一、除尘系统自动控制特点
①先进的除尘工艺往往会提出更高的动控制要求，要满足这此要求就必须探索新的控制方法和手段。这些方法和手段能为除尘工艺的变革提供有价值的思路和建议。
②除尘工艺与生产工艺不同，除尘系统的自动控制随除尘工程的规模大小、除尘器的形式、环境对除尘效果的要求以及企业管理水平相差较大。
③除尘系统自动控制部分为集中控制和机旁控制，前者为生产管理，后者为维护检修。
④中小型除尘器系统用普通电气仪表，仪器控制除尘过滤，大型除尘系统用可编程控制器及相关仪表控制。
⑤除尘系统自动控制用普通电气仪表、箱、柜所在的现场环境条件比较恶劣，在防尘、防水和元器件选择方面要求较高。否则会影响自动控制装置的正常运行。
二、自动控制系统组成
除尘系统工艺过程包括除尘器、阀门、振动器、灰尘输送装置以及风机等机械设备，它们常常要根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。例如，钢厂电炉袋式除尘器小的清灰、卸灰和输灰设备要根据现场工艺条件按预定的时间程序周期运行。电厂电除尘器中的振动、卸灰和排灰也要按一定的时间顺序进行。在自动调节系统中，这种调节、控制方式称为程序调节，我们常常称其为顺序逻辑控制。另外，含尘气体除尘工艺过程同其它工艺过程类似，需要在一定的流量、温度、压力和差压等工艺条件下进行。但是，由于种种原因，这些数据总会发生一些变化，与工艺设定值发生偏差。为了保持参数设定值，就必须对工艺过程施加一个作用，以消除这种偏差而使参数回到设定值上来。例如，转炉煤气除尘系统中炉口微差压需要控制在一定的范围内。类似这样的控制方式在自动调节系统中称为定值调节，我们常常称之为闭环问路控制。
1.自动控制系统的组成
在工业自动控制过程领域中，任何自动控制系统都是由对象和自动控制装置两大部分组成。
所谓对象，应是指被控制的机械设备在除尘系统中，如阀门、振动器和输灰电机等，都是被控制的设备，即对象。
所谓自动控制装置，就是指实现自动控制的工具，归纳起来可以分为以下4类。
1）自动检测和报警装置 自动检测装置是在除尘设备运转过程小，对设备中的各个参数自动、连续地进行检测并显示出来。只有采用了自动检测，才谈得上工艺过程的自功控制。
自动动报警装置是指用声、光等信号自动地反映生产过程的情况及除尘设备运转是否正常的一种自动化装置。
2）自动保护装置 当设备运行不正常，有可能发生事故时，自动保护装置能自动地釆取措施。防止事故的发生和扩大，保护人身和设备的安全。实际上自动保护装置和自动报警装置往往是配合使用的。
3）自动操作装置 利用自动操作装置可以根据工艺条件和要求，自动启动或停止某台设备，或进行交替动作。
4）自动调节装置 在除尘过程控制中，有些工艺参数需要保持在规定的范围内，如转炉煤气除尘系统中，炉口微差压控制在-20～20Pa之间。当某种情况使工艺参数发生变化时．就由自动调节装置对生产过程施加影响．使工艺参数恢复到原来的规定值上。
上面讲的4类自动化装置功能都可以在可编程控制器中完成。因此，测量仪表、监控系统和被控设备，即组成了现代除尘系统运行的自动化系统。
2.输入、输出点
在自动控制时，我们常常用到输人、输出点的概念。
在大中型除尘控制系统中采用一定数量的自动检测仪表，这些仪表的输出信号都送入了由PLC和计箅机组成的监控系统进行显示、储存，打印、分析等。此外，PLC和计算机控制系统还可发出信号来控制某些连续动作装置，如阀门等。这种连续的信号，我们称之为模拟信号。来自于在线检测仪表的模拟信号进人PLC和计算机系统，我们称之为模拟量输人信号；从PLC和计算机发出的模拟量信号。我们称之为模拟量输出信号，通常用它来控制某些调节阀门。还有另一种状态信号，如控制输灰机运行或停止。这种信号我们称之为开关量输入信号。开关量输入信号通常是从按钮、限位开关和继电器辅助触点上取得。一般都是无源触点。从PLC系统发出的用于控制设备运行或停止的信号，我们称之为开关输出信号。开关量输出信号通常用来触发接电器、继电器、电磁阀和信号灯等。使它们按照我们预先编制的程序对设备进行控制和显示。
由此可以看出，一个除尘系统输人、输出点的多少反映了该系统的规模大小。当然，输人、输出点的多少除了与处理能力有关外，还同处理工艺、设计思路、被控设备不同和对自动化要求的程度等因素有关。但是，除尘系统的控制过程都有一个共同的特点，就是开关量多，模拟量少，以逻辑顺序控制为主，闭环回路控制为辅。因此，用在除尘系统控制得到了广泛的应用。
三、可编程控制器
可编程序控制，简称PLCC或PC，其硬件组成见图6-1。可编程序控制是20世纪70年代以来。在集成电路，计算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。PLC不仅具有逻辑控制功能。而且还增加了数据计算，传送与处理功能。成为具备计算机功能的一种通用工业控制装置，进一步扩大了其应用领域。它的出现使自动化控制进人了一个新时代。它可以取代常规的由继电器等元器件组成的逻辑控制电路，实现生产的自动控制。由于可编程序控制器的灵性和可扩展性，它很快就被各行业采用随着微电子技术和计算机技术的发展。微处理器被应用到PLC中，使它更多地具有计算机的功能。现在，PLC已作为通用的自动控制设备可以应用于单一机电设备的控制也可以用于工艺过程的控制，而且控制的精度和可行性相当高。传统的顺序控制器和硬件接线的数字逻辑等，正被可编程控制器所代替。
1． PLC的分类
通常各类PLC产品可按结构形式、I／O点数以及具备的功能三方面进行分类。
1）按结构形式分类 可分为整体式和模块式两类。
①整体式PLC又称单元式或箱体式PLC。将电源、 CPU存储器及I／O等各个功能部分集中在一个机壳内，通常将它称为PLC主机或基本单元。其特点是结构紧凑、体积小、 价格低．小型PLC多采用这种结构。
整体式PLC一般还配备有扩展单元，各种特殊功能模块．使其功能得到扩大。
②楔块式PLC又称积木式PLC。它是将构成PLC的各个部分按功能做成独立模块。如电源模块、CPU模块、I／O模块等，然后安装在同一底板或框架上。其特点是配置灵活，装配维护方便。一般大、中型PLC多采用这种结构形式。
此外也有将整体式结合起来称之叠装式PLC，其配置更为灵活。
2）按I／O点数和存储容量分类 一般处理I／O点数比较多吋。控制关系相对就比较复杂，用户程序存储器容量设置相应也较大，要求PLC的指令及其他功能比较多，指令执行速度相应较快，按此要求通常PLC可分为小、中，大三个等级。
①小型PLC I／O点数在256点以下，存储器容址2K步．可用于逻辑控制、定时、计算、顺序控制等场合。部分小型PLC还带右模拟处理，数据通信处理和算术运算功能，其应用范闱更广。
②中型PLC I/O点数在256-2048点之间，存储容量大2-8K步，具有逻辑运算、算数运算、数据传输和中断、数据通信、模拟量处理等功能。用于开关量、数字量与模拟混合控制的复杂控制系统。
③大型PLC I/O点数在2048点以上，存储容量达8K步以上。具有数据运算、模拟调节、联网通信、监视记录、打印等功能，能进行中断、智能控制、远程控制。可用于大规模过程控制，也可构成分布式控制网络以及整个烟气处理系统自动化网络控制。
3按功能划分 PLC的应用范围很广，其功能、价格、程度差异很大。按此可分为低档机、中档机和高档机大类。
①低档机具备微型、小型PLC功能，主要用于逻辑控制、顺序控制成少量模拟量控制的单机控制系统。
②中档机除具有低档机功能外，还有较强的模拟量处理、数据运算、远程I/O及联网通信等功能。有些还增设中断控制、PLC控制等功能。适用于复杂控制系统。
③高档机除具有中档机功能外，还增设有带符号算术运算，矩阵运箅，位逻辑运算。平方根运算以及其他特殊功能运箅和制表、表格传送等功能。高档机具有更强的通信联网能力，可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统。
2.PLC的硬件组成与各部分作用
PLC大都采用模块式结构，它由微处理器模块、电源模块、输入/输出模块及其他用途的特殊模块组成，他们通常被安装在一个机架中。PLC的基本构成图如图6-2所示。
1）微处理器模块 在PLC控制系统中起着类似人体的大脑和神经中枢的作用，是计算与控制的中心。根据系统程序所赋予的功能，完成以下任务。
①接收从编积器、上位机或其他外部设备输入用户程序、数据等信息。
②用扫描方式接收输人设备的状态或数据，并存入指定输人存储单元或数据寄存器中。
③诊断电源、PLC內部电路和编程过程中存在的语法错误。
④在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读取用户程序，经指令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关控制电路，分时、分渠道地去执行执行数据的存取、传送、组合、比较和变换动作，完成用户程序中规定的逻辑运算或算术运算等任务。
⑤根据运算结果，更新有关标志位数据寄存器和输出寄存器的内容，再由输出寄存器的位态或数据寄存器的有关内容，实现输出控制、制表打印或数据通信等外部功能。
2）存储器 PLC主机内部配有以下两种不同类型的存储器。
①系统存储器用于固化PLC生产厂家编写的各种系统工作程序，相当与于单片机监控程序或个人计算机的操作系统，在很大程度上它决定该种PLC的性质与之类，用户无法更改或调用。系统工作程度有以下3种类型。
a．系统管理程序。由它决定系统的工作节拍。包括PLC运行管理、存储空间管理和系统自诊断管理。
b．用户程序编程和指令解释程序。编辑程序能将用户程序变为内码形式以便于程序的修改、调试。解释程序能将编程语言变为机器语句以便CPU操作运行。
c．标准程序与调用管理程序。为提高运行速度，在程序执行中某些信息处理或特殊运算是通过调用标准予程序来完成的。
②用户存储器包括用户程序存储器程和数据存储器数据区两种，前者用于存放用户程序，后者用来存放或记忆用户程序执行过程中使用N／R状态量或数据量，以生成用户数据区。用户存储器内容由用户根据控制需要可读可写，可任意修改、增删。可采用高密度、低功率的CMSRAM，一舣能保持5-10 年，经常带负载运行也可保持2～5年或EPR1M与EEPROM。
3）电源块 PLC对供电电源要求不高，可直接采用普通交流电。允许电源电压额定值在-15％～十10％范周内波动，也可用直流24V供电。PLC内部有一个高质量开关型稳压电源，用于对CPU、I/O单元供电，还可为外部传感器捉供DC24V电源。
输人／输出模块 PLC程序执行过程中需调用的各种开关量、数字量或模拟量等各种外部信号或设定量，都是通过输人电路进人PLC.而程序执行结果又是通过输出电路达到控制现场实现外部控制功能。由于生产过程中的信号电平、速率是多种多样的，外部执行机构所需的电平、速率也是由千差万别的，而CPU所处理的信号只能是标准电平．其工作节拍又与外部环境不一致。所以PLC与通用计算机I/O电路有着类似的作用，即电平变换，速度匹配、驱动功能放大、信号隔离等。不同的是，PLC产品的I/O单元是顾及其工作环境和各种要求而经过精心设计和制造的。通用计算机则要求用户根据使用条件自行开发，其可靠性、抗干扰能力往往达不到系统要求.
①输人模块 各种PLC输人电路结构大都相同，其输人方式有3种类型：a．直流输人DC24V：b.交流输人AC110V或220V：c．交直流输人交直流21V。外部输人器件可以是无源触点如按钮、行程开关等，也可以是有源器件如各类传感器．集电极开路的晶体管接近开关、光电开关等，在PLC内部电源允许前提下，有源输人器件可采用PLC 输出电源，否则必须外设电源。当输人信号为模拟量时．信号必须经过专用的模拟输人模块进行A／D转换，然后通过输入电路进人PLC。输人信号是通过输人端子经RC滤波，光电隔离进人内部电路。
②输出模块 为适应不同负载需要：各类PLC的输出都有3种方式，即继电器输出，晶体管输出和晶闸管输出。继电器输出方式最常用，适用于交直流负载，其特点是带载能力强，但动作频率与响应速度慢。晶体管输出适用于直流负载。其特点是动作频率高。响应速度快，但带载能力小。晶闸管输出适用于交流负载。响应速度快，带载能力大。
3．PLC的指令系统
尽管不同的PLC系统的编程语言各不相同，但是一般可以分成这样几种：梯形逻辑图类似继电器语言、逻辑功能图和指令式语言。美国的PLC基本都采用梯形图语言编程。 而欧洲生产的PLC除了梯形逻辑图语言外，还提供诸如逻辑功能图方式编程。由于梯形逻辑图类似继电器语言，许多原来熟悉继电器逻辑电路的电气技术人员使用起来得心应手，很受电气技术人员的欢迎，这也是PLC能得到迅速推广和使用的一个重要因素。PLC的编程工具目前可以有两种，即手持式或建议编程器和个人计算机编程，既可以在线编程，有可以离线编程。
由于不同型号PLC的助记符与指令格式、参数等表示方法各不相同，因此他们的指令表示也不同。下面以三菱公司的FX系列用梯形图语言为例，对这种编程语言介绍。它由几大部分组成，分别是继电器逻辑指令、计时器和计数器指令、比较指令、算术逻辑运算指令、移位指令和传送指令等。在这里我们仅对一些常用的指令作一说明。
1）输入继电器 输入继电器的作用是专用于接收和存储外部开关量信号，它能提供无数对常开、常闭触点用于内部编程。没一个输入继电器线圈与PLC的一个输入端子相连。
输入继电器有两个特点；①器状态智能由外部信号驱动改变，而无法用程序驱动，因此，在梯形图中只见其触点而不会出现输入继电器线圈符号；②输入继电器触点智能用于内部编程，无法驱动外部负载。
2）输出继电器 输出继电器有两个作用：①提供无数对常开、常闭触点用于内部编程；②能提供一副常开触点驱动外部负载，没一个输出继电器的外部常开触点或输出管与PLC出点相连。输出继电器状态智能由城区驱动，外部信号不能直接改变其状态。
3）辅助继电器 每种PLC内部有很多辅助继电器，其作用相当于继电器控制系统中的中间继电器。用于状态暂存、移动辅助运算及赋予特殊功能等。通常辅助继电器线圈也有程序驱动，也能提高无数对常开、常闭触点用于内部编程，但没有输出控制能力。
4）常数 常数也作为一种软器件处理，因为他们无论在程序中或在PLC内部存储器中都占有一定的存储空间。十进制常数用K表示，如常数345表示为K345。十六进制常数则用H表示，如常数345表示为H159.
5）定时器 各种PLC都设有数量不等的多个定时器，器作用相当于时间继电器。所有定时器都是通电延时型，可以用程序方式获得断电延时功能。在程序中，定时器总是与一个定时设定值常数一起使用，并根据始终脉冲累积计时，当所计时间达到设定值，其输出点动作。定时器输出触点可供编程使用，使用次数不限。
6）计数器 计数器是PLC实现逻辑运算和算术运算及其他各种特殊运算必不可少的重要软器件，它由一系列电子电路组成。
7）数据寄存器 PLC在进行输入、输出处理，模拟量控制，数字控制是，需要有许多数据寄存器用以存储各种数据。每个数据寄存器都是16位，可用两个数据寄存器串联存放32位数据。
8）变址寄存器 实际上是一种特殊用途数据寄存器，器作用相当于微处理器中的变址寄存器，用于改变元器件的地址编号。V、Z都是16位数据寄存器，它可像其他数据寄存器一样进行数据读写，需要进行32位操作时，可将V/Z串联并规定Z为低位，V为高位。
4.编程器
程序编制确定了PLC的外围设备，也是重要的“人-机”接口装置。编程器可分为专用型和通用型两种，编程器的形式确定了编程方法。在中、小型PLC系统中，厂采用带LED或LCD显示器的编程器，这是一种专用型编程器；在大型PLC系统中，常采用带CRT的通用型编程器。支持编程器的外围设备有磁带机、软盘驱动器、硬盘驱动器、打印机等。
5.电源
PLC的电源答题上分CPU单元I/O电源两部分，一般均从洞里电源取得。如果有控制电源的场合，也可直接从控制电源取得。无论采用何种形式，都要设置隔离变压器，以便于外部电源隔离。最好采用带屏幕的隔离变压器和阻容吸收装置。
摘自：《袋式除尘器配件选用手册》
作者：协昌环保-电磁脉冲阀专家