基于PLC和觸摸屏的高壓靜電除塵控制系統(tǒng)方案

以單片機(jī)為核心的高壓靜電除塵控制器具有成本低廉，功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，但人機(jī)交互性較差，系統(tǒng)維護(hù)困難，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾較明顯，除塵效率、操作維護(hù)與運(yùn)營(yíng)成本不能兼顧。本文針對(duì)這一問(wèn)題構(gòu)建了以PLC為核心的控制器，其模塊化的結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展和更換，系統(tǒng)可靠性高，控制器與上位機(jī)之間聯(lián)網(wǎng)通信簡(jiǎn)單，同時(shí)沒(méi)有降低煙塵的排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　1 靜電除塵控制系統(tǒng)的原理

　　高壓供電控制系統(tǒng)原理框圖如圖1所示，采集電路采集到的一次電壓、電流，二次電壓、電流，濁度等模擬量信號(hào)通過(guò)PLC模擬量輸入模塊送入 CPU；變壓器油溫、油位，偏勵(lì)磁等開(kāi)關(guān)量信號(hào)通過(guò)PLC的數(shù)字量輸入信號(hào)處理回路進(jìn)入CPU。PLC以?huà)呙璺绞揭来巫x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結(jié)果產(chǎn)生兩路觸發(fā)脈沖，送往主回路的兩個(gè)反并聯(lián)可控硅的控制極以觸發(fā)可控硅，通過(guò)調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角，控制升壓變壓器的一次側(cè)輸入電壓，從而控制輸入電場(chǎng)的電壓。一方面要根據(jù)工況變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)除塵器的電壓，使集電極和收塵極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度盡量大，電離子盡量多，越逼近擊穿電壓，控制水平越高；另一方面，又要考慮不能讓除塵器極板間電壓過(guò)高，避免使除塵器處于擊穿狀態(tài)，以防損壞本體及電氣設(shè)備，節(jié)約不必要損耗的電能，但又要在介質(zhì)恢復(fù)時(shí)能夠迅速恢復(fù)正常供電。

　　
圖1 高壓供電控制系統(tǒng)原理框圖

　　2 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　2.1 硬件設(shè)計(jì)

　　高壓靜電除塵控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，它主要由PLC及其外圍電路、觸摸屏、和上位機(jī)組成。

　　
圖2 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框圖

　　2.1.1 PLC的選型

　　PLC因具有邏輯簡(jiǎn)單直觀，電氣性能良好，功能組合便捷，可靠性高，維護(hù)方便并且可以直接對(duì)數(shù)字量和模擬量進(jìn)行控制和驅(qū)動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，本系統(tǒng)以PLC為控制核心，選用西門(mén)子公司的新一代模塊化小型PLC S7—1200、S7—1200 PLC主要由CPU模塊、信號(hào)板、信號(hào)模塊、通信模塊和編程軟件組成，各種模塊安裝在標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌上，微處理器選用CPU 1214C，數(shù)字量輸入點(diǎn)數(shù)14點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)10點(diǎn)，模擬量輸入點(diǎn)數(shù)2點(diǎn)，最多可以擴(kuò)展8個(gè)信號(hào)模塊，S7-1200的最大特點(diǎn)在于配置了以太網(wǎng)接口 RJ45，本系統(tǒng)共有8路模擬量輸入，12路數(shù)字量輸入，2路模擬量輸出，19路數(shù)字量輸出PLC硬件組態(tài)如圖3所示。

　　
圖3 PLC硬件組成

2.1.2 人機(jī)界面的選型

　　觸摸屏、PLC和PC通過(guò)CSM1277以太網(wǎng)交換機(jī)連接在一起，完成人機(jī)交互并進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示和控制，如圖4所示。

　　
圖4 觸摸屏、PLC和PC的連接

　　2.1.3 偏勵(lì)磁檢測(cè)電路