CN105169828A - 一种基于wincc的袋式除尘器控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统及其控制方法，所述基于WINCC的袋式除尘器控制系统包括上位机、WINCC人机界面系统、PLC可编程控制器、检测仪表、提升电磁阀和喷吹脉冲阀；上位机通过以太网与WINCC人机界面系统连接，WINCC人机界面系统通过以太网与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器的输入端口与检测仪表的信号输出端连接，PLC可编程控制器的输出端口分别与提升电磁阀、喷吹脉冲阀和继电器的线圈连接，提升电磁阀和喷吹脉冲阀通过继电器的常开触点连接电源。本发明采用PLC可编程控制器进行定时或定阻自动喷吹清灰，耗气量小，清灰彻底；加上WINCC人机界面系统，提高了劳动效率。

Description

一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及除尘设备技术领域，具体是一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统及其控制方法。

背景技术

袋式除尘器广泛应用于建材、冶金、化工等行业，其用途是过滤除尘，含尘煤气流通过布袋时，灰尘被截留在纤维体上，而气体通过布袋不断地流动。其主要构成设备有箱体、布袋、清灰设备及反吹设备等。在袋式除尘器的工作过程中，当布袋清洁时，起截留作用的主要是纤维体，随着纤维体上灰尘的不断增加，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应，滤袋表面积聚了一层粉尘，这层粉尘称为初层，在此以后的运动过程中，初层成了滤料的主要过滤层，依靠初层的作用，网孔较大的滤料也能获得较高的过滤效率。随着粉尘在滤料表面的积聚，除尘器的效率和阻力都相应的增加，当滤料两侧的压力差很大时，会把有些已附着在滤料上的细小尘粒挤压过去，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。清灰时不能破坏初层，以免效率下降。

目前，袋式除尘器多采用盘装表就地手操控制，一方面操作复杂、故障率高，另一方面系统差压较大，能耗较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统及其控制方法，实现了袋式除尘器的自动化运行，耗气量小，清灰彻底，提高了劳动效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统，包括上位机、WINCC人机界面系统、PLC可编程控制器、检测仪表、提升电磁阀和喷吹脉冲阀；所述上位机通过以太网与WINCC人机界面系统连接，所述WINCC人机界面系统通过以太网与PLC可编程控制器连接，所述PLC可编程控制器的输入端口与检测仪表的信号输出端连接，所述PLC可编程控制器的输出端口分别与提升电磁阀和喷吹脉冲阀连接，所述PLC控制器的输出端口与继电器的线圈连接，所述提升电磁阀和喷吹脉冲阀通过继电器的常开触点连接电源。

作为本发明进一步的方案：所述PLC可编程控制器为SIMATICS7-300。

作为本发明进一步的方案：所述检测仪表包括差压变送器和温度传感器。

所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

（1）上位机通过WINCC人机界面系统的画面编辑器功能构建袋式除尘器的操作界面，PLC可编程控制器通过以太网将袋式除尘器的检测仪表检测的数据传输到WINCC人机界面系统中；

（2）通过WINCC人机界面系统的变量管理器，实现变量通过PLC可编程控制器管理袋式除尘器的提升电磁阀和喷吹脉冲阀的动作，并且将变量参数链接到设计的操作界面；

（3）通过报警功能，将袋式除尘器的所有故障信息及重要参数导入报警功能，并通过WINCC人机界面系统的画面编辑器中的报警控件显示袋式除尘器的所有故障信息及重要参数，并进行实时监控；

（4）信号检测：差压变送器对总差压进行检测；

（5）信号比较：PLC可编程控制器接收总差压信号，并与设定值进行比较，看其是否接近或者超过设定值，当PLC可编程控制器判断总差压值小于设定值时，回到步骤（4）；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，进行步骤（6）；

（6）动作：PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭提升电磁阀，打开喷吹脉冲阀，喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s，喷吹脉冲阀关闭，提升电磁阀打开，循环步骤（4）直至总差压恢复正常。

作为本发明进一步的方案：所述步骤（6）中，当提升电磁阀和喷吹脉冲阀的数量分别为两个以上时，包括以下步骤：

1）PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭第一提升电磁阀，打开第一喷吹脉冲阀，第一喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第一喷吹脉冲阀关闭，第一提升电磁阀打开；

2）第一提升电磁阀打开后，PLC可编程控制器内的计时器重新开始计时，第二提升电磁阀关闭，打开第二喷吹脉冲阀，第二喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第二喷吹脉冲阀关闭，第二提升电磁阀打开；依次类推，直到最后一级喷吹脉冲阀喷吹完毕；

3）循环步骤（4）-（5），当PLC可编程控制器判断总差压小于设定值时，则停止动作；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，继续进行动作，直至总差压恢复正常。

作为本发明进一步的方案：所述总差压的设定值为0.8-1.2kPa。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用PLC可编程控制器对提升电磁阀和喷吹脉冲阀进行定时或定阻自动喷吹清灰，实现了袋式除尘器的自动化运行，耗气量小，清灰彻底，性能稳定，避免了袋式除尘器内的总差压过高对炉膛燃烧效率的影响；加上WINCC人机界面系统，工作人员只需要在值班室内就能轻松完成袋式除尘器的控制及监测，有效降低了工人的劳动强度，提高了劳动效率。

附图说明

图1是一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中，一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统，包括上位机、WINCC人机界面系统、PLC可编程控制器、检测仪表、提升电磁阀和喷吹脉冲阀；上位机通过以太网与WINCC人机界面系统连接，WINCC人机界面系统通过以太网与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器的输入端口与检测仪表的信号输出端连接，PLC可编程控制器的输出端口分别与提升电磁阀和喷吹脉冲阀连接，PLC控制器的输出端口与继电器的线圈连接，提升电磁阀和喷吹脉冲阀通过继电器的常开触点连接电源。

其中，PLC可编程控制器可以为SIMATICS7-300。检测仪表包括差压变送器和温度传感器，差压变送器位于袋式除尘器顶部，进一步地，差压变送器可以位于袋式除尘器顶部的外侧。

WINCC人机界面系统使用变量管理器来处理变量的集中管理，此变量管理器不为用户所见，它处理WINCC项目产生的数据和存储在项目数据库中的数据。在WINCC运行系统中，它管理WINCC变量。WINCC人机界面系统的所有应用程序必须以WINCC变址的形式从变址管理器中请求数据，这些WINCC应用程序包括图形运行系统、报警记录运行系统和变量记录运行系统等。WINCC变量管理器管理运行时的WINCC变量，它的任务是从过程中取出请求的变量值。这个过程通过集成在WINCC项目中的通讯驱动程序来完成。通讯驱动程序利用其通道单元构成WINCC与过程处理之间的接口。在大多数情况下，到过程处理的基于硬件的连接是利用通讯处理器来实现的。WINCC通讯驱动程序使用通讯处理器来向PLC可编程控制器发送请求消息。然后，通讯处理器将回答相应消息请求的过程值返回到WINCC管理器中。

建立WINCC人机界面系统与PLC可编程控制器之间通讯的步骤为：

1>创建WINCC站与自动化系统之间的物理连接；

2>在WINCC项目中添加适当的通道驱动程序；

3>在通道驱动程序适当的通道单元下建立与指定通讯伙伴的连接；

4>在连接下建立变量。

袋式除尘器的脉冲喷冲清灰控制系统包括脉冲喷冲阀、提升电磁阀及压缩空气管路。

袋式除尘器的工作原理：含尘气体在引风机吸引力的作用下进入灰斗，经导流板后被均匀分配到各条滤袋上。粉尘被拦截在滤袋外表面，气体则穿过滤袋，经过净气室后外排。袋式除尘器捕集在滤袋外表面上的粉尘会导致滤袋透气性的减少，使除尘器的阻力不断增加，等到阻力达到设定植（差压控制）或是过滤的时间达到设定值（时间控制），通常处于关闭状态的喷吹脉冲阀在PLC可编程控制器的脉冲喷吹控制下打开极短暂的一段时间（0.1s左右），高压气体瞬间从气包进入喷吹管，并高速从喷吹孔喷出。高速气流喷入滤袋时还会产生数倍于喷射气体的二次引流。喷射气流与二次引流的共同作用使滤袋内侧的压力迅速升高，滤袋由原先内凹的形状变成外凸的形状，并在变形量达到最大值时产生一个很大的反向加速度，吸附在滤袋上的粉尘主要在这反向加速度作用下，脱离滤袋表面，落入灰斗，除尘器的阻力随之下降。将粉尘从滤袋表面清除的过程称为清灰。清灰工作是一排一排进行的。喷吹脉冲阀每动作一次，一排滤袋就得到清灰。喷吹脉冲阀按照设定的时间间隔与顺序依次动作，直到完成一个循环。整台除尘器就完成了一个清灰周期。

所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统的控制方法，包括以下步骤：

（1）上位机通过WINCC人机界面系统的画面编辑器功能构建袋式除尘器的操作界面，PLC可编程控制器通过以太网将袋式除尘器的检测仪表检测的数据传输到WINCC人机界面系统中；

（2）通过WINCC人机界面系统的变量管理器，实现变量通过PLC可编程控制器管理袋式除尘器的提升电磁阀和喷吹脉冲阀的动作，并且将变量参数链接到设计的操作界面；

（3）通过报警功能，将袋式除尘器的所有故障信息及重要参数导入报警功能，并通过WINCC人机界面系统的画面编辑器中的报警控件显示袋式除尘器的所有故障信息及重要参数，并进行实时监控；

（4）信号检测：差压变送器对总差压进行检测；

（5）信号比较：PLC可编程控制器接收总差压信号，并与设定值（将总差压的设定值设定在0.8-1.2kPa范围内，优选1kPa）进行比较，看其是否接近或者超过设定值，当PLC可编程控制器判断总差压值小于设定值时，回到步骤（4）；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，进行步骤（6）；

（6）动作：PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭提升电磁阀，打开喷吹脉冲阀，喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s，喷吹脉冲阀关闭，提升电磁阀打开，循环步骤（4）直至总差压恢复正常。

当提升电磁阀和喷吹脉冲阀的数量分别为两个以上时，以三个提升电磁阀和三个喷吹脉冲阀为例，对步骤（6）作进一步说明，步骤（6）包括以下步骤：

1）PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭第一提升电磁阀，打开第一喷吹脉冲阀，第一喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第一喷吹脉冲阀关闭，第一提升电磁阀打开；

2）第一提升电磁阀打开后，PLC可编程控制器内的计时器重新开始计时，第二提升电磁阀关闭，打开第二喷吹脉冲阀，第二喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第二喷吹脉冲阀关闭，第二提升电磁阀打开；

3）第二提升电磁阀打开后，PLC可编程控制器内的计时器重新开始计时，第三提升电磁阀关闭，打开第三喷吹脉冲阀，第三喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第三喷吹脉冲阀关闭，第三提升电磁阀打开；

4）循环步骤（4）-（5），当PLC可编程控制器判断总差压小于设定值时，则停止动作；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，继续进行动作，直至总差压恢复正常。

本发明采用PLC可编程控制器对提升电磁阀和喷吹脉冲阀进行定时或定阻自动喷吹清灰，实现了袋式除尘器的自动化运行，耗气量小，清灰彻底，性能稳定，避免了袋式除尘器内的总差压过高对炉膛燃烧效率的影响；加上WINCC人机界面系统，工作人员只需要在值班室内就能轻松完成袋式除尘器的控制及监测，有效降低了工人的劳动强度，提高了劳动效率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于WINCC的袋式除尘器控制系统，其特征在于，包括上位机、WINCC人机界面系统、PLC可编程控制器、检测仪表、提升电磁阀和喷吹脉冲阀；所述上位机通过以太网与WINCC人机界面系统连接，所述WINCC人机界面系统通过以太网与PLC可编程控制器连接，所述PLC可编程控制器的输入端口与检测仪表的信号输出端连接，所述PLC可编程控制器的输出端口分别与提升电磁阀和喷吹脉冲阀连接，所述PLC控制器的输出端口与继电器的线圈连接，所述提升电磁阀和喷吹脉冲阀通过继电器的常开触点连接电源。

2.根据权利要求1所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统，其特征在于，所述PLC可编程控制器为SIMATICS7-300。

3.根据权利要求1所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统，其特征在于，所述检测仪表包括差压变送器和温度传感器。

4.一种如权利要求2-3任一所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）上位机通过WINCC人机界面系统的画面编辑器功能构建袋式除尘器的操作界面，PLC可编程控制器通过以太网将袋式除尘器的检测仪表检测的数据传输到WINCC人机界面系统中；

（2）通过WINCC人机界面系统的变量管理器，实现变量通过PLC可编程控制器管理袋式除尘器的提升电磁阀和喷吹脉冲阀的动作，并且将变量参数链接到设计的操作界面；

（3）通过报警功能，将袋式除尘器的所有故障信息及重要参数导入报警功能，并通过WINCC人机界面系统的画面编辑器中的报警控件显示袋式除尘器的所有故障信息及重要参数，并进行实时监控；

（4）信号检测：差压变送器对总差压进行检测；

（5）信号比较：PLC可编程控制器接收总差压信号，并与设定值进行比较，看其是否接近或者超过设定值，当PLC可编程控制器判断总差压值小于设定值时，回到步骤（4）；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，进行步骤（6）；

（6）动作：PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭提升电磁阀，打开喷吹脉冲阀，喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s，喷吹脉冲阀关闭，提升电磁阀打开，循环步骤（4）直至总差压恢复正常。

5.根据权利要求4所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统的控制方法，其特征在于，所述步骤（6）中，当提升电磁阀和喷吹脉冲阀的数量分别为两个以上时，包括以下步骤：

1）PLC可编程控制器内的计时器开始计时，同时关闭第一提升电磁阀，打开第一喷吹脉冲阀，第一喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第一喷吹脉冲阀关闭，第一提升电磁阀打开；

2）第一提升电磁阀打开后，PLC可编程控制器内的计时器重新开始计时，第二提升电磁阀关闭，打开第二喷吹脉冲阀，第二喷吹脉冲阀开始喷吹，当PLC可编程控制器内的计时器达到30-50s时，第二喷吹脉冲阀关闭，第二提升电磁阀打开；依次类推，直到最后一级喷吹脉冲阀喷吹完毕；

3）循环步骤（4）-（5），当PLC可编程控制器判断总差压小于设定值时，则停止动作；当PLC可编程控制器判断总差压值接近或者超过设定值时，继续进行动作，直至总差压恢复正常。

6.根据权利要求4所述的基于WINCC的袋式除尘器控制系统的控制方法，其特征在于，所述总差压的设定值为0.8-1.2kPa。