静电除尘器电极振打除灰PLC系统设计与调试.doc

2012届毕业设计说明书课题名称：静电除尘器电极振打除灰PLC控制系统设计与调试专 业 系 班 级 学生姓名 指导老师 完成日期 2012届课题设计任务书一、课题名称：静电除尘器电极振打除灰PLC控制系统设计与调试二指导教师：三设计内容与要求：1.课题概述 完成本课题的设计要求学生具有PLC与电气控制及工厂电气控制设备、电气装配等方面的基础知识。高压静电除尘器作为一种技术成熟、结构简单、维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污染治理行业中得到了广泛的推广应用。但是，当电除尘器电极表面粉尘沉积较厚时，将导致击穿电压降低，电晕电流减小，尘粒的有效吸附速度显著下降，使电除尘器性能受到严重影响。因此，及时有效地清除电极表面的积灰是实现静电除尘的最后一个物理过程，也是保证静电除尘器高效运行的重要条件。目前使用较为广泛的是电极振打清灰方法。电除尘振打除灰控制系统具有时序控制特点，正好能发挥PLC的优势。所以，静电除尘器电极振打除灰PLC控制系统在工业电除尘器中得到了广泛应用。本课题要求学生在充分理解静电除尘原理与工作过程的基础上，按照优化时序控制原则设计PLC控制系统，对电除尘器的阴极和阳极进行周期性振打清灰控制，以保证电除尘器高效、可靠运行，具有一定的实践意义与推广应用价值。图1 管式电除尘工作原理示意图图2 电除尘器阴极与阳极振打控制系统主电路图通过本课题的设计，学生能够熟练掌握常用低压电器的特性及应用，深入理解与掌握PLC在工业过程的广泛应用。通过控制系统任务分析、整体方案设计、主电路与控制电路的具体设计、程序的编写与调试几个环节,培养学生进行项目开发的能力创新设计能力以及理论与实践相结合学以致用的能力。2设计内容具体设计内容可分为：(1)通过资料查询、理论辅导，深入掌握与理解静电除尘的工作原理及电极振打的清灰的实现途径；(2)根据振打清灰控制要求正确选用PLC机型并设计整个控制系统，包括控制系统任务分析、整体方案的设计、主电路与控制电路的具体设计；(3)使用时序图设计法按照控制要求设计与编写PLC的控制程序；(4)绘制电路元件布置图及接线图；(5)利用PLC模拟仿真软件进行联机调试以及编写技术文件。3设计要求1）硬件设计要求本课题主要任务是完成双室三电场阴阳极振打除灰控制系统设计，包括主电路设计、PLC接口电路设计、元器件选型、控制柜装配图与接线图设计等内容。其中，M1、M3、M5为阳极振打电动机，额定功率为2.2k，M2、M4、M6为阴极振打电动机，额定功率为0.55kw。电除尘器阴阳极振打控制除了用PLC实现远程自动控制外，有时还需要人工在现场操作振打机构，以满足设备调试或者人工振打清灰的需要，为此在工作现场设置了就地操作箱，对每台振打电动机均设有就地手工操作方式和远程自动控制方式.2）软件设计要求(1)第一电场的阳极电机M1：振打2.5min，停7.5 min，然后循环：(2)第一电场的阴极电机M2：停25 min ，振打2.5 min，停7.5 min、然后循环；(3)第二电场的阳极电机M3：先停2.5 min，振打2.5 min，停17.5 min ，然后循环：(4)第二电场的阴极电机M4：先振打2.5 min ，停17.5 min，振打2.5 min，然后循环；(5)第三电场的阳极电机M5：先停2.5 min，停27.5 min，振打2.5 min，然后循环；(6)第三电场的阴极电机M6：先停2.5 min，振打2.5min，停27.5 min，然后循环：(7)要求同一电场的阴、阳极电机不能同时振打，相邻电场的阴极(或阳极)电机之间不能同时振打。任何一台电机发生故障时发出声光报警。四、设计参考书1 赵明，工厂电气控制设备，机械工业出版社2 张运刚，PLC职业技能培训与视频精讲三菱FX系列，人民邮电出版社3 电机与电气控制技术4 王福成，电气控制与PLC应用，冶金工业出版社五、设计说明书要求 1、封面2、目录3、摘要(200400字左右，中英文)4、引言(本课题的研究背景与意义)5、正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果说明及特点）6、结束语7、附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、毕业设计进程安排 1熟悉任务书、确定方案：1周2. 现场教学与指导：0.5周3查阅资料：1周4内容的设计：6周5设计说明书的撰写：1周6答辩准备：0.5周七、毕业设计答辩及论文要求1毕业设计答辩要求答辩前三天，每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。2毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理，无错别字，不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘 要高压静电除尘器作为一种技术成熟、结构简单、维护费用低的工业烟气净化设备，长期以来在大气污染治理行业中得到了广泛的推广应用。电除尘振打除灰控制系统具有时序控制特点，正好能发挥PLC的优势。所以，静电除尘器电极振打除灰PLC控制系统在工业电除尘器中得到了广泛应用。本论文概述了可编程控制器PLC在静电除尘器中的应用，设计将以静电除尘器电极振打清灰PLC控制系统与调试这么一个任务为重点，以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在电极振打除尘的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，即可将每台电机振打的时间进行设置。关键词：PLC； 控制系统； 静电除尘器ABSTRACTHigh voltage electrostatic dust collector as a mature technology, simple structure, low maintenance cost of industrial flue gas purification equipment, long-term since in air pollution control industry has been widely used. Electric dust-removing rapping ash handling control system with sequential control characteristics, is to play the advantage of PLC. Therefore, the electrostatic precipitator rapping ash PLC control system in industrial electrical dust remover has been widely applied in the.This paper provides an overview of the programmable controller PLC in electrostatic precipitator in the application, design for electrostatic precipitator electrodes rapping PLC control system and debugging such a task for the key, take PLC as the core design of the system structure diagram, ladder diagram program instructions, as well as input and output terminal allocation scheme, the electrode vibrating dust while adding a series of practical functions and simplify the circuit structure, which with its convenient control, flexible, as long as the change in input PLC control procedures, can be each motor vibration and beating time set.Keywords：PLC； Control system； Electrostatic precipitator目 录第一章 静电除尘器概述11.1 静电除尘器的结构11.2 静电除尘器工作原理21.3 影响静电除尘器性能的主要因素41.4 静电除尘器基本类型8第二章 PLC的介绍102.1 PLC技术在除尘器中的应用102.2 PLC的基本结构122.3 PLC的工作原理142.4 PLC控制系统的程序设计思想15第三章 PLC控制系统的设计与调试173.1 系统主电路设计173.2 PLC机型选择183.3 系统PLC的编程203.4 PLC接线图253.5 PLC安装、接线和调试263.6 PLC控制系统故障检测与处理30第四章 毕业设计心得32参考文献33第一章 静电除尘器概述1.1 静电除尘器的结构图1-1 静电除尘器立体结构图在工业电除尘器中，最广泛采用的是卧式的板式电除尘器。它是由本体和供电原源两部分组成。本体包括除尘器壳体、灰斗、放电极、集尘极、气流分布装置、振打清灰装置、绝缘子及保温箱等等。静电除尘器一般情况下可以将电场分为六个区域，即三个荷电区域和三个收尘区域，而且荷电区域始终在相应的收尘区域之前，具体布置。在第一荷电电场和第二荷电电场由于烟尘浓度较高而粉尘较粗，阴极最好采用改进型RS密芒刺线。这样，脉冲供电和RS密芒刺线相结合，可获得最佳的荷电效果。因为RS密芒刺线工作时，刺尖能产生强烈的电晕放电，强烈的离子流能破坏负空间电荷效应，避免出现电晕封闭，而同时提供的脉冲供电又可以防止反电晕的产生。两者相辅相成，构成一个电源结构比较完整、适应烟气工况变化能力较强、荷电效应强烈的荷电区域。第三荷电区域电场由于处在烟尘浓度相对较小而寺细颗料又较多的区域，阴极最好采用螺旋线，其曲率半径较大，电晕放电均匀，对高比电阴的细粉尘有良好的适应性。由于放电均匀，可以大大提高电除尘器尾部细粉尘的荷电捕捉率，把握电除尘器最后一道关口。三个放电收尘区域可以设计成长度、宽度、高度相同的区域。这里的宽度或者说同极间距应该采用比目前所使用的同极间小，例台，目前同极阳极或阴极之间的间距一般为400mm，在辅助电极区，由于不产生电晕电流，因此可以不考虑反电晕的影响，使电极的布置方式更加灵活，同极间距可以由原来的400mm缩短为300mm或更窄一些，增加收尘面积接近三分之一或更多。1.2 静电除尘器工作原理静电除尘器的工作原理是利用高压直流不均匀电场使烟气中的气体分子电离，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电粉尘在电场力作用下与气流分离向极性相反的极板或极线运动，荷电粉尘到达极板或极线时由静电力吸附在极板或极线上，通过振打装置使粉尘落入灰斗从而使烟气净化。1.2.1 气体电离和电晕放电由于辐射摩擦等原因，空气中含有少量的自由离子，单靠这些自由离子是不可能使含尘空气中的尘粒充分荷电的。因此，要利用静电使粉尘分离须具备两个基本条件，一是存在使粉尘荷电的电场；二是存在使荷电粉尘颗粒分离的电场。一般的静电除尘器采用荷电电场和分离电场合一的方法，如图1所示的高压电场，放电极接高压直流电源的负极，集尘极接地为正极，集尘极可以采用平板，也可以采用圆管。图1-2 静电除尘器的工作原理在电场作用下，空气中的自由离子要向两极移动，电压愈高、电场强度愈高，离子的运动速度愈快。由于离子的运动，极间形成了电流。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，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，这种现象称为空气电离。空气电离后，由于联锁反应，在极间运动的离子数大大增加，表现为极间的电流（称之为电晕电流）急剧增加，空气成了导体。放电极周围的空气全部电离后，在放电极周围可以看见一圈淡蓝色的光环，这个光环称为电晕。因此，这个放电的导线被称为电晕极。在离电晕极较远的地方，电场强度小，离子的运动速度也较小，那里的空气还没有被电离。如果进一步提高电压，空气电离（电晕）的范围逐渐扩大，最后极间空气全部电离，这种现象称为电场击穿。电场击穿时，发生火花放电，电话短路，电除尘器停止工作。为了保证电除尘器的正常运动，电晕的范围不宜过大，一般应局限于电晕极附近。如果电场内各点的电场强度是不相等的，这个电场称为不均匀电场。电场内各点的电场强度都是相等的电场称为均匀电场。例如，用两块平板组成的电场就是均匀电场，在均匀电场内，只要某一点的空气被电离，极间空气便会部电离，电除尘器发生击穿。因此电除尘器内必须设置非均匀电场。图1-3 电压曲线图1-3是在电晕极上分别施加正电压和负电压时的电晕电流电压曲线。从图1-2可以看出，由于负离子的运动速度要比正离子大，在同样的电压下，负电晕能产生较高的电晕电流，而且它的击穿电压也高得多。因此，在工业气体净化用的电除尘器中，通常采用稳定性强、可以得到较高操作电压和电流的负电晕极。用于通风空调进气净化的电除尘器，一般采用正电晕极。其优点是，产生的臭氧和氮氧化物量较少。1.2.2尘粒的荷电电除尘器的电晕范围（也称电晕区）通常局限于电晕线周围几毫米处，电晕区以外的空间称之为电晕外区。电晕区内的空气电离后，正离子很快向负（电晕）极移动，只有负离子才会进入电晕外区，向阳极移动。含尘空气通过电除尘器时，由于电晕区的范围很小，只有少量的尘粒在电晕区通过，获得正电荷，沉积在电晕极上。大多数尘粒在电晕外区通过，获得负电荷，最后沉积在阳极板上，这就是阳极板称为集尘极的原因。 图1-4 尘粒移动示意图尘粒荷电是电除尘过程的第一步。在电除器内存在两种不同的荷电机理。一种是离子在静电力作用下做定向运动，与尘粒碰撞，使其荷电，称为电场荷电。另一种是离子的扩散现象导致尘粒荷电，称为扩散荷电。对dc>0.5m的尘粒，以电场荷电为主；对dc<0.2m的尘粒，则以扩散荷电为主；dc介于0.20.5的尘粒则两者兼而有之。在工业电除尘器中，通常以电场荷电为主。在电场荷电时，通过离子与尘粒的碰撞使其荷电，随尘粒上电荷的增加，在尘粒周围形成一个与外加电场相反的电场，其场强越来越强，最后导致离子无法到达尘粒表面。此时，尘粒上的电荷已达到饱和。1.3 影响静电除尘器性能的主要因素尽管静电除尘器是一种高效除尘器，但绝非在任何条件下都能达到最高的除尘效率，而是受许多因素的制约。因此必须弄清影响静电除尘器效率的主要因素，并加以调整，才能获得满意的净化效果。影响静电除尘器性能的因素很多，大致可分4个方面：1.粉尘特性，主要包括粉尘的粒径分布、黏附性和比电阻等。2.烟气性质，主要包括烟气温度、压力、湿度和含尘质量浓度等。3.结构因素，主要有静电除尘器的极配、收尘板的面积、电场长度、电场数、气流分布装置与供电方式等。4.操作因素，包括伏安特性、漏风率、气流短路、二次扬尘、收尘极板积灰和电晕线肥大。1.3.1粉尘特性的影响1.粉尘的粒径分布粉尘的粒径分布对电除尘器的除尘效率有很大影响。这是因为分级除尘效率随驱进速度的增加而增大，而驱进速度与粒径的大小成正比。总除尘效率随粉尘中位径的增大而增加，随几何标准偏差的增加而减少，因此在进行静电除尘器设计或选型计算时，测定粉尘的粒径分布是极其重要的，它是所计算排出的浓度不至于超过排放标准的基本依据。2.粉尘的黏附性粉尘的黏附性对静电除尘器的运行有很大的影响。如果粉尘的黏附性较强，沉积在收尘极板上的粉尘不易振打下来，使收尘极的导电性大为削弱，导致电晕电流（二次电流）减少。如果黏附在电晕极线上，会使电晕线肥大，降低电晕放电效果，粉尘难以充分荷电，导致效率降低。粉尘的黏附性不仅与烟气和粉尘的组成成分有关，而且与粉尘的粒径有关，粒径愈小，黏附性愈强。粉尘的黏附性主要包括分子引力、毛细管黏着力及静电库仑引力。关于这些力的理论计算较复杂，其结果还缺乏可靠性。为此可采用粉尘层的黏附强度作为评定粉尘黏附性的指标。3.粉尘的比电阻静电除尘器的性能，很大程度上取决于粉尘的比电阻。当比电阻小时，荷电粉尘一旦到达收尘极表面，便很快失去电荷，并由于静电感应而很快获得与收尘板极性相同的正电荷，若带正电荷的粒子与收尘板之间的排斥力大得足以克服粒子对极板的附着力，尘粒就会从极板上跳回气流中，重返气流中的粉尘再次荷电后被捕集，又再次跳出去，最终可能被气流带出静电除尘器，导致效率降低。相反，如果粉尘的比电阻过高（大于5×1010），沉积在极板上的尘粒释放电荷的速度缓慢，形成很大的电附着力，这样不仅清灰困难，而且随着粉尘层的增厚，造成电荷积累加大，使粉尘层的表面电位增加，当粉尘层的场强大于其临界值时，就在粉尘层的孔隙间产生局部击穿，产生与电晕极极性相反的正离子，所产生的正离子向电晕极运动，中和了带负电荷的粉尘，同时也抵消了大量的电晕电流，使粉尘不能充分荷电，甚至完全不能荷电，这种现象称为反电晕。在反电晕情况下，导致粉尘二次扬尘严重、除尘性能恶化。研究解决高比电阻粉尘对静电除尘器性能影响的可行办法，一直是静电除尘技术领域的一大研究课题。目前降低粉尘比电阻的方法主要有：升温调质，即采用高温静电除尘器，当温度高于150左右，比电阻随温度升高而下降；增湿调质，增湿可提高粉尘的表面导电性，但应保证烟气温度高于露点温度；化学调质，即在烟气中混入适量的SO2、NH3等化学物质，以增强粉尘表面与离子的亲和能力，降低比电阻；采用脉冲高压电源，脉冲供电系统可通过改变脉冲频率使静电除尘器的电晕电流在很宽的范围内调节，可将电晕电流调整到反电晕的极限，而不降低电压，所以对高比电阻粉尘的收集非常有利。脉冲频率调节范围一般在每秒50400个脉冲，脉冲宽度为60120us。在静电除尘器的设计或选型时，明确所收集粉尘是否在最有利的比电阻范围内是重要的。1.3.2烟气性质的影响1.烟气温度烟气的温度不仅对粉尘比电阻有影响，而且对电晕始发电压（起晕电压）、火花放电电压、烟气量等有影响。随温度的上升，起晕电压减小、火花电压降低。烟气温度上升会导致烟气处理量增大，电场风速提高，引起除尘效率下降。当烟气温度超过300时，就需要采用耐高温材料并且要考虑降低除尘器的热膨胀变形问题。电除尘器通常使用的温度范围是100250。2.烟气湿度原料和燃料中含有水分、参与燃烧的空气也含有水分。因此，燃料燃烧的产物及烟气中含有的水蒸气，对静电除尘器的运行是有利的。在正常工况下，烟气中的水蒸气不会引起极板的腐蚀。但在有孔、门等漏风的地方，由于在这里烟气温度降至露点以下，就会造成酸腐蚀。增湿可以降低比电阻，提高除尘效率。为了防止烟气腐蚀，静电除尘器外壳应加保温层，使烟气温度都保持在和湿度相对应的露点温度以上。3.含尘质量浓度静电除尘器对烟尘入口质量浓度有一定的适宜范围，在入口质量浓度过高的情况下需要在静电除尘器前增设前级除尘器（常见为多管旋风除尘器）。在负电晕情况下，在电场空间的含尘气流中主要有3种粒子：即电子、负气体离子和带负离子的尘粒。所以，电晕电流一部分由电子和负离子运动形成，一部分是由荷电粉尘形成。但由于粉尘的大小和质量远大于气体离子，其运动速度要比气体离子小得多（气体离子平均速度约为100m/s带电粉尘驱进速度一般小于0.60m/s），因此，带电粉尘数量增多，虽然所形成的电晕电流不大，但形成的空间电荷却很大。如果假设单位体积总带电粒子数不变，带电尘粒的增多，气体离子相应减少，导致总电晕电流减少。当含尘质量浓度达到某一极限值，通过电场的电流趋于零，这种现象称为电晕闭塞，除尘效率等于零。通常烟气含尘质量浓度（标态）大于200g/m3，就会发生电晕闭塞。一般静电除尘器入口含尘质量浓度小于40 g/m3，适宜范围为730 g/m3。1.3.3 结构因素的影响1.电极几何因素的影响影响静电除尘器伏安特性的几何因素包括电晕线形状、电极间距和收尘极板间距。电晕线的形式主要有：圆形、星形、带形、芒刺形等等。从物理上讲，曲率半径越小的电晕线，放电效果越好。但在实际运用中，应使电晕线有一定的起晕电压和足够的机械强度。芒刺形电晕极是比较理想的放电极形式，从而得到较广泛的应用。电晕线间距对电晕电流的大小有一定的影响，当线距太近时，电晕线之间会由于电场抑制作用使导线的电流值减少。线距过大，虽然单根电晕线的电流值较大，但减少了电场中的电晕线根数，使电晕电流面密度降低。因此存在一最佳线距。怀特（White）试验表明，在几何条件下，当电晕线为5根时，电晕电流最大。由于实际电晕线表面可能较粗糙或因拉紧变形粗细不等或由于其断面形状为非圆形以及安装偏差等原因，电晕电流会比表面光滑的圆形线大得多，线距和板距比的取值应小些。一般取线距为通道宽的0.60.7倍为宜。例如星形电晕线，当板距（通道宽）为250300mm时，电晕线间距取160200mm；对于芒刺电晕极，由于其强烈的放电方向性，其间距可小些，一般取100150mm。极板间距也是影响静电除尘器伏安特性的一个重要的几何因素。如图6.17所示，随板间距的增大，对起晕电压稍有提高，但在相同外加电压之下，电晕电流大为降低。板间距加宽，增大了绝缘距离，抑制电场的火花放电，从而可提高外加工作电压，粉尘的驱进速度也相应提高，使得在处理烟气量相同和同样除尘效率的情况下，收尘极板面积减少、电晕线长度也相应减少，从而降低了钢材耗量。当然，极板间距不是无限制的加宽。太宽，由于起晕电流的减少，粉尘难以充分荷电，影响除尘效果。另外，板距加宽还受到高压供电装置的限制。国内生产的供电装置输出电压一般小于90kV，若按电场内工作场强4kV/cm计算，则线板距不超过225mm，即板极距为450mm。目前国内有些厂家可生产100 kV以上的高压电源，从而为宽间距静电除尘器的应用创造了条件。传统的静电除尘器板间距一般为250mm。当板间距大于350 mm称为宽极距静电除尘器。最佳极距的选取与粉尘及烟气的性质有关，通常选取范围在2b350500 mm之间。目前宽极距静电除尘器的应用有日益增长的趋势，原因是：极距增大，反电晕影响变小，从而提高了对粉尘比电阻的适应范围（比电阻范围由1045×1010cm扩大到1031012cm）；电晕线肥大影响较小，因极距加宽，运行电压提高，电晕离子流导致的电风增大，荷电粉尘被吹向收尘极的可能性增加，从而使电晕线的积灰减缓；极距加宽，安装精度提高，相对误差减少，火花放电可能性减小，所以运行稳定性提高；极距加宽，耗材少、重量减轻、总设备费降低；极距加宽，维护保养方便。维修工作量减少。2. 气流速度分布的影响除尘器断面气流速度分布的均匀性，对除尘效率有很大影响。如果气流速度分布不均匀，则在流速较低的区域，存在局部气流的停滞，造成收尘极局部积灰严重，使运行电压降低。在速度较高的区域，又造成二次扬尘严重。因此，静电除尘器断面上的气流速度分布越不均匀，除尘效率越低。提高气流速度分布均匀性的方法是在除尘器入口处和出口处设置气流分布板。1.4 静电除尘器基本类型静电除尘器由除尘器本体和供电装置两部分组成。除尘器本体包括放电电极、收尘电极、气流分布装置、清灰机构、绝缘装置和外壳等部分。 1.单区电除尘器可分为以下类型： （1）按清灰方法可分为湿式电除尘器和干式电除尘器。湿式电除尘器利用喷水、喷雾和溢流等方式，在收尘极上形成水膜，将粘附在极表面上的尘粒带走。干式电除尘器利用振动等方法，使积存在收尘极表面上的尘粒脱落，落入灰斗中被排除。 （2）根据气流方向，可以分为立式和卧式电除尘器。立式电除尘器一般制成管状，气流由下而上流动，常在正压下操作。卧式电除尘器中气流水平流动，由于分离效率较高，维修方便，工业上般采用卧式电除尘（3）根据收尘极的形式可分为管式和板式电除尘器。管式电除尘器是在圆管的中心安入电极，而圆管内壁成为收尘极的表面，并且常用多排管并列而成。板式电除尘器是在一系列平行通道间安装放电极。 2.单区（级）电除尘器 在单区除尘器，粒子的荷电和集尘过程在同一区域中进行，也就是电晕极和收尘极处于同一区域。 3.双区（级）除尘器 在双区电除尘器中，粒子荷电和沉降收尘分别在两个区域中进行，在第一区域中装有一组电极是尘粒荷电，在第二区域中装有另一组电极使尘粒沉降集尘。多应用于空气调节系统。1.4.1静电除尘器技术的特点静电除尘器是利用强电场电晕放电使烟尘电离，粉尘荷电，在电场力的作用下使粉尘从烟气中分离出来，通过收集、振打，达到收尘的目的。静电除尘器技术，经过业内专家和生产厂家的消化、吸收、引进和改进，技术日臻成熟。该技术在处理大规模工业烟气，高温粉尘，特殊粉尘的治理上发挥了大的作用。设备本体压力损失小，主要部件使用寿命长，维护方便也是其特点，但是电收尘器对于高比电阻粉尘、微细粉尘，复杂工艺条件下除尘性能的保证等应用受限。基于以上特点，袋收尘器技术得到很快发展，业内甚至提出了取而代之的观点。事实上，袋收尘器的发展促进了粉尘处理，使排放浓度越来越低，但同时也促进了电收尘器的发展。我们可以看到，关于电收尘技术已经形成了完整的技术理论和生产配套实力，应用受限问题的解决技术也得到了发展和应用。1.4.2 静电除尘器的应用电除尘器是利用电场产生的电力使尘粒从气流中分离的设备。电除尘器是一种干式高效除尘器，它的优点是：适用于微粒控制，对粒径12m的尘粒，效率可达9899；在电除尘器内，尘粒从气流中分离的能量，不是供给气流，而是直接供给尘粒的，因此，和其它的高效除尘器相比。电除尘器的阻力较低，仅为100200Pa；可以处理高温（在400以下）的气体，适用于大型的工程，处理的气体量愈大，它的经济效果愈明显。电除尘器的缺点是：设备庞大，占地面积大；耗用钢材多，一次投资大；结构较复杂，制造、安装的精度要求高；对粉尘的比电阻有一定要求。目前电除尘器已广泛应用于火力发电、冶金、化学和水泥等工业部门的烟气除尘和 物料回收。第二章 PLC的介绍2.1 PLC技术在除尘器中的应用在电厂、炼钢等除尘设备中，传统的手动操作已远远不能获得好的控制品质。目前，在电气控制领域，国内外普遍采用PLC。特别是最近几年的冶金行业中，PLC以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作，及抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC将电气、仪表、控制这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。由于PLC是专为工业控制而设计的，其结构紧密、坚固、体积小巧，是实现机电一体化的理想控制设备。随着微电子技术的快速发展，PLC的制造成本不断下降，而其功能却大大增强。在先进工业国家中PLC已成为工业控制的标准设备，应用几乎覆盖了所有工业企业，日益跃居现代工业自动化三大支柱(PLC，ROBOT，CADCAM)的主导地位。可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。2.1.1 PLC的优点(1)极高的可靠性由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差，因此要求PLC具有很强的抗干扰能力，并且应能在比较恶劣的运行环境中(如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等)长期可靠地运行。(2)使用方便操作方便：对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。更改程序的操作也可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。编程方便：PLC有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用。维修方便：当系统发生故障时，通过硬件和软件的自诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。(3)灵活性高PLC的灵活性表现在下列三方面：编程的灵活性：PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图等，只要掌握其中一种语言就可进行编程。扩展的灵活性：PLC根据应用的规模的不断扩展，它不仅可以通过增加输入、输出卡件增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。操作的灵活性：操作的灵活性指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。(4)机电一体化PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强，机械和电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表电子和计算机的功能综合在一起。2.1.2 PLC与其它工业控制装置的比较(1)PLC与继电器控制系统传统的继电器控制系统是针对一定的生产机械、固定的生产工艺而设计，采用硬接线方式安装而成，只能完成既定的逻辑控制、定时和计数等功能，一旦生产工艺过程改变，继电器控制系统就必须重新设计、重新配线。而PLC由于应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序并改动少量的接线端子，就可适应生产工艺的改变。从适应性、可靠性、方便性及设计、安装、维护等各方面比较，PLC都有显著的优势。因此在用微电子技术改造传统产业的过程中，传统的继电器控制系统势必被PLC取代。(2)PLC与集散控制系统的比较PLC是由继电器逻辑控制系统发展而来，初期的功能以数字量的顺序控制为主。随着微电子技术、计算机技术和通信的发展，PLC在逻辑运算功能的基础上增加了数值运算、闭环调节的功能，提高了运算速度，扩大了输入输出的规模，并开始与小型计算机联成网络，构成以PLC为重要部件的初级分散型控制系统。集散控制系统DCS是由回路仪表控制系统发展而来，初期的功能以回路调节为主，随着微处理器和单片微机的出现，它把顺序控制技术、数据采集、过程控制的模拟量仪表和过程监控装置等有机结合在一起，形成了新一代的集散型控制系统。不论是PLC还是DCS，在发展过程中，始终是相互渗透，互为补充。新一代的PLC增强了模拟量控制功能，可配置各种智能模块，它还有PID调节功能，可构成网络系统，并能组成分级控制系统。集散控制系统既有单回路控制功能，也有多回路控制功能，同时也具有顺序控制功能。因此现今的PLC与集散系统的发展越来越接近，很多生产过程的控制既可用PLC实现，也可用集散系统实现。(3)PLC与工业控制计算机工业控制计算机是通用微型计算机适应工业生产控制要求发展起来的一种控制设备。硬件结构方面总线标准化程度高、兼容性强，而软件资源丰富，特别是有实时操作系统的支持，故对要求快速、实时性强、模型复杂、计算工作量大的工业对象的控制占有优势。但是，使用工业控制机控制生产工艺过程，要求开发人员具有较高的计算机专业知识和微机软件编程的能力。PLC最初则是针对工业顺序控制应用而发展来的，硬件结构专用性强，通用性差，很多优秀的微机软件也不能直接使用，必须经过二次开发。但是，PLC使用了工厂技术人员熟悉的梯形图语言编程，易学易懂，便于推广应用。从可靠性方面看，PLC是专为工业现场应用而设计的，结构上采用整体密封或插件组合型，并采用了一系列抗干扰措施，具有很高的可靠性。而工控机虽然也能在恶劣的工业环境下可靠运行，但毕竟是由通用计算机发展而来，在整体结构上要适应现场生产环境，还要做工作。另一方面，PLC用户程序是在PLC监控程序的基础上运行的，软件方面的抗干扰措施，在监控程序里已经考虑很周全，而工控机用户程序则必须考虑抗干扰问题，一般的编程人员很难考虑周全。这也是工控机应用系统比PLC应用系统可靠性低的原因。尽管现代PLC在模拟量信号处理、数值运算、实时控制等方面有了很大提高，但在模型复杂、计算量大且较难、实时性要求较高的环境中，工业控制机则更能发挥其专长。2.2 PLC的基本结构PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成（见图1-1）.PLC的特殊功能模块用来完成某些特殊的任务。1. CPU模块CPU主要由微处理器（CPU芯片）和存储器组成。在PLC控制系统中，CPU模块相当于认得大脑和心脏，它不断的采集输入信号，执行用户程序，刷新系统输出；存储器用来存储程序和数据。并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路， 与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。 图2-1 PLC的结构CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPU芯片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPU内部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些