LOGO! 系列PLC在陶瓷除尘器控制系统中的应用

张　振　薛友祥　李　杰　焦光磊　李　亮

(山东工业陶瓷研究设计院有限公司，淄博 255000)

LOGO! 系列PLC在陶瓷除尘器控制系统中的应用

张振薛友祥李杰焦光磊李亮

(山东工业陶瓷研究设计院有限公司，淄博 255000)

摘要:本文介绍了LOGO!系列PLC在陶瓷除尘器控制系统中的应用。与传统的脉冲控制仪控制电路相比，LOGO！降低了采用PLC和触摸屏组合控制系统的成本和编程的复杂性，延续了PLC和触摸屏组合控制系统的可靠性、可操作性和自动化程度。

关键词:陶瓷除尘器；LOGO!；控制系统

陶瓷除尘器因其陶瓷过滤元件的过滤精度高、化学稳定性能好和耐高温等性能大量应用于冶金、冶炼、煤化工、硅粉放空等行业，有效的控制了PM2.5的排放[1,2]。随着高温陶瓷过滤工艺的不断完善，除尘自动化控制[3,4]水平日益增高，如何在维持可靠性、可操作性及自动化程度下降低控制系统的成本开始受到关注。

本文阐述了一种成本低，控制性能好的LOGO！系列PLC在高温陶瓷除尘器控制系统中的应用。

1高温陶瓷除尘器控制系统简介

高温陶瓷除尘器(图1)是以陶瓷滤芯为除尘器核心过滤元件，在进气管路和出气管路的检测环节分别安装一压力传感器，对进出口的压差进行实时测量，并将感应型号传送到控制系统，控制脉冲喷吹清灰和控制自动卸灰。

陶瓷除尘器的最初控制方式是由人来控制，随后采用时间继电器控制。随着电子技术的发展，利用脉冲控制仪进行除尘器的清灰控制，为实现一体化控制PLC[5]被作为主控回路。

图1 高温陶瓷膜除尘器结构

现在国内控制系统多采用脉冲控制仪和PLC组合触摸屏控制。目前常用的控制仪为无触点电动脉冲控制仪，如鞍山设计院研制的WMK型、协昌SXC系列型。PLC组合触摸屏控制则选择西门子S7PLC系列型、欧姆龙PLC系列型、ABBPLC系列型。

上述控制仪都有共同的缺点，即都采用开环控制模式，而开环控制模式并不能实现统一控制。为消除开环控制的不足之处，现在有许多陶瓷除尘器采用闭环PLC和触摸屏组合控制系统来实现反吹清灰和卸灰，如Pall高温高压飞灰过滤器[6]控制系统。但硬件成本和软件的编程的复杂性随之增高。LOGO!控制系统[7,8]定位于脉冲控制仪控制系统和PLC和触摸屏组合控制系统之间，拥有在线编程的操作界面，并可显示反馈状态和修改参数。LOGO!控制系统不仅弥补了脉冲控制仪的开环控制不足，还维持了PLC和触摸屏组合控制系统的功能，省去了PLC和触摸屏组合控制系统的触摸屏硬件、触摸屏的组态和编程。另外LOGO!模块成本也要低于PLC模块成本。

2陶瓷除尘器用LOGO！控制系统构成及控制方式

在陶瓷除尘器控制系统中脉冲喷吹方式为在线喷吹(即过滤过程中进行喷吹)。控制方式为自动控制和手动控制，其中自动控制分为为时间控制和压差控制。除尘器达到反吹时间或压差设定值时，将进入反吹工作状态，脉冲电磁阀逐一快速打开/关闭(脉冲宽200-300ms，脉冲间隔20-300s，喷吹周期间隔为15-120min)，手动控制为各脉冲电磁阀单一控制。

自动卸灰控制方式分为为自动控制和手动控制，自动控制位是时间控制和灰料高度控制(即达到料位计测量高度设定)，除尘器达到卸灰设定时间或灰斗料位计报警时开启卸灰，卸灰阀开启时间为2-20min，开启间隔为30-180min，开启同时仓壁振动器震动，手动控制为卸灰阀和振动器单一控制。

为实现上述要求，满足陶瓷除尘器控制系统运行可靠性、可操作性及自动化程度，控制系统设计采用LOGO为主控单元控制回路。

根据高温陶瓷除尘器输入输出点的要求，选用LOGO! 12/24 RC+LOGO! DM 16 24数字量模块+LOGO! AM 2*2模拟量输入模块，共计16个数字量输入、12个继电器输出、4个模拟量输入。DC24V电压输入信号，DC24V继电器输出，DC24 4-20mA模拟量输入。输入信号连接系统手动和自动启停按钮及料位计报警信号，继电器输出连接电磁阀线圈、卸灰阀线圈及振动器线，模拟量输入连接变送器用于监控除尘器工作状态，在LOGO！LCD上显示。脉冲宽度、间隔、周期间隔及卸灰阀开启宽度、间隔可在LOGO!控制面板修改相应定时器。LOGO!LCD显示屏显示及面板操作替代了S7-200/S7-300+触摸屏，有效降低硬件成本软件的编辑量。系统接线和LOGO!功能框分别如图2和如图3所示。

图2 控制系统接线图

图3 控制系统 LOGO!功能框图

脉冲喷吹控制为喷吹自动时间自动开/喷吹压差自动开(I1/DM16 24 I8)按钮闭合，达到自动喷吹的设定时间或压差(AM2 I1压差信号)设定值，LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，脉冲电磁阀逐一快速打开或关闭脉冲宽200-300ms脉冲间隔20-300s喷吹周期间隔为15-120min，依次周期循环反复，喷吹自动关(I2)按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。

卸灰控制为卸灰阀自动开(DM16 24 I3)按钮闭合,达到自动卸灰的设定时间或料位输入闭合(DM16 24 I7)，LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，卸灰阀开启时间为2-20min，开启间隔为30-180min，开启同时仓壁振动器震动，卸灰阀自动关(DM16 24 I4)按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。

手动控制为系统针对各阀门和设备设置单一控制，电磁阀手动按钮1#-8#(I3-DM16 24 I2)、卸灰阀手动(DM16 24 I5)按钮和振动器手动(DM16 24 I6)按钮，分别点动控制电磁阀1#-8#、卸灰阀和振动器。

3总结

以往高温陶瓷除尘器的自动控制系统多采用PLC组合触摸屏控制和脉冲控制仪控制。PLC组合触摸屏控制虽功能强大但成本随之增加。脉冲控制仪控制虽成本较低但系统较小、控制点少且功能不完善。

本文论述的西门子的小型PLC-LOGO！控制系统，延续了西门子S7-200 S7-300的稳定性，同时成本与同脉冲控制仪控制系统相当。LOGO！的可靠性和先进性完全满足了高温陶瓷除尘器控制系统要求。

参考文献

[1]田贵山,徐廷相.新型动力循环陶瓷过滤元件除尘技术研究[D]. 西安：西安交通大学，1999.

[2]曹俊倡，徐友祥，李小勇等.碳化硅质高温陶瓷膜材料在Shell煤气化装置中的应用[J].现代技术陶瓷，2013,34(1)：51-53.

[3]王秀琳，蒋根才. 水泥厂布袋除尘自动控制系统设计[J].自动化技术与应用，26(12)：61-63.

[4]韦俊，郭龙波，汪光阳等.西门子PLC在布袋除尘系统中的应用[J].自动化仪表，26(7):84-85.

[5]王树东，曹爱红，潘峥嵘. PLC在除尘控制系统中的研究与应用[J]. 计算机测量与控制，2006，14(4):474-476.

[6]谷政权，李文杰，耿胜楚.高温高压飞灰过滤器的工作原理与优化[J].煤化工，2011，34(12)：6-8.

[7]SIEMENS 自动化与驱动集团.LOGO!手册版本3[M].2009.

[8]甘斌.LOGO！系列PLC 在自清洗过滤器中的应用[J].冶金动力，2013，163(9)：56-59.

The PLC of LOGO!Seies Used in the Ceramic Filtering Instrument

Zhang zhenXue YouxiangLi JieJiao GuangleiLi Liang

(Shandong Research and Design Institute of Industrial Ceramics,Zibo 255031)

Abstract:This paper introduced the PLC of LOGO! series which was used in the ceramic filtering instrument.Contrasted the traditional pulse control system,the LOGO! reduced the cost and inherited the reliability, operability and automation of the PLC touch screen control system.

Keywords:ceramic filter; the LOGO! ; control system

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.02.010

作者简介：张振(1989~)，男，工程师. 主要从事陶瓷膜材料及装备的研究与设计.

基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2013AA051104).