CN113156884B - 一种基于plc的模块化焦炉除尘电控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，包括PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元、低压配电单元和辅助控制单元和中控室DCS通讯单元，该系统中各个单元独立控制又通过通讯组成一个整体完成焦炉除尘的控制，在系统运行时，低压配电单元负责给各个单元配电，焦炉除尘单元分为本地运行模式和远程运行模式。该系统提高了除尘电控系统的维修效率和质量，降低了对维修人员的技能要求和减少维修费用，提升了焦炉除尘系统整体的稳定性和可靠性，该除尘电控系统拓展性强，能够迅速适应日益苛刻的环保要求，满足用户对现有焦炉除尘系统进行快速升级改造的需求，具有极高的系统灵活性。

Description

一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统

技术领域

本发明涉及焦炉除尘技术领域，尤其涉及一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统。

背景技术

焦炉除尘包含机侧除尘、焦侧除尘、装煤除尘等，用于收集焦炉生产过程中排放的大量粉尘、烟尘、焦油等有害物质。为满足环保排放要求，除尘器仓室数量少则八九个多则二十几个，体积庞大，设备数量多且分散布置，由于我国各省份地区环保指标不同、焦炉型号不同、布置空间的局限和业主的特定要求，所以地面站的仓室数量及每个仓室的设备数量、种类也不尽相同。现有技术中将焦炉除尘配电柜及PLC柜集中放置在地面低压配电室中，地面站设备就近位置放置现场操作箱及接线端子箱，配电柜及PLC柜与现场设备及现场操作箱、端子箱之间用电缆连接从而实现焦炉除尘的控制，或者采用按照功能划分成为几个小系统，各个小系统之间用网线连接利用通讯方式实现焦炉除尘的控制。此方法缺少模块化的焦炉除尘的电控产品结构，缺少焦炉除尘电控系统整体的可靠性和可拓展性，不能有效的提高效率、节省时间、降低成本，降低差错率。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，具体方案包括：

PLC主控单元，用于与焦化厂上级DCS系统进行通讯、对整个除尘系统的联锁及顺序进行控制；

仓室控制单元，对单个除尘器仓室的脉冲阀、离线阀、灰仓料位计、振打电机、卸灰阀和刮板机进行控制；

风机控制单元，采集风机和电机在工作状态下的温度信息和振幅信号、采用冷却水流量计的流量信息和压力信号、采集除尘器进出口压力信号和气源压力信号、从而控制冷却水电动阀门、主风机电机散热风机和主风机电机变频器的工作过程；

低压配电单元，对PLC主控单元、仓室控制单元和风机控制单元进行配电；

辅助控制单元，对照明配电设备、检修电源箱配电设备、配电室空调配电及辅助设备进行供电和控制；

中控室DCS通讯单元，将PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元通过工业以太网通讯形式集成构成焦炉除尘控制系统。

所述仓室控制单元包括振打电机回路断路器、振打电机回路接触器、格式阀回路断路器、格式阀回路接触器、刮板机回路断路器、刮板机回路接触器、第一PLC、脉冲阀控制继电器、离线阀控制继电器和控制与信号设备；所述振打电机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与振打电机回路接触器相连接，所述格式阀回路断路器的一端与电源相连接、另一端与格式阀回路接触器相连接，所述刮板机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与刮板机回路接触器相连接，所述振打电机回路断路器、振打电机回路接触器、格式阀回路断路器、格式阀回路接触器、刮板机回路断路器、刮板机回路接触器与第一PLC相连接，所述第一PLC的输出端与脉冲阀控制继电器、离线阀控制继电器和控制与信号设备相连接。

所述风机控制单元包括散热风机回路断路器、散热风机回路接触器、冷却水阀回路断路器、冷却水阀回路接触器、交换机、控制与信号设备和第二PLC，所述散热风机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与散热风机回路接触器相连接，所述散热风机回路接触器通过电缆与散热风机相连接，所述散热风机回路断路器和散热风机回路接触器与第二PLC相连接用于检测断路器和接触器的状态信息，所述冷却水阀回路断路器的一端与电源相连接、另一端与冷却水阀回路接触器相连接，所述冷却水阀回路断路器和冷却水阀回路接触器与第二PLC相连接，所述控制与信号设备与第二PLC相连接，所述交换机的一端与电源相连接另一端与PLC相连接。

所述低压配电单元包括多个仓室单元配电断路器、PLC主控单元配电断路器、辅助控制单元配电断路器和UPS。

所述辅助控制单元包括照明配电断路器、空调配电断路器、检修电源配电断路器和辅助设备配电断路器。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，该系统将焦炉除尘电控系统划分成几个以仓室为单位的单元模块化控制系统，各个单元具有确定和独立的功能、标准接口和互换性的通用硬件和软件单元，通过PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元、低压配电单元、辅助控制单元、中控室DCS通讯单元从而实现焦炉除尘的全面控制过程；从而使该系统提高了除尘电控系统的设计效率，简化了设计程序，极大的缩短了产品的设计、采购和安装周期；另外该系统提高了除尘电控系统的设计效率，简化了设计程序，极大的缩短了产品的设计、采购和安装周期；该系统还提高了除尘电控系统的维修效率和质量，降低了对维修人员的技能要求和减少维修费用；最后该除尘电控系统拓展性强，能够迅速适应日益苛刻的环保要求，满足用户对现有焦炉除尘系统进行快速升级改造的需求，具有极高的系统灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统的结构框图；

图2为本发明中仓室控制单元的结构框图；

图3为本发明中风机控制单元的结构框图；

图4为本发明中中低压配电单元的结构框图；

图5为本发明中辅助控制单元的结构框图；

图6为本发明中基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统的控制流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，包括PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元、低压配电单元和辅助控制单元和中控室DCS通讯单元。

所述PLC主控单元负责与焦化厂上级DCS系统进行通讯以及与仓室控制单元、风机控制单元，负责整个除尘系统的联锁及顺序控制，内含中高档性范围的可编程逻辑控制器和通讯模块，与仓室控制单元、风机控制单元之间通过网线连接。所述仓室控制单元负责对单个除尘器仓室的脉冲阀、离线阀、灰仓料位计、振打电机、卸灰阀(或气力输送AV泵)、刮板机进行控制，仓室控制单元单线图如图1所示，将除尘器划分为N个仓室，每个仓室的电气设备数量、种类相同，设置1#至N#N个完全相同的仓室控制单元。内置控制仓室设备的控制回路，包含CPU、信号模块、断路器、接触器及继电器等电气元件，封装在一个防护等级为IP65的双层门控制箱内安装在现场每个除尘器仓室的下面，PLC控制器采用低中档可编程逻辑控制器，操作箱内层门上安装有操作按钮或触摸屏，仓室控制单元出厂前已经批量化下载程序，现场安装完成后即可单独操作单个仓室的所有电气设备。仓室控制结构图见附图2。所述风机控制单元负责采集风机及电机温度、振幅信号，采集冷却水流量计流量、压力信号，采集除尘器进出口压力信号，采集气源压力信号，同时还控制冷却水电动阀门、主风机电机散热风机、主风机电机变频器。

实施例：所述仓室控制单元包括振打电机回路断路器、振打电机回路接触器、格式阀回路断路器、格式阀回路接触器、刮板机回路断路器、刮板机回路接触器、第一PLC、脉冲阀控制继电器、离线阀控制继电器、控制与信号设备等电气元件，封装在一个防护等级为IP65的双层门控制箱内安装在现场每个除尘器仓室的下面。振打电机回路断路器上端与电源连接、下端与振打电机回路接触器上端连接、振打电机回路接触器下端与振打电机、格式阀和刮板机连接，用于给电机供电；振打电机回路断路器和振打电机回路接触器辅助触点与第一PLC连接，用于显示断路器和接触器状态；脉冲阀控制节电器、离线阀控制继电器与第一PLC连接，控制与信号设备与第一PLC连接，通过触发控制与信号设备从而控制单个仓室上面的所有电器设备。所述第一PLC采用低中档可编程逻辑控制器，操作箱内层门上安装有操作按钮或触摸屏，仓室控制单元出厂前已经批量化下载程序，现场安装完成后即可单独操作单个仓室的所有电气设备。仓室控制结构图见附图2。

进一步的，风机控制单元内装有风机电气设备的控制回路，包含PLC控制器、CPU、信号模块、断路器、接触器及继电器等电气元件，封装在一个防护等级为IP65的双层门控制箱内安装在除尘主风机附近，PLC控制器采用低中档可编程逻辑控制器，操作箱内层们上安装有操作按钮或者触摸屏，风机控制单元出厂前已经完成程序编制，现场安装完成后即可独立完成除尘主风机的控制。

实施例：风机控制单元，包括散热风机回路断路器、散热风机回路接触器、冷却水阀回路断路器、冷却水阀回路接触器、交换机、控制与信号设备和第二PLC，所述散热风机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与散热风机回路接触器相连接，所述散热风机回路接触器通过电缆与散热风机相连接，所述散热风机回路断路器和散热风机回路接触器与第二PLC相连接用于检测断路器和接触器的状态信息，所述冷却水阀回路断路器的一端与电源相连接、另一端与冷却水阀回路接触器相连接，所述冷却水阀回路断路器和冷却水阀回路接触器与第二PLC相连接，所述控制与信号设备与第二PLC相连接，所述交换机的一端与电源相连接另一端与PLC相连接，风机控制结构图见附图3。

进一步的，低压配电单元负责对PLC主控单元、1#至N#仓室控制单元、风机控制单元、辅助控制单元进行配电。配电柜正面放置相应数量的断路器、UPS及稳压开关电源，不含PLC系统。低压配电单元封装成一个IP42前后开门的配电柜放置在除尘地面站的低压配电室内。低压柜与各个系统之间通过电缆连接。

实施例：所述低压配电单元包括多个仓室单元配电断路器、PLC主控单元配电断路器、辅助控制单元配电断路器和UPS，如图4所示。

进一步的，辅助控制单元内放置相应数量的断路器，不含PLC系统，放置在配电柜内，与配电箱及设备之间采用电缆连接，辅助控制单元对照明配电设备、检修电源箱配电设备、配电室空调配电及辅助设备进行供电和控制，所述辅助控制单元包括照明配电断路器、空调配电断路器、检修电源配电断路器和辅助设备配电断路器，如图5所示。

进一步的，中控室DCS通讯单元将PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元通过工业以太网通讯实现化零为整，完成整个焦炉除尘控制系统的集成，网络结构图见附图。

本发明公开的一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，主要由以上六个单元组成，各个单元独立控制又通过通讯组成一个整体完成焦炉除尘的控制，其组成见附图5。在系统运行时，低压配电单元负责给各个单元配电，焦炉除尘单元分为本地运行模式和远程运行模式，本地控制模式下，仓室控制单元和风机控制单元分别独立工作，只可对本系统内的所有设备进行监控和控制；在远程控制模式下，系统启动后，1#至N号仓室控制单元、风机控制单元运行并接收PLC主控单元发送来的本系统内各个设备的启动和停止信号，发送本系统状态信号和限位信号给PLC主控单元，PLC主控单元接收状态信号和限位信号后，根据程序逻辑负责给各个单元下达启动和停止命令，负责整个焦炉除尘电控系统的联锁、顺序控制和监控，通讯系统运行，上传焦炉除尘电控系统状态至厂区DCS，完成焦炉除尘的状态监控，其控制流程图见附图6。

本发明公开的一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统提高了除尘电控系统的设计效率，简化了设计程序，极大的缩短了产品的设计、采购、安装周期；另外该系统提高了除尘电控系统的维修效率和质量，降低了对维修人员的技能要求和减少维修费用，提升了焦炉除尘系统整体的稳定性和可靠性，该除尘电控系统拓展性强，能够迅速适应日益苛刻的环保要求，满足用户对现有焦炉除尘系统进行快速升级改造的需求，具有极高的系统灵活性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，其特征在于包括：

PLC主控单元，用于与焦化厂上级DCS系统进行通讯、对整个除尘系统的联锁及顺序进行控制；

仓室控制单元，对单个除尘器仓室的脉冲阀、离线阀、灰仓料位计、振打电机、卸灰阀和刮板机进行控制；

风机控制单元，采集风机和电机在工作状态下的温度信息和振幅信号、采用冷却水流量计的流量信息和压力信号、采集除尘器进出口压力信号和气源压力信号、从而控制冷却水电动阀门、主风机电机散热风机和主风机电机变频器的工作过程；

低压配电单元，对PLC主控单元、仓室控制单元和风机控制单元进行配电；

辅助控制单元，对照明配电设备、检修电源箱配电设备、配电室空调配电及辅助设备进行供电和控制；

中控室DCS通讯单元，将PLC主控单元、仓室控制单元、风机控制单元通过工业以太网通讯形式集成构成焦炉除尘控制系统。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，其特征在于：所述仓室控制单元包括振打电机回路断路器、振打电机回路接触器、格式阀回路断路器、格式阀回路接触器、刮板机回路断路器、刮板机回路接触器、第一PLC、脉冲阀控制继电器、离线阀控制继电器和控制与信号设备；所述振打电机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与振打电机回路接触器相连接，所述格式阀回路断路器的一端与电源相连接、另一端与格式阀回路接触器相连接，所述刮板机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与刮板机回路接触器相连接，所述振打电机回路断路器、振打电机回路接触器、格式阀回路断路器、格式阀回路接触器、刮板机回路断路器、刮板机回路接触器与第一PLC相连接，所述第一PLC的输出端与脉冲阀控制继电器、离线阀控制继电器和控制与信号设备相连接。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，其特征在于：所述风机控制单元包括散热风机回路断路器、散热风机回路接触器、冷却水阀回路断路器、冷却水阀回路接触器、交换机、控制与信号设备和第二PLC，所述散热风机回路断路器的一端与电源相连接、另一端与散热风机回路接触器相连接，所述散热风机回路接触器通过电缆与散热风机相连接，所述散热风机回路断路器和散热风机回路接触器与第二PLC相连接用于检测断路器和接触器的状态信息，所述冷却水阀回路断路器的一端与电源相连接、另一端与冷却水阀回路接触器相连接，所述冷却水阀回路断路器和冷却水阀回路接触器与第二PLC相连接，所述控制与信号设备与第二PLC相连接，所述交换机的一端与电源相连接另一端与PLC相连接。

4.根据权利要求1所述的基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，其特征在于：所述低压配电单元包括多个仓室单元配电断路器、PLC主控单元配电断路器、辅助控制单元配电断路器和UPS。

5.根据权利要求1所述的基于PLC的模块化焦炉除尘电控系统，其特征在于：所述辅助控制单元包括照明配电断路器、空调配电断路器、检修电源配电断路器和辅助设备配电断路器。

Images