控制系统具有可靠性高、效率高、保护环境等特点[7]，它不仅避免了实现自动化控制，在工作时无需人工操作，降低了危险系数，更加不会出现许多机械出现的故障，如阻滞、断油等。
免维护、高可靠，就是其最大的优点。
并且，声波除尘的作用发伟大，能够最大限度的发挥锅炉热效率，节约能源、提高效率。
本系统的设计就是将声波除尘更加自动化的进行控制，这样不但可以对锅炉工作时的温度进行准确测量，并且还能自动的进行除尘，保护环境，减少污染。
因此，基于PLC的声波除尘控制系统在未来的市场中具有广阔的发展前景。
1.3本文的主要工作
本文是基于PLC的声波除尘控制系统的设计，主要设计步骤如下：
（1）首先阐述设计背景、设计目的和设计意义，对系统的设计概念进行整体的了解，对整个文章进行工作安排。
（2）对声波除尘系统的结构组成和工作原理进行了解和分析。
（3）分析声波除尘控制系统的硬件结构，确定控制系统整体的设计思路。
（4）确定好系统的整体控制，根据控制中要实现的要求进行I/O点数的设计，再根据要求选择PLC型号，编写I/O分布表或I/O端子的接线图。
（5）根据控制要求画出流程图，学习使用编程软件，根据流程图编写梯形图并进行编译调试。
（6）
学习使用仿真软件，并进行系统调试。
（7）对整个系统进行总结。
1.4本章小结
本章首先对现在声波除尘的现状进行了分析，提出了基于PLC的声波除尘控制系统，并以此为背景，说明了本系统对于现代减少粉尘污染、高效环境保护的现实意义，同时对本文的工作进行了总结和分析。
2系统总体方案设计
2.1系统设计步骤
本系统设计步骤如图2.1所示，在该设计过程中，注意事项如以下几点：
（1）端正学习态度，认真钻研，收集资料；
（2）学习有关PLC控制器的知识，掌握其技术特点及应用方法；
（3）分析本系统功能和特性，选择合适的PLC；
（4）根据所需要的用户输入、输出设备合理分配I/O点，I/O点的合理分配是很重要的，这是我们进行设计的第一步，在分配时要综合各种因素。
分配好后绘制出输入输出点的I/O分配表，详细说明每个输入输出继电器代表的按钮或开关，然后利用绘图软件（绘图软件有很多，这里用的是天正电气）画出输出输入端子的接线图；
（5）画出声波除尘系统的结构图，弄清楚各个装置之间的逻辑关系，并认真研究实现声波除尘的各个步骤；
（6）画出声波除尘系统的程序流程图，并设计出该系统的梯形图程序，这是所有工作的基础，也是本次毕设的难点；
（7）将程序输入软件GXDeveloper中建立工程，进行程序测试，查找错误，并进行修正，使程序更加完善；
（8）程序确认无误后，在GXDeveloper中进行仿真，确认程序能够实现要求的功能，确定最后的程序。
图2.1系统设计步骤
第一章介绍声波除尘的设计背景、设计目的和意义。
第二章进行总体介绍；
第三章主要讲述了硬件，包括对所采用的PLC介绍、所采用的芯片介绍、系统控制方式介绍和系统运行过程的显示介绍。
第四章设计中涉及的软件和程序，包括编程开发平台介绍、系统控制流程介绍和相关程序模块介绍等。
第五章对论文中所做的研究进行反正，并把仿真报告截图展示，并得出结论。
2.2系统总体设计思路
系统主要包括了喇叭、声能转换器、连接套管、连接对丝、进气管、金属软管、电磁阀、过滤器以及球阀组成[9]。
如图2.2所示：
图2.2声波除尘器组成示意图
2.3系统需求分析
在本次设计前，首先对系统的各个功能进行分析：
（1）压缩空气的供给
本系统中，压缩空气是除尘除渣系统中最重要的条件之一，其供气压力和流量更是保证系统工作的前提。
系统需根据设定要求的压力和流量对空气压缩机进行设置，从而排除理想的压缩空气。
（2）供油
由于系统在工作中，难免会造成器件之间的磨损，因此，系统还应考虑到给各个器件定时加以供油，从而使摩擦力变小，防止器件磨损。
（3）噪音保护
在声波发生器工作时，其声波产生的分贝数远远高于人可承受的分贝数，从而形成噪声。
因此，在系统工作时，应避免人出现在扬声范围内，并应给锅炉安装隔音罩，从而降低噪音。
（4）断电保护
考虑到系统可能因断电而造成声波发生器停止以及除尘停止等现象，为了不影响除尘效率，对系统设置了断电保护。
因此，当系统有断电现象发生时，系统会自动将数据存储在寄存其中，防止数据重复与覆盖。
（5）故障报警
因在声波清灰系统运行过程中，可能会出现故障，因此，系统设置故障报警。
2.4系统工作结构框图
在设计声波除尘控制系统时，要充分考虑PLC的特性，系统功能等因素。
本着操作方便，运行可靠等原则，并结合设计实际和成本控制等问题，设计的声波清灰系统结构图如图2.3。
图2.3声波清灰系统工作结构图
本设计的PLC控制系统由输入系统、PLC主控单元和输出系统组成的。
（1）输入系统：
启停按钮——控制系统的启停。
自动按钮——本系统分为手动和自动两种模式，按下自动选择按钮，则系统设置为自动模式。
手动启动设备按钮——当选择手动模式时，系统中的设备需要手动启停。
停止按钮——当锅炉停止运行时，声波清灰装置停止运行。
⑤温度传感器按钮——三个温度定点检测。
（2）输出系统：
本系统中的输出系统主要为设备控制，控制设备的启停、清灰方式电磁阀、手动清灰电磁阀以及报警指示灯。
2.5本章小结
本章首先对声波清灰系统的组成及控制方式进行了确定，从而确定了系统的主干部分，然后，对系统从各个部分的需求进行了分析，最后给出了系统运行的整体结构图，并对输入输出系统进行了分析。
3系统硬件方案设计
3.1PLC选择
3.1.1PLC概述
PLC是一种专用的工业控制计算器，它以微处理器为核心，它的硬件结构的组成部分也与一般微机的结构十分相似。
它结构简单且面向工业控制的鲜明特点使得自从PLC产品出现以来，受到电气控制领域的普遍欢迎。
在选择PLC时，要从品牌、型号、输入输出容量、存储空间等几个方面着手[11]。
3.1.2PLC输入输出容量确定
在本系统中，输入点数包括：
启动按钮、自动开始按钮、手动开始按钮、温度传感器检测1按钮、温度传感器检测2按钮、温度传感器检测3按钮、故障报警按钮、停止按钮。
输入点数共8个。
输出点数包括：
系统运作灯、清灰方式1电磁阀及其工作灯、清灰方式2电磁阀及其工作灯、清灰方式3电磁阀及其工作灯、手动清灰电磁阀及其工作灯、报警指示灯等。
输出点数共10个
因此，本系统的输入输出点数共18个，根据PLC选择原则，系统最终选择FX2N-24MRPLC。
3.1.3存储器容量确定
由于机器的大小不一，所选用的存储器设备容量大小也不尽相同，常规的小型PLC控制机存储量一般不超过6KB，而中型PLC系统存储器能达到64KB，大型及超大型PLC系统的存储能力甚至更大，可达数兆字节之多。
在使用过程中，一般需要根据所编写的程序复杂度和机器数据存储要求来选购配置，如果有需求还会对存储器进行扩充设计，以便获得更好的性能满足更高的要求。
PLC的存储器容量选择和计算一般有两种方法，第一种方法为估算法。
表3.1给出了存储器容量的估算方法。
表3.1存储器容量的估算方法
采用该方法，经估算后，本次设计中选用的PLC其内存容量至少应能储存1000条左右梯形图，只有这样大的内存容量才能在满足系统要求的同时有一定的修改裕量。
3.1.4响应时间
可编程控制器采用顺序扫描的工作模式，按照启动系统，开启温度检测，选择相应温度的除尘方式进行。
系统的响应时间是输入信号产生的时间和所述输入信号和输出信号的状态改变之间的时间间隔。
如今的PLC产品发展迅速，响应时间都在10ms以下。
考虑系统的设计要求，选用三菱FX2N-24MR的PLC，该机型具有12个输入和12个输出点，并具有足够大的储存空间和很快的响应速度，足够本设计的使用。
3.2温度传感器元件选择
在本系统中，在系统检测到锅炉开始工作，炉内开始产生烟气时，系统开始工作，此时，系统的温度传感器要对炉内温度进行检测，而炉内的温度会达到600摄氏度网上，因此，需选择合适的温度传感器。
一般来说，温度传感器包括四种类型：
热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器和IC温度器[12]。
如表3.1为各类传感器的比较。
表3.2各类传感器的比较
经过比较，只有热电偶的温度范围满足锅炉清灰需求，因此选用热电偶作为本系统的温度传感器。
如图3.2为热电偶温度传感器。
图3.2热电偶温度传感器
3.3系统硬件配置确定
3.3.1PLC外部接线图
综合多种因素及每个芯片的物理特性，画出了该声波除尘控制系统的外部接线图，如图3.3所示：
图3.3系统PLC外部接线图
3.3.2系统I/O分配表
输入值
输出值
功能
代号
输入点
输出点
启动按钮
SB1
X000
系统运作灯
LD1
Y000
自动开始按钮
SB2
X001
清灰方式1电磁阀
KM1
Y001
手动开始按钮
SB3
X002
清灰方式2电磁阀
KM2
Y002
温度检测传感器1按钮
SB4
X003
清灰方式3电磁阀
KM3
Y003
温度检测传感器2按钮
SB5
X004
手动清灰电磁阀
KM4
Y004
温度检测传感器3按钮
SB6
X005
清灰方式1工作灯
LD2
Y005
故障报警按钮
SB7
X010
清灰方式2工作灯
LD3
Y006
停止按钮
SB8
X011
清灰方式3工作灯
LD4
Y007
手动清灰工作灯
LD5
Y010
报警指示灯
LD6
Y011
表3.2I/O分配表
3.4本章小结
本章首先对PLC进行了简单的概述，然后对PLC主控元件进行了选择，将系统的输入输出列出，按照PLCI/O选择原则选出了适合于本系统的三菱FX2N-24MR型号PLC，接着对PLC的存储器容量进行了选择，然后对系统中用到的温度传感器进行了选择，选出了热电偶作为本系统的温度传感器，最后对系统的PLC外部接线图进行了绘制以及I/O输入输出点数进行了分配。
4系统软件程序设计
4.1系统软件设计
4.1.1系统程序流程分析
基于PLC的声波除尘控制系统是以PLC为主控元件将压缩空气进入储气罐，然后流经减压阀将压缩空气的压力降至0.5MPa，再经过截止阀进入到过滤器，对空气中的尘土、杂志等进行过滤，因压缩空气中的尘土、杂志会在声波清灰器工作室对其造成气流阻塞、阻力过大等情况，因此设立过滤器。
过滤后的压缩空气再经过油雾器，对其进行供油措施，然后再经过电磁阀，最后达到声波清灰器上。
声波清灰器安装于设备外壳上，面向炉内。
声波清灰的原理是声波清灰器能够发射出一定频率的声波，声波振动一次，使炉内表面的表层积尘输送剥离，而随着声波次数增加，形成更强的振动，从而疏松剥离更加顽固的积尘，以此循环，达到清灰的目的。
本系统主要完成识别系统运行、检测温度，进行实施对应温度的除尘方案，最终达到实时清除锅炉内部尘土与渣块。
整个系统操作高效、可靠、安全、且设有隔音罩，防止噪音污染。
系统设有自动模式和手动模式，一般情况下，均使用自动模式，当按下系统启动按钮，系统开始工作，此时，热电偶开始工作，检测锅炉进入省煤器的烟灰温度。
当检测到烟灰温度为400℃≤T≤460℃，清灰器进入模式一清灰方式，即清灰器每隔6分钟启动一次，每次执行30秒；
当检测到烟灰温度为460℃<
T≤520℃，清灰器进入模式而清灰方式，即清灰器每隔8分钟启动一次，每次执行20秒；
当检测到烟灰温度为520℃<
T，清灰器进入模式而清灰方式，即清灰器每隔10分钟启动一次，每次执行10秒。
由于进入省煤器的烟灰温度不同，其在炉内形成的尘土和渣物的难易程度也有所不同，因此，可以根据烟灰温度的高低调节清灰器的启动间隔时间和启动时间，从而达到及时、有效的清灰。
系统程序流程图如图4.1所示。
图4.1主程序流程图
4.1.2报警电路设计
本系统的报警信号利用PLC输入信号作为系统的各电动机的故障信号，程序运行流程图如图4.2所示：
图4.2故障报警程序流程图
4.1.3断电保护程序设计
基于整个设
升级会员 