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1、1图书分类号：密 级：毕业设计(论文)基于PLC的静电除尘控制系统设计DESIGN OF CONTROL SYSTEM FOR ELECTROSTATIC PERECIPITATOR BASED ON PLC学生学号学生姓名学院名称专业名称指导教师2013年6月10日徐州工程学院毕业设计(论文)摘要高压静电除尘器是一种具有成熟的技术、简单的结构、维护的费用较低的工业净化烟气的设备，长久以来广泛应用于大气污染治理行业中。静电除尘振打控制系统本身具有时序控制的特点，恰好能够较好的发挥出PLC的优势。所以，电除尘振打PLC控制系统被广泛应用于工业电除尘中。本文较为详细的概述了可编程控制器PLC在静电
2、除尘器中的应用，设计将以静电除尘器电极振打清灰PLC控制系统的设计作为核心部分，以PLC为核心设计了系统结构图、梯形图、I/O口接线图以及就地操作箱原理图，在电极振打除尘的同时又添加了一些比较的实用的功能，而且简化了电路的结构，使之变得更为灵活且方便控制。关键词 PLC；静电除尘；控制系统AbstractHigh voltage electrostatic precipitator is a purification equipment for industrial flue gas.It has been widely used in the air pollution control in
3、dustry because of mature technology, simple structure and low maintenance cost. ESP rapping control system has the characteristic of timing control, it can give full play to the advantages of PLC. ESP rapping PLC control system has been widely applied in industrial electrostatic precipitator.This pa
4、per summarizes the application of programmable controller of PLC in electrostatic precipitator. A control system is designed with PLC. The system structure diagram, ladder diagram, I/O diagram and local operation box diagram are designed.At the same time, some more practical function are added, and
5、the circuit structure is simplified to make the control become more flexible and convenient. Keywords PLC electrostatic precipitator control systemII徐州工程学院毕业设计(论文)目 录1绪论11.1课题研究的背景及意义11.1.1静电除尘的背景11.1.2静电除尘的意义11.2静电除尘研究现状11.3课题研究的主要内容12 PLC的原理和电除尘清灰原理32.1PLC的原理32.1.1PLC的原理32.2静电除尘振打清灰原理32.2.1静电除尘器的结
6、构32.2.2静电除尘工作原理32.2.3气体电离和电晕放电42.2.4尘粒的荷电43 PLC硬件设计63.1PLC的选择63.1.1PLC静电除尘基本原理63.1.2PLC的选择确定63.1.3高压供电控制系统原理框图63.1.4元器件的选择与型号73.2系统主电路图设计83.2.1主电路图设计83.2.2振打电动机的选型93.2.3就地操作箱设计93.3I/O分配和PLC接口电路设计103.3.1I/O分配103.3.2I/OPLC接口电路设计114 软件设计134.1软件设计流程图134.2振打电动机的控制要求144.2.1振打控制作用分析144.2.2振打制度的选取原则144.2.3振
7、打工作时序图144.2.4振打时序图的绘制154.3振打控制程序设计164.3.1编程语言的选用164.3.2梯形图165 MCGS组态仿真215.1MCGS概述215.1.1MCGS简介215.1.2MCGS的特点215.2静电除尘MCGS监控系统设计215.2.1设计画面215.2.2定义数据变量235.2.3动画连接245.2.4模拟设备设置265.2.5编写程序27致谢29参考文献30附录31附录131附录234381绪论1.1课题研究的背景及意义1.1.1静电除尘的背景随着人民的社会生活水平和环保意识的逐步提高，环境问题已成为全球关注的焦点。在过去的十年里，各个国家日益严格的环保法规
8、，排放标准的要求已经变得更加成熟，促进全球环保产业的蓬勃发展。静电除尘器（Electrostatic Precipitator ，简称ESP)是大气除尘的主要设备之一，ESP具有空气污染控制方便，效率高，阻力低，能耗低，能处理高温烟气，运行成本低，管理便利等优点，被广泛应用于电气，建设材料，冶炼，有色金属，化工等工业领域1。1.1.2静电除尘的意义中国是世界上最严重的空气污染国家其中之一，因为我们的国家是基于煤炭为主要能源的国家，烟煤污染在我国情况很严重，特别是火电厂的环境污染问题尤其严重，所以，在我国ESP更加受到社会人们的更多关注。如果你想让ESP保持稳定运行而且使其使用寿命更长，那么ES
9、P的设计、制造、安装、调试、运行管理和维护这些环节都必须做到合理且没有差错。其中一个或者多个环节的欠缺，势必会对电除尘器的性能产生影响，所以，往往在实际使用中的电除尘器只是少数处在良好状态，大多数都存在着或多或少的问题2。1.2静电除尘研究现状在很早的公元前，希腊人就已经知道通过摩擦琥珀就能够产生静电吸引的效果，平方反比定律被人们尊为静电学的科学基础，这都是库伦的功劳，这也就是ESP理论的源头。1745年，富兰克林开始研究尖端放电，他似乎是第一个研究的最尖端的放电，且是第一个用电除尘器成功回收了一直很难出去的硫酸雾。后来在他的学生的协助下，富兰克林又取得了新的进展，为在冶金，水泥等行业广泛的使
10、用电除尘技术奠定了基础。电除尘技术从20世纪20年代开始在其他行业得到广泛的应用。电除尘的工业在我国应用始于20世纪30年代，在20世纪70年代，80年代初开始，国内开始引进消化吸收国际先进技术和经验，并进行自主研发，获得了快速发展。目前，中国已经成为了世界上最大的制造和工程应用除尘器国家，其中电除尘是在我国环保行业得到人们的青睐而且应用最为显著，我国已然成为了电除尘器应用的主要国家之一4-6。1.3课题研究的主要内容本文研究的主要内容是基于PLC的静电除尘控制系统设计，包括系统主电路的设计、PLC的I/O口分配、元器件选型与振打制度的选取等内容。本文将以静电除尘器电极振打清灰PLC控制系统的
11、设计作为核心部分，以PLC为核心设计了系统结构图、梯形图、I/O口接线图以及就地操作箱原理图，在电极振打除尘的同时又添加了一些比较的实用的功能，而且简化了电路的结构，使之变得更为灵活且方便控制，只要通过改变输入PLC的梯形图，就可将每台电机振打的时间进行设置。2 PLC的原理和电除尘清灰原理2.1PLC的原理2.1.1PLC的原理可编程控制器的英文名称是Programmable Controller，早期简称PC，后来为了与个人计算机区分，在行业中多称之为Programmable Logic Controller，即可编程逻辑控制器，简称PLC，而这种称呼又与可编程控制器的起源及自身的特点有关
12、。PLC是一种专门的计算机工业控制,理论上,结合了计算机技术和继电器-接触器控制电路,具有很强的能力与工业控制对象的接口。由于PLC实质上仍是一种适合工业控制微机，所以它的基本组成和结构的特征一般PC:核心的中央处理器单元(CPU)的管理下,运行系统程序。接口的PLC和控制对象是由专用I/O组件,通常还需要配以特殊的电源和其他特殊功能模块7-8。PLC用户程序由多个指令组成，指令在存储器中按照步序号顺序排列。在没有跳转指令情况下，CPU从所述第一指令开始，一个接一个顺序地执行用户程序，直到结束。2.2静电除尘振打清灰原理2.2.1静电除尘器的结构图2-1 静电除尘器立体结构图在工业电除尘器中，
13、被广泛采用的是卧式的板式电除尘器。它是由本体和供电源两部分组成。静电除尘器在通常情况下电场是分为六个区域的，那就是三个收尘区域与三个荷电区域，而且荷电区域始终在相应的收尘区域之前。在第一荷电电场和第二荷电电场因为烟尘的浓度比较高而且粉尘相对较粗，阴极采用的是RS密芒刺线。这样，RS密芒刺线与脉冲供电相结合，能够出现很好的荷电效果。2.2.2静电除尘工作原理静电除尘器是利用直流高压电产生的强电场使气体电离，继而会有电晕放电。烟气到达电除尘器，粉尘经过电场就会发生荷电，荷电粉尘因在电场力的作用下会向极板和极线上运动而且会吸附在极板和极线上，通过振打的方式来将粉尘分离出来，从而达到了除尘的目的。2.
14、2.3气体电离和电晕放电因为有辐射摩擦等因素的存在，所以在空气中会存在着少量的自由离子，仅仅凭着这些少量的自由离子是不能够使空气中含有的粉尘发生电离的。因此，要想通过静电来达到除尘效果就必须要具备以下两个条件:(1)电场必须能够达到使粉尘产生荷电；(2)要有能够使粉尘分离的电场。通常的静电除尘器都有荷电电场跟电离电场。在电场作用下，自由离子会向两极移动，电压越高、电场强度也就越高，同时离子的运动速度就越快。因为离子在快速运动着所以能够在两极之间形成电流。开始时，空气中的自由离子少，电流较少。电压升高到一定数值后，放电极周围的离子获取了高能量、高速度，这些离子会去与中性原子进行撞击，被撞击的中性
15、原子则分解为正离子和负离子，我们称之为空气电离。空气在发生电离之后，由于连带反应，在两极之间运动的离子数将会不断增加，具体变现是两极间的电晕电流骤增，因而空气自然而然成为了导体。放电极附近的空气全都发生电离以后，在放电极周围会看见一圈淡蓝色光环，我们将此光环叫做电晕。因而，这放电的导线被叫做电晕极9-10。在距离电晕极比较远的方位，电场强度越小，离子运动的速度也越小，因此那边的空气未发生电离。假如更进一步提高电压，空气电离范畴会慢慢扩展，最后，极间的空气全部发生电离，我们将此叫做电场击穿。电场击穿的时候，会出现火花放电以及电路短路，电除尘器则会停止工作。为了确保电除尘器能够正常运行，电晕范围则不该过大，通常应局限在电晕极的附近。如果电场里的各个点的电场强度是不一样的，那么称此电场叫做不均匀电场。同理，电场里的各个点的电场强度都是一样的电场称做均匀电场。比如，两块平板所组成的电场就是均匀电场，在均匀电场中，只要某一处的空气发生电离，极间空气就会部电离，电除尘器就会发生击穿。因而电除尘器中必须
