plc电炉烟气净化控制系统答辩专用摘要.doc

电炉烟气净化系统的设计简介电气工程及自动化 J06230531 张旭 指导老师：吴延明摘要本设计介绍了一种基于PLC的电炉烟气净化控制系统，能很好的净化空气的目的和有一定的经济效益。电炉烟气净化控制系统是建设环保工业的重要基础设施。烟气净化控制系统是用于大、中、小型工厂的烟气排放的重要环节，它可以出去被排放烟气中的固体烟尘，可以净化排放的气体改善环境，一些粉尘回收还有一定的市场价值，从而提高了经济效益。关键字：可编程控制器 温度控制 压力控制AbstractThe Design of a PLC-based control system for electric furnace flue gas purification, air purification can be good purpose and has certain economic benefits. Furnace flue gas purification system for building environmental control critical infrastructure industries. Flue gas cleaning control system is used for large, medium and small industries, an important part of flue gas emissions, it can be discharged out of gas in the solid dust, gaseous emissions can improve the environment clean, some dust still a market recovery value, thereby increasing economic efficiency.Key word:PLC temperature controller pressure controller一、毕业设计的技术背景和设计依据 随着钢铁产量的不断增长，我国的铁合金工业也得到了飞速的发展，铁合金年产量有20世纪80年代的100万吨发展到今年的700万吨。目前我国拥有630025000KVA铁合金电炉约1000多台，但配置烟气净化系统设施的仅占少数。 电炉在冶炼的过程中，将产生大量的烟尘，每生产1吨硅铁将产生250Kg硅尘，全年生产各类铁合金将向大气中排放约100万吨粉尘，如不治理将严重污染环境。硅尘中二氧化硅含量在90%左右，粒度小于1um的占90%，硅粉的表面积大，细度只有水泥的1/501/100，即使在常温下也显示出较大的火山灰活性，是优良的水泥掺合剂，对于提高水泥的强度和加强混凝土的致密性十分有效。同时，硅粉在耐火材料，石油工业等方面均有广泛的用途。目前，硅粉二氧化硅含量达到90%92%的市场售价近每吨2000元人民币。 保护生产环境和生态环境是我国的一项基本国策。对铁合金电炉的烟气进行治理，从废物资源的综合利用上看亦是十分有利的，既有环境利益和社会利益，又有明显的市场利益。目前，国内外几乎所有的硅铁电炉均采用袋式除尘器。袋式除尘器的系统分为正压和负压两种形式。正压除尘器的优点是：1可以不考虑袋式除尘器的漏风，风机风量和减少，电机功率可降低。2除尘器结构不要求密封，耗钢量少，造价低。3系统布置灵活，可多台电炉除尘共用一台除尘器。4管理维护简单，管理人员可随时进入除尘器内检查或更换滤袋。 正压系统中风机在未净化的烟气中运行，过去普遍认为风机叶轮容易磨损，通过90年代初，在民和镁厂工业硅电炉除尘系统，采用正压袋式除尘器和以后西北铁合金厂多年应用正压系统的实际运用和观察，风机叶轮不但未发生磨损，反而在叶轮上薄薄的粘结一层粉尘的保护层。对风机叶轮起到了保护的作用。由于粉尘粘结均匀，风机运行时并不影响平衡。二、设计原理 本设计重点净化烟气从而净化生活环境和回收粉尘实现废物利用，创造市场价值。本设计的核心控制是通过PLC控制风机的启动和停止和比例阀的的开合从而净化烟气。具体工艺流程如下：电炉烟气净化系统要解决的最基本的问题是净化烟气，主风机将烟气吹入九个布袋中，烟气通过布袋时，布袋将烟气中的粉尘（大直径的固体小颗粒）全部拦在布袋中，得到净化的烟气被排除。当一台风机压力达到达到上限且长时间达到上限时第二台风机也开始工作。卸灰时，反吸阀和进气阀的互相开合，使布袋一张一合的反复动作，从而达到抖动布袋的作用，使布袋内的固体小颗粒从布袋中脱落，掉在下面的由电机驱动的皮带上，再由皮带将固体小颗粒传送给家秘仓，有罗茨风机和加密电机一起将其加密，最后储存起来。原理图如下：图1.1 设计原理图三、设计内容 在控制方面，电机的启动和停止主要分成手动和自动两个部分：手动时，通过按钮可以任意控制一台或几台电机的启动和停止而不影响其他电机，每台电机是独立的;自动时，按下启动按钮，则罗茨风机首先启动，然后是9台除尘风机按顺序启动（19），最后加密电机启动，每台电机启动后到下一台电机启动有5秒的延时。按下停止按钮，加密电机先停止，然后9太除尘风机依次停止（91），最后罗次风机停止，每台电机停止后到下一台电机停止有5秒的延时。按下主风机启动按钮反吸阀全打开，主风机1起动，然后压力变送器传入数据进行比较，当压力达到上限且时间超过10分钟时，主风机2也启动，按下停止按钮怎2两台主风机一起停止。软启动带动风机启动，当软启动结束时，则旁路自动闭合，将软启动短路，从而起到保和软启动的作用。所有的比例阀开度一样，受温度的影响，当烟道温度在一定范围时，随着温度的升高，开度增加，当烟道高于或低于设定值时，全开或全关。卸灰阀的开关是根据任务书所给出的时序动作而动作的。当由链条驱动的除尘电机链条断开时，停止电机且报警灯闪烁。3.1硬件设计 这次设计的风机启动、停止和阀的打开关闭都是可以用数字量控制，所以将其输入输出量直接接在CPU引脚上就可以。考虑要多出10%的余量以备今后扩展使用当CPU引脚不够时，使用扩展模块扩展模拟量引脚。使用扩展模块时应注意CPU226最多只能扩展7块扩展，所以扩展模块不能超过7个。设计的难点是模拟量输入和输出，因为CPU只能输入和输出数字量，所以要采用模拟量扩展模块。本设计要使用到温度和压力两个模拟量输入和控制比例阀开度一个模拟量输出，所以选择EM235。EM235有4个模拟量输入和1个模拟量输出，可以达到设计要求。光电传感器输出为开关量，可以直接接到CPU上使用。原理图如下：图1.2 硬件原理图电机硬件设计上，由于使用的电机为大功率电机，不能直接启动，首先想到的时星三角启动，但次启动方式不便于控制而且存在一些弊端，所以最后改为软启动。使用软启动不仅便于控制，而且软启动器可以直接接PLC，由PLC控制旁路，从而起到保护软启动器的作用，实现了工业自动化。3.2软件设计本设计的作用是工业自动化程度高，自动时，人只需要控制启动、停止和卸灰的启动、停止，其它的操作全为自动化。当出现断链时，系统会自动停止控制链条的电机，并且会报警。整个系统再出现异常状态时可以随时停下检修，不会造成损坏和不便。主程序是整个烟气控制系统的总控制程序，各个风机的时序关系软件工作流程。如手动与自动的选择、各个风机的手动起停、自动时风机的顺序启动、逆序停止、压力变送器的输入信号和主风机的起和停等。手动部分是按照任务要求所有的电机由手动来完成。每台电机的起动和停止都是独立的，和其它电机没有关系。全部由人工完成任意一台或几台电机的起、停的操作。自动部分主要分为电机的顺序启动、逆序停止、比例阀的控制和主风气的起动。顺序起动时不仅要考虑每台电机的启动顺序，还要考虑到电机起动的延时问题：逆序停时按起动的逆序停机，后起的先停，先启的后停，同时要考虑延时问题；比例阀的控制根据协会发的控制要求来开和关，其开度收温度变送器的控制；主风机的起动受压力变送器的控制，第一台主风机起动后，压力变送器传出数据并判断是否需要起动第二台主风机，如果判断需要启动第二台主风机并且时间超过10分钟，则第二台主风机启动。 首先在主程序中设置各个风机的启停时序，在确定时序后将启动和停止分开，在每个风机启动设定延迟时间。在设置主风气启动前要先打开反吸阀，在第一台主风机开启后，设定压力变送器出入信号并设置转换的数制，然后设定比较程序。在确定值符合条件后输出给第二台风机，最后设置停机按钮。 最后是现实问题，每台风机和每个比例阀都有LED灯显示器工作状态，亮灯为运行，灭灯为停止。对于断链保护的电机断链时报警灯会闪烁。原理流程图如下：图1.3 软件原理流程图参考文献1 陈志新，宗学军。电气与PLC控制技术。中国林业出版社，20062 西门子公司。SIMATIC S7-200可编程控制器系统手册。20053 西门子公司。S7-200CN可编程控制器产品目录。20064 何波，段中兴等。电气控制及PLC应用。中