CN107350080A - 一种基于plc的高压静电除尘控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明设计了一种基于PLC的方便实用的高压静电除尘系统，该高压静电除尘系统以PLC为控制中心兼并几个模拟测量、采集电路，其工作特征为：数据采集电路采集到变压器一次电压电流、二次电流、电压作为模拟量通过PLC模拟量输入模块送入CPU；油温、偏励磁、油位等作为数字量信号送到CPU；CPU通过对送入的信号进行计算处理，输出触发脉冲给可控硅触发电路，从而调节电场电压；通过触摸屏实现人机交互和通过以太网实现和上位机的联机通信。该除尘控制系统较一些基于单片机控制器为中心的除尘系统，其具备通信简单、功能强大且实用的强大优势。

Description

一种基于PLC的高压静电除尘控制系统

技术领域

本发明属于基本的控制系统控制技术领域，尤其涉及一种基于PLC的高压静电控制系统的控制方法和过程。

背景技术

随着人类产生规模的扩大，空气污染日益严重，粉尘已经成为造成空气污染物的主要原因之一，为了减少污染物的排放，避免大气污染，保护生态环境和身体健康，在工业废气进入大气前必须进行粉尘处理，而除尘器是治理烟尘污染、改善大气环境质量和保护人们的重要设备，最早的除尘器使用机械同步整流、后来逐渐被电子管整流、固体硅整流器、嗮整流器所替代。早期的电除尘器必须用人工控制电压、电流，到30年代尝试自动控制。

一些传统的基于单片机的除尘控制系统，存在着许多问题，例如：硬件设计相对复杂、系统的抗干扰能力较差、系统需要自己电源、系统的维护维修比较烦麻烦，这些都对系统的性能造成很大干扰。

因此，急需要一种能满足实际要求，简单方便，维护维修较简单的控制系统。

发明内容

基于以上工业中存在的除尘问题，我们设计了一种高效、实时监控的基于PLC的高压静电除尘控制系统，该系统以PLC(s7-200)为核心，以电源电路、过零检测电路、火花检测电路、数据采集电路、偏励磁检测电路、可控硅触发电路、保护电路为辅助，以及和触摸屏人机交互、通过以太网和上位机的联机通信，都是该控制系统的重要部分，具体工作过程如下：

过程1：数据采集电路采集到变压器一次电压、电流，二次电压、电流、浊度等模拟量信号通过PLC模拟量模块送入CPU进行计算处理。

过程2：变压器油温、油位偏励磁等开关量信号通过PLC数字量输入信号送入CPU进行处理。

过程3：PLC依次读入所有输入到CPU的模拟量、数字量信号，通过一些算法进行相应的处理，根据处理得到的结果产生两路触发脉冲，送入主回路可控硅调压装置，通过调整可控硅的导通角控制变压器一次电压，从而控制输入电场压，提高除尘效率。

过程4：二次电流经过整流器整流后送给除尘器本体，以此重复以上三个过程形成控制回路。

此外，PLC和触摸屏实现人机交互以及通过以太网和上位机进行联机通信，主要有以下两个特征：

特征1：通过触摸屏设置相关参数，显示参数的当前运行值以及故障类型，比实现参数的掉电保护。

特征2：与上位机的通信，实现远程控制。上位机能够显示系统当前的运行状态以及电场的伏安特性曲线。当系统进行手动程序控制时，自动程序无效。

基于过程2，偏励磁是变压器常出现的状况，产生偏励磁时，变压器原边或副边的电流正半周期和负半周期幅度不相等，这样会造成非常大浪涌电流，严重时导致变压器烧毁，因此，对变压器进行偏励磁检测是必须的，一旦发现偏励磁现象，控制器启动保护程序，跳闸停机。

基于过程3，模拟量信号主要包括一次电压、电流，二次电压、电流、浊度等，都需要通过数据采集电路获得当前的值，送入PLC模拟量输入模块，CPU进行相应的计算处理。

数字量信号主要有变压器油温、油位、偏励磁、过零检测、火花检测等开关量信号，这些信号直接通过PLC数字量输入端口送入PLC进行相应的处理。

其中，过零检测电路是输入的工频交流信号每经过一次零点，输出就发出一次脉冲，这个输出信号作为PLC的一个外部中断信号；火花检测电路特征在于火花控制，提高除尘效率和保护除尘器本体，采集电路采集的二次电流与设定值进行比较，经过RS触发器的值送入PLC处理，当检测到有火花时，PLC执行火花处理程序，记忆当前的二次电压。

对于特征1和特征2，该系统实现了PLC与触摸屏的人机交互，和通过以太网和上位机的联机通信，在触摸屏上可以设置一次、二次电压、电流阈值，当当前值超过设置值时，触摸屏报警，CPU停止工作，另外，该系统置有手动和自动控制程序，当执行手动程序时，自动程序无效，可以在触摸屏进行相关操作；当执行自动程序时，手动程序无效，触摸屏上的值实时更新。通过以太网，管理员也可以对系统进行远程控制，对出城设备实现远程启动、停止和参数调整等功能，整个系统设备的运行参数，运行状态，也能直观的显示在上位机屏幕上。

由于静电出除尘器结构复杂，出现故障时检修比较困难，因此该系统也设有一套完整的故障检测报警程序来保证系统的正常运行，减少故障概率和运行成本。当PLC检测到二次电压大于设置值，电流小于设置值且连续时间大于100ms,我们视为负载开路；当PLC检测到二次电流大于设置值，电压小于设置值且连续时间大约100ms,我们视为负载短路；当PLC检测到一次电流大于设置值，电压小于设置值且连续时间大约100ms,我们视为设备过载；当PLC只检测到一个触发信号时，即视为变压器产生偏励磁。故障处理流程图如图4所示

该系统不但克服了以单片机为核心的控制系统的人机交互性较差，系统维护困难，干扰较大等缺点，而且有良好的自动调压和远程控制能力，并能通过PLC和触摸屏简化现场操作，提高了控制的灵活性，维修简单，有很大的实用价值。

附图说明

图1是除尘控制系统原理图。

图2是偏励磁检测电路。

图3是故障处理程序流程图。

图4是本发明的系统框图。

具体实施方式

将参照附图1、2、3对本发明实施作进一步描述。

参照图1，为高压除尘控制系统原理图，数据采集电路采集到变压器一次电压、电流，二次电压、电流、浊度等模拟量信号通过PLC模拟量模块送入CPU进行计算处理；变压器油温、油位偏励磁等开关量信号通过PLC数字量输入信号送入CPU进行处理；PLC依次读入所有输入到CPU的模拟量、数字量信号，通过一些算法进行相应的处理，根据处理得到的结果产生两路触发脉冲，送入主回路可控硅调压装置，通过调整可控硅的导通角控制变压器一次电压；二次电流经过整流器整流后送给除尘器本体，以此重复以上三个过程形成控制回路；在对浊度进进行数据采集时，这里采用了PID控制算法，有助于对浊度进行准确的控制。

参照图2，为偏励磁检测电路，其输入信号是由一次电压经过变压器降压得到，最后端是两个D触发器，前面是两个电压比较器，一个比较器输入为正，另一个为负，这样，当发生偏励磁后，经过反相器,只有一个发生偏转，这就是说当PLC只检测到一个触发信号时就判断变压器发生了偏励磁。

参照图3，当PLC检测到二次电压大于设置值，电流小于设置值且连续时间大于100ms,我们视为负载开路；当PLC检测到二次电流大于设置值，电压小于设置值且连续时间大约100ms,我们视为负载短路；当PLC检测到一次电流大于设置值，电压小于设置值且连续时间大约100ms,我们视为设备过载；当PLC只检测到一个触发信号时，即视为变压器产生偏励磁。

Claims (3)

1.一种基于PLC的高压静电除尘控制系统，所述系统包括PLC、电源电路、过零检测电路、火花检测电路、数据采集电路、偏励磁检测电路、可控硅触发电路、保护电路、触摸屏以及上位机，其特征在于，所述PLC分别连接电源电路、过零检测电路、火花检测电路、数据采集电路、偏励磁检测电路、可控硅触发电路、保护电路、触摸屏以及上位机，所述可控硅触发电路连接在电网与除尘器电源之间，所述PLC根据过零检测电路、火花检测电路、数据采集电路、偏励磁检测电路检测获取的信号控制所述可控硅触发电路以改变所述除尘器的高压静电输出。

2.如权利要求1所述的基于PLC的高压静电除尘控制系统，其特征在于，所述信号包括模拟量信号和开关量信号，所述模拟量信号通过PLC模拟量模块送入PLC的CPU进行计算处理；所述开关量信号通过PLC数字量输入信号送入CPU进行处理。

3.如权利要求2所述的基于PLC的高压静电除尘控制系统，其特征在于，所述PLC依次读入所有输入到CPU的模拟量、数字量信号，进行计算处理，根据处理得到的结果产生两路触发脉冲，送入可控硅触发电路，通过调整可控硅的导通角控制输出电压。