PLC的特点及其在电除尘器行业的应用.docx
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PLC的特点及其在电除尘器行业的应用
PLC的特点及其在电除尘器行业的应用
（电源研究所）邱伟
摘要：
本文论述了PLC的特点，以及PLC在电除尘器中的具体应用。
关键词：
PLC，电除尘器
一引言
可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。
PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。
它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
在电除尘器这个行业中,PLC的数字式输入输出可以控制电除尘器的振打,卸灰,高压和风机的开启时间,报警系统。
而PLC的模拟输入输出可以根据温度传感器反馈的信号控制保温箱里的加热器是否要加热。
二PLC的特点
1．可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。
PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。
一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。
从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。
此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。
在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。
这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
2.配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。
可以用于各种规模的工业控制场合。
除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。
近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。
加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
3.易学易用，深受工程技术人员欢迎
PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。
它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。
梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。
为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
4.系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。
更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。
这很适合多品种、小批量的生产场合。
5.体积小，重量轻，能耗低
三PLC在电除尘器中的应用
基于PLC的高可靠性，强抗干扰性，功能强大，适用性强等优点，在电除尘器的低压控制中，选择了用PLC控制。
在低压控制柜中，用PLC代替原来的全继电器电路，减少了电气接线及开关接点，使电路得到大幅度的精简，极大的降低了电路的错误率，同时也使电路的效率得到了极大的提高，使得电除尘器的稳定性大大增强。
1开关量的逻辑控制
这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路。
在除尘器中的控制中，大部分是用到了开关量的控制，实现逻辑控制、顺序控制，大量使用定时器和计数器。
定时器主要是用在振打这方面，控制振打的力度和振打间隔。
而计数器主要是用在振打锤的振打次数上。
同时要根据每个电厂的工况的不同，从而对定时器和计数器设置不同的值，使得除尘器在现场能更好的运行。
2模拟量控制
在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。
为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量（Analog）和数字量（Digital）之间的A/D转换及D/A转换。
PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。
而在电除尘器领域中，模拟量主要是集中在对温度的检测，然后对本体中的加热器进行控制。
在模拟控制中，主要是根据现场的传感器反馈回来的电流信号来判断，一般处理的电流信号是4mA—20mA。
3数据处理
现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。
这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。
数据处理一般用于大型控制系统。
PLC这方面的功能在除尘器系统中主要是用在和上位机进行通讯时，保存数据，并且随时向中央控制室的上位机输送数据，使上位机能根据这些数据对现场进行控制，当然PLC也能在上位机不工作时，独立控制系统，使之能照样正常运行。
4通信及联网
PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。
随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。
在现在的除尘器行业中，能够实现计算机的智能控制是主要发展趋势，即ICS系统。
要求上，下位机能够时时进行数据传输，使现场除尘器的运行情况能够在上位机清楚的显示，并且能够修改PLC里寄存器的值（修改振打时间，振打间隔，振打力度，振打次数等一系列参数）。
这样就要求上位机和PLC之间的通讯要迅速且准确。
而大部分PLC都具有通信接口，通信非常方便。
比如西门子S7-200的PPI，MPI和自定义通讯协议。
西门子S7-300的MPI，PREFIBUS通讯协议。
施耐德公司生产的PLC的MODBUS通讯协议。
（其中MODBUS协议是公开协议，而西门子S7系列PLC的都是内部协议，不属于公开协议）
四应用实例
1选型
福建安溪煤矸石电厂WT124/2-4/I电除尘器是我们公司生产以来接到最大规格的电除尘器。
在安溪电厂电除尘器的低压控制中，在数字量控制方面，PLC要控制料位仪输入，两块6*4的矩阵振打板，四个阳极振打锤，6个进出口振打锤，四个矩阵振打故障告警输入。
在模拟量控制方面，PLC要控制温度，浊度仪。
所以根据安溪项目PLC的需要，我选择了施耐德公司生产的MICRO系列的PLC，具体选型如下：
CPU：
TSX3721
数字模块：
TSXDMZ28DR（2块），TSXDEZ12D2（1块），
TSXDSZ32R5（2块）
模拟模块：
TSXAEZ414（4块）
以上这些模块及CPU在PLC机架上的具体位置如下图所示：
其中，POSITION0为CPU-----TSX3721
POSITION1，5为数字量输入模块-----DMZ为24VDC16点输入模块，DEZ12D2为24VDC12点输入模块
POSITION2，3，4为数字量输出模块-----28DR为24VDC12点输出模块，DSZ为24VDC16点输出模块，32R5为24VDC16点输出模块
POSITION6，7，8，9为模拟量输入模块-----AEZ414为4输入通道的模拟输入模块
2．程序具体要求及其点数分配
<1>安溪项目PLC程序具体要求如下：
1）在矩阵振打方面要求48个振打锤能够顺序振打，在出厂时，振打力度为0。
3秒，振打间隔为2秒。
2）在阳极振打方面要求4个振打锤按顺序打，即4个电场轮流振打。
在出厂时，振打次数为一电场振打5次，二电场振打4次，三电场振打3次，四电场振打2次。
由于阳极振打锤是由电机拖动，为3分钟一转（固定值）。
3）在进出口振打方面要求4个进口振打锤和2个出口振打锤分开打，互不干扰。
进口振打按顺序打，同一个时间不能出现2个或2个以上的振打锤同时振打的现象。
出口振打也按顺序打，同一个时间不能出现2个振打锤同时振打的现象。
出厂时6个振打锤的振打力度为0.2秒，振打间隔为5秒。
4）在矩阵故障告警系统中，要求PLC能把发生故障的数据存在寄存器中，然后把数据传送给上位机。
5）在模拟控制方面，要求PLC能根据现场温度传感器反馈回来的电流信号，和设定的温度上限和下限进行比较，然后控制加热器是否工作。
对浊度仪送回来的电流信号进行分析，把分析的数据存放在某一寄存器中，然后传至上位机，在上位机上显示当前的浊度值。
6）在油温超过上限值时，能传送数据至上位机，使之做出报警反应。
<2>点数分配
1）I1.0---I1.7为高料位报警输入
2）I1.10为启动按钮
3）I1.11为停止按钮
4）I5.0和I5.2为矩阵振打故障判断的短路输入
5）I5.1和I5.3为矩阵振打故障判断的开路输入
6）Q2.0和Q3.0控制两个主可控硅
7）Q2.1----Q2.6控制第一块矩阵板的列可控硅
8）Q2.7----Q2.10控制第一块矩阵板的行可控硅
9）Q3.1----Q3.6控制第二块矩阵板的列可控硅
10）Q3.7----Q3.10控制第二块矩阵板的行可控硅
11）Q3.11---Q3.14控制四个阳极振打
12）Q4.0----Q4.3控制四个进口振打
13）Q2.11Q3.15分别控制两个出口振打
14）Q4.8---Q4,15控制加热器
3.PLC和上位机的通信
在安溪的项目中,PLC需要和上位机进行通讯,使得现场的工况
通过PLC,在上位机上准确的显示出来,这样使得整个电除尘系统更加形象和易懂,也提高了产品的科技含量。
PLC和上位机的通信协议采用公开通信协议----MODBUS协议。
我采用的是在ASCII模式下的MODBUS通信，其ASCII祯的结构为：
在PLC中，需要把振打力度，振打间隔，振打次数，温度传感器，浊度仪反馈回来的电流信号等等一系列的参数的值存放在事先定好的寄存器里，然后通过PLC自动传输或上位机读取该寄存器的数据，上位机就是根据这些数据显示现场设备的运行情况。
下面为PLC内部寄存器地址的分配表：
序号
地址
PLC数值
计算机显示
单位
计算机状态
灰斗温度数据
进出口温度数据
保温箱数据
灰斗温度数据设置
1
%MW0
振打力度
秒
读/写
2
%MW1
振打间隔
秒
读/写
5
%MW2
阳极振打1的振打次数
次
读/写
6
%MW3
阳极振打2的振打次数
次
读/写
7
%MW4
阳极振打3的振打次数
次
读/写
8
%MW5
阳极振打4的振打次数
次
读/写
9
%MW6
进出口振打力度
秒
读/写
10
%MW7
进出口振打间隔
秒
读/写
11
%MW8
1~24个阵打
矩阵振打故障信息
读
12
%MW9
是否有故障
读
13
%MW10
矩阵振打故障信息
读
14
%MW11
25-48个阵打
是否有故障
读
15
%MW12
浊度显示
读
16
%MW13
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
17
%MW14
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
18
%MW15
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
19
%MW16
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
20
%MW17
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
21
%MW18
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
22
%MW19
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
23
%MW20
当前温度
60℃～70℃
摄氏度
读
24
%MW21
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
25
%MW22
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
26
%MW23
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
27
%MW24
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
28
%MW25
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
29
%MW26
当前温度
90℃～120℃
摄氏度
读
30
%MW27
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
31
%MW28
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
32
%MW29
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
33
%MW30
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
34
%MW31
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
35
%MW32
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
36
%MW33
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
37
%MW34
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
38
%MW35
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
39
%MW36
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
40
%MW37
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
41
%MW38
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
42
%MW39
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
43
%MW40
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
44
%MW41
设置温度最小值
60℃
摄氏度
写
45
%MW42
设置温度最大值
70℃
摄氏度
写
46
%MW43
设置温度最小值
90℃
摄氏度
写
保温箱数据设置
47
%MW44
设置温度最大值
120℃
摄氏度
写
48
%MW45
设置温度最小值
90℃
摄氏度
写
49
%MW46
设置温度最大值
120℃
摄氏度
写
以下为安溪项目的部分程序（阳极振打部分的程序）：
五总结
PLC因为其高可靠性，环境适应性强，灵活通用，使用方便，维护简单这些显著的优点，在工业控制领域得到越来越广泛的应用，在电除尘器这个领域当然也不例外。
但是在除尘器的系统中，使用到的PLC的功能还不是很多，所以还应该继续努力深入研究PLC，开发出适合除尘器行业的稳定的，通用的程序，尽可能的发挥PLC的各种优点，使公司的电除尘器在现场运行当中能够更加可靠，提高其运行效率，降低故障率。
六参考文献
《可编程序控制器选择设计与维护》 机械工业出版社 殷洪义主编
《PLC系统通信、扩展与网络互连技术》机械工业出版社王卫兵主编
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