引风机吹灰子除尘器电气控制系统的设计(附件)【字数：14185】
摘 要随着工业的进步，环境污染显得日趋严重，大气污染便是其中造成污染程度最高的部分，在当今的工业生产当中，如何将生产中排出的尾气、废气进行有效的过滤，减少大气污染程度变成了研究重点。脉冲袋式除尘器作为现阶段工业上常用的除尘设备之一，操作简便、自动化程度高、除尘效率高，而基于PLC编程控制的脉冲袋式除尘器具有更高的稳定性，并且可以进行现地及远方控制。本文将基于西门子S7-300系列PLC，对脉冲袋式除尘器中引风机以及脉冲吹灰装置这两个子系统进行硬件以及软件的设计，通过硬件设计对该系统所涉及到的电气元件、设备进行选型，并通过其工艺流程进行PLC程序设计，使其可以进行引风机变频控制、风量调节阀控制以及脉冲吹灰控制，并通过仿真调试进行程序验证。设计出来的系统可在现地以及远方进行控制，在工业上有着一定的除尘作用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 工业常用除尘手段 1
1.3 布袋除尘器的发展现状 2
1.4 论文构成及研究内容 3
第二章 系统的总体设计 4
2.1 总体的方案设计 4
2.2 系统组成 4
2.3 方案的选择与比较 4
2.3.1 PLC的选择 6
2.3.2 触摸屏的选择 6
第三章 脉冲袋式除尘器的硬件设计 7
3.1 脉冲布袋除尘器的工艺流程 7
3.2 硬件系统设计 8
3.2.1 脉冲吹灰控制箱设备布置 9
3.2.2 PLC及引风机控制箱设备布置 12
3.2.3 PLC、触摸屏等工作电源回路 15
3.3 主要硬件选型 15
3.3.1 PLC选型 15
3.3.2 触摸屏选型 20
3.3.3 其他硬件选型 21
第四章 脉冲袋式除尘器的软件设计 23
4.1 STEP7编程软件简介 23
4.2 PLC控制柜的上电操作 26
4.3 引风机电气控制子系统程序设计 26
4.3.1 引风机控制方式设计 26
4.3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 引风机PLC控制程序设计 27
4.4 脉冲吹灰电气控制子系统程序设计 30
4.4.1 脉冲吹灰控制流程设计 30
4.4.2 脉冲吹灰PLC控制程序设计 31
第五章 系统调试 37
5.1 仿真调试 37
第六章 总结与展望 42
6.1 设计总结 42
6.2 展望 42
致谢 43
参考文献 44
附录A 脉冲吹灰部分电气控制原理图 45
附录B 引风机变频器部分电气控制原理图 47
附录C 电源部分及风量调节阀电气原理图 49
附录D PLC数字输入模块接线原理图 50
附录E PLC控制输出模块接线原理图 53
绪论
1.1 研究背景
在工业生产中产生的废气中多含有有毒气体及可吸入颗粒物，是大气污染的主要组成部分。世界卫生组织（WHO）在其报告中提到，2012年的空气污染（包括室内室外）造成了约700万人死亡，约每八位死者中就有一个是死于大气污染。工业废气是指工厂燃料燃烧和生产过程中产生的各种被排入空气中的含有污染物气体的总称，其中比较常见的有二硫化碳、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、烟尘及生产性粉尘等，这些烟气在未经处理的情况下排入空气便会对造成污染。其中，生产性粉尘多来源于固体物料的研磨及粉碎、粉状物料的混合及运输、物质的燃烧等，其颗粒度、浓度及化学成分直接决定了对人体的危害程度，有毒的金属粉尘和非金属粉尘通过呼吸道进人人体后，会引起不同程度的中毒现象甚至死亡，如吸人铬尘会增加肺癌的发病率，而吸人锰尘会引起中毒性肺炎等等。无毒性粉尘也会对人体造成很大的威胁，当人长期处于有大量粉尘的环境中，被吸入的粉尘在肺内逐渐聚积，导致呼吸道疾病，称为尘肺，严重者会有呼吸困难的症状，甚至咯血。[1]
而近几年在我国频繁发生的灾害性天气雾霾，其主要成分也大多来源于工业废气。组成雾霾的主要成分可吸入颗粒物、氮氧化物以及二氧化硫，而其中最主要的便是细颗粒物（PM2.5）。而工业上石油或煤炭的燃烧都会形成可吸入颗粒物，如果未经处理直接排入大气中的话便会对人的身体造成很大的威胁。[2]
对于工业粉尘的排放，各个国家也有其不同的标准，比如德国对于工业粉尘的排放标准一是控制在30mg/m3，而在中国，对于不同的工厂，其排放标准也不尽相同，一般控制在15mg/m3—60mg/m3。比如对于锅炉排放的颗粒物的限值，燃气锅炉为20mg/m3，燃油锅炉为30mg/m3，而燃煤锅炉则为50mg/m3。随着时代的发展，对于这类排放物的要求只会日益提高，故而对于除尘器的除尘效率的要求而会越来越高。
1.2 工业常用除尘手段
当下主流的工业除尘手段为生物纳膜抑尘、静电除尘、湿式除尘及布袋除尘。[3]
生物纳膜抑尘：又称为生物纳米抑尘，是通过喷射生物纳米薄膜从源头抑制粉尘。生物纳米膜具有稳定的纳米层间距。它通过自己的电荷吸引并重新聚合小颗粒尘埃，使其聚合成大颗粒，通过自身的重力自然沉降，已达到除尘的目的。
静电除尘：该方法是通过高电压静电场使尘埃气体分离。在强电场中，空气分子被电离成正离子和电子，当带有负电的电子遇到尘埃粒子时，当粉尘和负离子结合后带有负电，随后会在呈现阳极的表面放电沉积，已达到除尘的目的。
湿式除尘：这是一种通过让清洗液体和粉尘气体接触已达到除尘目的的方法。
布袋除尘：也被称为过滤式除尘。当含有粉尘的气体（烟气）进入带有漏斗的空气管道。大颗粒的尘埃因重力作用直接落在灰桶的底部，较小的粉尘随着气体进入过滤器室，并在滤袋的外表面被拦截聚积，随后净化后的烟气进入滤袋，之后从袋口进入净气室，最后排入大气。
相比于其他的除尘方式，布袋除尘对于烟气的净化率一般可达到99%以上，并且相对于其他的除尘设备，袋式除尘器价格低，维护成本低（一般只需更换滤袋），操作简单，是不少锅炉设备首选的除尘设备。
1.3 布袋除尘器的发展现状
布袋除尘器在我国有着广泛的应用。我国的袋式除尘器的发展历史可追溯至1966年，从英国引入。世界上第一台袋式除尘器发明至今已有些时日，但是纵观整个发展过程却十分缓慢。以前的袋式除尘器采用麻布、粗布等制作而成的小尺寸口袋作为滤袋，同时通过机械振打、反向吹风等清灰方式进行清灰，其滤袋滤尘效率低，再加上采用的清灰方式清灰效率不高（有些工厂甚至需要专员通过人工敲打的方式定期进行清灰），导致整个袋式除尘器清灰效率低下。而经过几十年的发展创新，现在市场上所见的袋式除尘器都有着极高的清灰效率。滤袋由原来的粗布材质改为现在的以芳纶等材料编制而成，大大提高了滤袋的滤灰程度及耐高温性，同时增加了滤袋的使用寿命[4]；清灰方式也由原来的机械振动式等单一清灰方式变更为机械振打与反向喷吹同时进行的复合清灰方式，并演化出了现在最常用的清灰方式——脉冲喷吹式，使清灰效率大大增加。我国第一台自主研发的脉冲袋式除尘器诞生于1988年，由富春江冶铁厂研制，主要是为了处理炼铜产生的烟气。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 工业常用除尘手段 1
1.3 布袋除尘器的发展现状 2
1.4 论文构成及研究内容 3
第二章 系统的总体设计 4
2.1 总体的方案设计 4
2.2 系统组成 4
2.3 方案的选择与比较 4
2.3.1 PLC的选择 6
2.3.2 触摸屏的选择 6
第三章 脉冲袋式除尘器的硬件设计 7
3.1 脉冲布袋除尘器的工艺流程 7
3.2 硬件系统设计 8
3.2.1 脉冲吹灰控制箱设备布置 9
3.2.2 PLC及引风机控制箱设备布置 12
3.2.3 PLC、触摸屏等工作电源回路 15
3.3 主要硬件选型 15
3.3.1 PLC选型 15
3.3.2 触摸屏选型 20
3.3.3 其他硬件选型 21
第四章 脉冲袋式除尘器的软件设计 23
4.1 STEP7编程软件简介 23
4.2 PLC控制柜的上电操作 26
4.3 引风机电气控制子系统程序设计 26
4.3.1 引风机控制方式设计 26
4.3. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
2 引风机PLC控制程序设计 27
4.4 脉冲吹灰电气控制子系统程序设计 30
4.4.1 脉冲吹灰控制流程设计 30
4.4.2 脉冲吹灰PLC控制程序设计 31
第五章 系统调试 37
5.1 仿真调试 37
第六章 总结与展望 42
6.1 设计总结 42
6.2 展望 42
致谢 43
参考文献 44
附录A 脉冲吹灰部分电气控制原理图 45
附录B 引风机变频器部分电气控制原理图 47
附录C 电源部分及风量调节阀电气原理图 49
附录D PLC数字输入模块接线原理图 50
附录E PLC控制输出模块接线原理图 53
绪论
1.1 研究背景
在工业生产中产生的废气中多含有有毒气体及可吸入颗粒物，是大气污染的主要组成部分。世界卫生组织（WHO）在其报告中提到，2012年的空气污染（包括室内室外）造成了约700万人死亡，约每八位死者中就有一个是死于大气污染。工业废气是指工厂燃料燃烧和生产过程中产生的各种被排入空气中的含有污染物气体的总称，其中比较常见的有二硫化碳、硫化氢、二氧化碳、一氧化碳、烟尘及生产性粉尘等，这些烟气在未经处理的情况下排入空气便会对造成污染。其中，生产性粉尘多来源于固体物料的研磨及粉碎、粉状物料的混合及运输、物质的燃烧等，其颗粒度、浓度及化学成分直接决定了对人体的危害程度，有毒的金属粉尘和非金属粉尘通过呼吸道进人人体后，会引起不同程度的中毒现象甚至死亡，如吸人铬尘会增加肺癌的发病率，而吸人锰尘会引起中毒性肺炎等等。无毒性粉尘也会对人体造成很大的威胁，当人长期处于有大量粉尘的环境中，被吸入的粉尘在肺内逐渐聚积，导致呼吸道疾病，称为尘肺，严重者会有呼吸困难的症状，甚至咯血。[1]
而近几年在我国频繁发生的灾害性天气雾霾，其主要成分也大多来源于工业废气。组成雾霾的主要成分可吸入颗粒物、氮氧化物以及二氧化硫，而其中最主要的便是细颗粒物（PM2.5）。而工业上石油或煤炭的燃烧都会形成可吸入颗粒物，如果未经处理直接排入大气中的话便会对人的身体造成很大的威胁。[2]
对于工业粉尘的排放，各个国家也有其不同的标准，比如德国对于工业粉尘的排放标准一是控制在30mg/m3，而在中国，对于不同的工厂，其排放标准也不尽相同，一般控制在15mg/m3—60mg/m3。比如对于锅炉排放的颗粒物的限值，燃气锅炉为20mg/m3，燃油锅炉为30mg/m3，而燃煤锅炉则为50mg/m3。随着时代的发展，对于这类排放物的要求只会日益提高，故而对于除尘器的除尘效率的要求而会越来越高。
1.2 工业常用除尘手段
当下主流的工业除尘手段为生物纳膜抑尘、静电除尘、湿式除尘及布袋除尘。[3]
生物纳膜抑尘：又称为生物纳米抑尘，是通过喷射生物纳米薄膜从源头抑制粉尘。生物纳米膜具有稳定的纳米层间距。它通过自己的电荷吸引并重新聚合小颗粒尘埃，使其聚合成大颗粒，通过自身的重力自然沉降，已达到除尘的目的。
静电除尘：该方法是通过高电压静电场使尘埃气体分离。在强电场中，空气分子被电离成正离子和电子，当带有负电的电子遇到尘埃粒子时，当粉尘和负离子结合后带有负电，随后会在呈现阳极的表面放电沉积，已达到除尘的目的。
湿式除尘：这是一种通过让清洗液体和粉尘气体接触已达到除尘目的的方法。
布袋除尘：也被称为过滤式除尘。当含有粉尘的气体（烟气）进入带有漏斗的空气管道。大颗粒的尘埃因重力作用直接落在灰桶的底部，较小的粉尘随着气体进入过滤器室，并在滤袋的外表面被拦截聚积，随后净化后的烟气进入滤袋，之后从袋口进入净气室，最后排入大气。
相比于其他的除尘方式，布袋除尘对于烟气的净化率一般可达到99%以上，并且相对于其他的除尘设备，袋式除尘器价格低，维护成本低（一般只需更换滤袋），操作简单，是不少锅炉设备首选的除尘设备。
1.3 布袋除尘器的发展现状
布袋除尘器在我国有着广泛的应用。我国的袋式除尘器的发展历史可追溯至1966年，从英国引入。世界上第一台袋式除尘器发明至今已有些时日，但是纵观整个发展过程却十分缓慢。以前的袋式除尘器采用麻布、粗布等制作而成的小尺寸口袋作为滤袋，同时通过机械振打、反向吹风等清灰方式进行清灰，其滤袋滤尘效率低，再加上采用的清灰方式清灰效率不高（有些工厂甚至需要专员通过人工敲打的方式定期进行清灰），导致整个袋式除尘器清灰效率低下。而经过几十年的发展创新，现在市场上所见的袋式除尘器都有着极高的清灰效率。滤袋由原来的粗布材质改为现在的以芳纶等材料编制而成，大大提高了滤袋的滤灰程度及耐高温性，同时增加了滤袋的使用寿命[4]；清灰方式也由原来的机械振动式等单一清灰方式变更为机械振打与反向喷吹同时进行的复合清灰方式，并演化出了现在最常用的清灰方式——脉冲喷吹式，使清灰效率大大增加。我国第一台自主研发的脉冲袋式除尘器诞生于1988年，由富春江冶铁厂研制，主要是为了处理炼铜产生的烟气。
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