基于PLC和觸摸屏的高壓靜電除塵控制系統方案

以單片機為核心的高壓靜電除塵控制器具有成本低廉，功能強大的特點，但人機交互性較差，系統維護困難，工業現場干擾較明顯，除塵效率、操作維護與運營成本不能兼顧。本文針對這一問題構建了以PLC為核心的控制器，其模塊化的結構易于擴展和更換，系統可靠性高，控制器與上位機之間聯網通信簡單，同時沒有降低煙塵的排放標準。

　　1 靜電除塵控制系統的原理

　　高壓供電控制系統原理框圖如圖1所示，采集電路采集到的一次電壓、電流，二次電壓、電流，濁度等模擬量信號通過PLC模擬量輸入模塊送入 CPU；變壓器油溫、油位，偏勵磁等開關量信號通過PLC的數字量輸入信號處理回路進入CPU。PLC以掃描方式依次讀入所有輸入狀態和數據，根據數據處理的結果產生兩路觸發脈沖，送往主回路的兩個反并聯可控硅的控制極以觸發可控硅，通過調整可控硅的導通角，控制升壓變壓器的一次側輸入電壓，從而控制輸入電場的電壓。一方面要根據工況變化，自動調節除塵器的電壓，使集電極和收塵極之間的電場強度盡量大，電離子盡量多，越逼近擊穿電壓，控制水平越高；另一方面，又要考慮不能讓除塵器極板間電壓過高，避免使除塵器處于擊穿狀態，以防損壞本體及電氣設備，節約不必要損耗的電能，但又要在介質恢復時能夠迅速恢復正常供電。

　　
圖1 高壓供電控制系統原理框圖

　　2 控制系統的設計與實現

　　2.1 硬件設計

　　高壓靜電除塵控制系統的硬件結構框圖如圖2所示，它主要由PLC及其外圍電路、觸摸屏、和上位機組成。

　　
圖2 控制系統的硬件結構框圖

　　2.1.1 PLC的選型

　　PLC因具有邏輯簡單直觀，電氣性能良好，功能組合便捷，可靠性高，維護方便并且可以直接對數字量和模擬量進行控制和驅動等優點在工業控制領域廣泛應用，本系統以PLC為控制核心，選用西門子公司的新一代模塊化小型PLC S7—1200、S7—1200 PLC主要由CPU模塊、信號板、信號模塊、通信模塊和編程軟件組成，各種模塊安裝在標準導軌上，微處理器選用CPU 1214C，數字量輸入點數14點，輸出點數10點，模擬量輸入點數2點，最多可以擴展8個信號模塊，S7-1200的最大特點在于配置了以太網接口 RJ45，本系統共有8路模擬量輸入，12路數字量輸入，2路模擬量輸出，19路數字量輸出PLC硬件組態如圖3所示。

　　
圖3 PLC硬件組成

2.1.2 人機界面的選型

　　觸摸屏、PLC和PC通過CSM1277以太網交換機連接在一起，完成人機交互并進行實時狀態顯示和控制，如圖4所示。

　　
圖4 觸摸屏、PLC和PC的連接

　　2.1.3 偏勵磁檢測電路