本發(fā)明屬于基本的控制系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于plc的高壓靜電控制系統(tǒng)的控制方法和過程。

背景技術(shù)：

隨著人類產(chǎn)生規(guī)模的擴(kuò)大，空氣污染日益嚴(yán)重，粉塵已經(jīng)成為造成空氣污染物的主要原因之一，為了減少污染物的排放，避免大氣污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境和身體健康，在工業(yè)廢氣進(jìn)入大氣前必須進(jìn)行粉塵處理，而除塵器是治理煙塵污染、改善大氣環(huán)境質(zhì)量和保護(hù)人們的重要設(shè)備，最早的除塵器使用機(jī)械同步整流、后來逐漸被電子管整流、固體硅整流器、嗮整流器所替代。早期的電除塵器必須用人工控制電壓、電流，到30年代嘗試自動(dòng)控制。

一些傳統(tǒng)的基于單片機(jī)的除塵控制系統(tǒng)，存在著許多問題，例如：硬件設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜、系統(tǒng)的抗干擾能力較差、系統(tǒng)需要自己電源、系統(tǒng)的維護(hù)維修比較煩麻煩，這些都對(duì)系統(tǒng)的性能造成很大干擾。

因此，急需要一種能滿足實(shí)際要求，簡(jiǎn)單方便，維護(hù)維修較簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于以上工業(yè)中存在的除塵問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種高效、實(shí)時(shí)監(jiān)控的基于plc的高壓靜電除塵控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)以plc(s7-200)為核心，以電源電路、過零檢測(cè)電路、火花檢測(cè)電路、數(shù)據(jù)采集電路、偏勵(lì)磁檢測(cè)電路、可控硅觸發(fā)電路、保護(hù)電路為輔助，以及和觸摸屏人機(jī)交互、通過以太網(wǎng)和上位機(jī)的聯(lián)機(jī)通信，都是該控制系統(tǒng)的重要部分，具體工作過程如下：

過程1：數(shù)據(jù)采集電路采集到變壓器一次電壓、電流，二次電壓、電流、濁度等模擬量信號(hào)通過plc模擬量模塊送入cpu進(jìn)行計(jì)算處理。

過程2：變壓器油溫、油位偏勵(lì)磁等開關(guān)量信號(hào)通過plc數(shù)字量輸入信號(hào)送入cpu進(jìn)行處理。

過程3：plc依次讀入所有輸入到cpu的模擬量、數(shù)字量信號(hào)，通過一些算法進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)處理得到的結(jié)果產(chǎn)生兩路觸發(fā)脈沖，送入主回路可控硅調(diào)壓裝置，通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角控制變壓器一次電壓，從而控制輸入電場(chǎng)壓，提高除塵效率。

過程4：二次電流經(jīng)過整流器整流后送給除塵器本體，以此重復(fù)以上三個(gè)過程形成控制回路。

此外，plc和觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互以及通過以太網(wǎng)和上位機(jī)進(jìn)行聯(lián)機(jī)通信，主要有以下兩個(gè)特征：

特征1：通過觸摸屏設(shè)置相關(guān)參數(shù)，顯示參數(shù)的當(dāng)前運(yùn)行值以及故障類型，比實(shí)現(xiàn)參數(shù)的掉電保護(hù)。

特征2：與上位機(jī)的通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。上位機(jī)能夠顯示系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)以及電場(chǎng)的伏安特性曲線。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行手動(dòng)程序控制時(shí)，自動(dòng)程序無(wú)效。

基于過程2，偏勵(lì)磁是變壓器常出現(xiàn)的狀況，產(chǎn)生偏勵(lì)磁時(shí)，變壓器原邊或副邊的電流正半周期和負(fù)半周期幅度不相等，這樣會(huì)造成非常大浪涌電流，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致變壓器燒毀，因此，對(duì)變壓器進(jìn)行偏勵(lì)磁檢測(cè)是必須的，一旦發(fā)現(xiàn)偏勵(lì)磁現(xiàn)象，控制器啟動(dòng)保護(hù)程序，跳閘停機(jī)。

基于過程3，模擬量信號(hào)主要包括一次電壓、電流，二次電壓、電流、濁度等，都需要通過數(shù)據(jù)采集電路獲得當(dāng)前的值，送入plc模擬量輸入模塊，cpu進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理。

數(shù)字量信號(hào)主要有變壓器油溫、油位、偏勵(lì)磁、過零檢測(cè)、火花檢測(cè)等開關(guān)量信號(hào)，這些信號(hào)直接通過plc數(shù)字量輸入端口送入plc進(jìn)行相應(yīng)的處理。

其中，過零檢測(cè)電路是輸入的工頻交流信號(hào)每經(jīng)過一次零點(diǎn)，輸出就發(fā)出一次脈沖，這個(gè)輸出信號(hào)作為plc的一個(gè)外部中斷信號(hào)；火花檢測(cè)電路特征在于火花控制，提高除塵效率和保護(hù)除塵器本體，采集電路采集的二次電流與設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)過rs觸發(fā)器的值送入plc處理，當(dāng)檢測(cè)到有火花時(shí)，plc執(zhí)行火花處理程序，記憶當(dāng)前的二次電壓。

對(duì)于特征1和特征2，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了plc與觸摸屏的人機(jī)交互，和通過以太網(wǎng)和上位機(jī)的聯(lián)機(jī)通信，在觸摸屏上可以設(shè)置一次、二次電壓、電流閾值，當(dāng)當(dāng)前值超過設(shè)置值時(shí)，觸摸屏報(bào)警，cpu停止工作，另外，該系統(tǒng)置有手動(dòng)和自動(dòng)控制程序，當(dāng)執(zhí)行手動(dòng)程序時(shí)，自動(dòng)程序無(wú)效，可以在觸摸屏進(jìn)行相關(guān)操作；當(dāng)執(zhí)行自動(dòng)程序時(shí)，手動(dòng)程序無(wú)效，觸摸屏上的值實(shí)時(shí)更新。通過以太網(wǎng)，管理員也可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)出城設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程啟動(dòng)、停止和參數(shù)調(diào)整等功能，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行狀態(tài)，也能直觀的顯示在上位機(jī)屏幕上。

由于靜電出除塵器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障時(shí)檢修比較困難，因此該系統(tǒng)也設(shè)有一套完整的故障檢測(cè)報(bào)警程序來保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，減少故障概率和運(yùn)行成本。當(dāng)plc檢測(cè)到二次電壓大于設(shè)置值，電流小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大于100ms,我們視為負(fù)載開路；當(dāng)plc檢測(cè)到二次電流大于設(shè)置值，電壓小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大約100ms,我們視為負(fù)載短路；當(dāng)plc檢測(cè)到一次電流大于設(shè)置值，電壓小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大約100ms,我們視為設(shè)備過載；當(dāng)plc只檢測(cè)到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，即視為變壓器產(chǎn)生偏勵(lì)磁。故障處理流程圖如圖4所示

該系統(tǒng)不但克服了以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)的人機(jī)交互性較差，系統(tǒng)維護(hù)困難，干擾較大等缺點(diǎn)，而且有良好的自動(dòng)調(diào)壓和遠(yuǎn)程控制能力，并能通過plc和觸摸屏簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)操作，提高了控制的靈活性，維修簡(jiǎn)單，有很大的實(shí)用價(jià)值。

附圖說明

圖1是除塵控制系統(tǒng)原理圖。

圖2是偏勵(lì)磁檢測(cè)電路。

圖3是故障處理程序流程圖。

圖4是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

將參照附圖1、2、3對(duì)本發(fā)明實(shí)施作進(jìn)一步描述。

參照?qǐng)D1，為高壓除塵控制系統(tǒng)原理圖，數(shù)據(jù)采集電路采集到變壓器一次電壓、電流，二次電壓、電流、濁度等模擬量信號(hào)通過plc模擬量模塊送入cpu進(jìn)行計(jì)算處理；變壓器油溫、油位偏勵(lì)磁等開關(guān)量信號(hào)通過plc數(shù)字量輸入信號(hào)送入cpu進(jìn)行處理；plc依次讀入所有輸入到cpu的模擬量、數(shù)字量信號(hào)，通過一些算法進(jìn)行相應(yīng)的處理，根據(jù)處理得到的結(jié)果產(chǎn)生兩路觸發(fā)脈沖，送入主回路可控硅調(diào)壓裝置，通過調(diào)整可控硅的導(dǎo)通角控制變壓器一次電壓；二次電流經(jīng)過整流器整流后送給除塵器本體，以此重復(fù)以上三個(gè)過程形成控制回路；在對(duì)濁度進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，這里采用了pid控制算法，有助于對(duì)濁度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制。

參照?qǐng)D2，為偏勵(lì)磁檢測(cè)電路，其輸入信號(hào)是由一次電壓經(jīng)過變壓器降壓得到，最后端是兩個(gè)d觸發(fā)器，前面是兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)比較器輸入為正，另一個(gè)為負(fù)，這樣，當(dāng)發(fā)生偏勵(lì)磁后，經(jīng)過反相器,只有一個(gè)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這就是說當(dāng)plc只檢測(cè)到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)就判斷變壓器發(fā)生了偏勵(lì)磁。

參照?qǐng)D3，當(dāng)plc檢測(cè)到二次電壓大于設(shè)置值，電流小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大于100ms,我們視為負(fù)載開路；當(dāng)plc檢測(cè)到二次電流大于設(shè)置值，電壓小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大約100ms,我們視為負(fù)載短路；當(dāng)plc檢測(cè)到一次電流大于設(shè)置值，電壓小于設(shè)置值且連續(xù)時(shí)間大約100ms,我們視為設(shè)備過載；當(dāng)plc只檢測(cè)到一個(gè)觸發(fā)信號(hào)時(shí)，即視為變壓器產(chǎn)生偏勵(lì)磁。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種基于PLC的方便實(shí)用的高壓靜電除塵系統(tǒng)，該高壓靜電除塵系統(tǒng)以PLC為控制中心兼并幾個(gè)模擬測(cè)量、采集電路，其工作特征為：數(shù)據(jù)采集電路采集到變壓器一次電壓電流、二次電流、電壓作為模擬量通過PLC模擬量輸入模塊送入CPU；油溫、偏勵(lì)磁、油位等作為數(shù)字量信號(hào)送到CPU；CPU通過對(duì)送入的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理，輸出觸發(fā)脈沖給可控硅觸發(fā)電路，從而調(diào)節(jié)電場(chǎng)電壓；通過觸摸屏實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和上位機(jī)的聯(lián)機(jī)通信。該除塵控制系統(tǒng)較一些基于單片機(jī)控制器為中心的除塵系統(tǒng)，其具備通信簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大且實(shí)用的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)研發(fā)人員：魯仁全;李艷洲;吳元清
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.31
技術(shù)公布日：2017.11.17