摘要：利用袋式除尘器可以将煤炭输送转接时产生的煤尘利用负压吸收并进行过滤，过滤后的空气排入大气，滤出的煤尘经清灰系统排入煤粉回收箱进行回收。文章介绍了煤炭港口环境中脉冲袋式除尘器的结构和工作原理、PLC在该型除尘器控制上的应用以及与工控人机界面的配合使用。
关键词：矿业论文投稿,煤炭港口,脉冲袋式除尘器,PLC,煤炭输送,除尘器控制,工控人机界面
1 应用背景
在煤炭港口的装卸过程中，皮带输送煤炭时会产生大量煤尘，煤尘主要集中在皮带转接处，严重影响港区及周边的环境。利用袋式除尘器可以有效将煤炭输送转接时产生的煤尘利用负压吸收并进行过滤，过滤后的空气排入大气，滤出的煤尘经清灰系统排入煤粉回收箱进行回收。
2 工作原理
脉冲袋式除尘器的除尘过程由过滤、排灰和清灰三个环节组成：过滤是指将空气中的粉尘过滤出来;排灰是指将过滤出来的粉尘排出除尘器;清灰是指在除尘器工作的同时，将吸附于布袋表面的粉尘清理掉。在脉冲布袋除尘器的工作过程中，主引风机为整台设备内部提供负压，将煤尘从吸尘口吸入，由滤尘布袋将含有大量煤尘的气流过滤，滤出的煤尘落入集尘仓内，集尘仓内的煤尘由螺旋输送机输送至星型卸灰阀管道，由卸灰阀排入煤粉回收箱进行回收。在除尘器工作过程中，由空压机、气缸阀、脉冲阀及导气管路组成的“清灰系统”也发挥着重要作用，该系统形成脉冲气流，对滤尘布袋进行喷吹，使布袋上聚集的煤尘落入排灰系统，保证布袋的过滤效果。
3 控制系统设计思路
除尘器分布在转接塔及翻车机房旁边，点多面广，若要使脉冲袋式除尘器在煤炭运输过程中起到良好的除尘效果，需要稳定的控制方式来实现其功能。利用可编程序控制器(PLC)可进行单台稳定控制并与中控通信实现远程启停的自动控制目的。
为保证设备的稳定运行及与公司其他设备的兼容性，PLC选用AB公司的PLC-5系列产品，编程语言有梯形图、语句表、功能块及可供用户直接调用的系统功能块。本次应用采用RSLogix 5作为编程软件平台，编程方式为梯形图。
为了准确地实施自动控制，采用较高性能的并且故障率低的PLC-上位机综合控制是必不可少的，合理地配置及上位监控，能够进行现场数据采集及实时控制;运行参数的实时显示，能使用户了解设备的真实情况，良好的人机界面能够方便用户进行操作。
4 PLC控制内容及原理
4.1 总体内容
根据除尘器的工作内容，设置PLC的IO点，利用梯形图指令对IO点的工作逻辑进行编程，包括手动/自动转换，各个功能环节的启动、延时、停止、报警保护等。自动运行方式如下：启动：接收中控发出的运转指令，空压机首先运行，1min后输送机和卸料器开始运行，30s后主引风机开始运行。只有前面的设备不出现故障信号，自动流程才能顺序启动。各个负载电机运行稳定后开始清灰记时和压差检测。停止：接收中控发出的停止指令，系统延时10s后开始顺序停止流程，首先停止空压机，10s后停止主引风机，10min后停止输送机和星型卸料器，清灰程序控制、卸灰程序控制也停止
运行。
4.2 具体环节控制
4.2.1 除尘器清灰程序控制：有定压差和定时控制两种方式。定压差是指当滤袋表面的粉尘不断增加，使设备阻力达到设定值(1500Pa可调)时，除尘器开始清灰;定时清灰按设定的时间周期T(可调)控制清灰程序工作。采用定压差清灰时，除尘器进出总管道的压力变送器将信号送至PLC程序控制柜，PLC启动清灰程序：首先关闭清灰仓出口的电动阀，使该仓退出过滤状态，喷吹系统开始工作，压缩气体经电磁脉冲阀和喷吹管向滤袋内喷射，在滤袋膨胀产生的加速度和反向气流的作用下，附着在滤袋外表面的粉尘被清除。当清灰仓室的脉冲阀喷吹结束后，打开该仓出口的电动阀，该仓恢复过滤，清灰结束转入下一仓室清灰。当所有仓室清灰结束后，恢复到全过滤状态。顺序全部由PLC进行自动控制，“喷吹时间”、“间隔时间”、“周期间隙”都可由程序进行调整，出于经济实用性的考虑没有设置独立的各种阀门的手动启停，而是设置了一个由PLC控制的按实际顺序自动开启关闭的自动跟踪检查流程。当除尘器某一仓室检修时，闭合该仓，该仓自动退出清灰程序。
4.2.2 监测及报警信号的设置：根据除尘器的工作情况，设置除尘器进出口压差监测及显示超限报警，除尘器入口温度监测及显示超限报警，喷吹气源压力监测及显示超限报警，灰斗高料位报警。
4.2.3 排灰系统的控制方式：对于卸灰阀、螺旋输送机等设备都设有手动-自动两种工作方式。手动用于调试检修时使用，通过现场手动操作按钮操作。当旋转开关设定于自动工作方式时，同时提供一对无源节点至PLC，用于判断当前工作方式。正常工作设置在自动位置。
4.2.4 自动方式运行时设备的监控：每个设备在自动工作方式下，都会对其工作方式进行监测。即当PLC给出自动运行信号时，控制回路正常响应后，会给出反馈信号，如果PLC给出运行信号，收不到正常反馈时，系统报故障，同时反馈给上位系统。
4.2.5 空压机控制：空压机的储气罐压力控制通过压力开关实现，当空压机储气罐压力低于压力下限设定点时，压力开关的动触头与低压设定点的静触头接通，继电器得电动作，其常开触点闭合，相应接触器得电动作并自锁，空压机电机启动运行。当空压机气缸压力高于设定最高值时，压力开关相应动静触头分开，断开控制回路，空压机电机停止。由于空压机电机启停较为频繁，以电机启停作为空压机正常启停的信号源输入PLC会产生故障误报，因此在空压机的控制中采用两级控制，当空压系统正常启动时，第一级控制将主回路接通，第二级的主控回路电源采自第一级主回路的接触器末端，在自动或手动控制中，一旦PLC给出空压机工作信号，第一级接通，为第二级提供电源。第二级根据空压机的储气压力情况来判断是否启动空压机电机。当PLC给出停止信号时，第一级控制回路断开，停止为第二级供电，空压机停止工作，空压机的运行及故障反馈信号由第一级控制回路提供。
5 电伴热系统控制
除尘器为露天环境运行，冬季气温经常达到0℃以下，容易导致煤尘在输送通道中出现冻结、堵卡的现象，这就需要投入良好的电伴热系统来防止煤尘冻结。通过温控传感器、温控仪、软体加热板和保温材料组成电伴热系统，对吸尘口、集尘仓落料口、螺旋输送机、旋转卸灰阀等煤尘输送的关键设备进行保温伴热，并利用PLC采集伴热系统的工作状态，与上位机进行通讯，实时提供伴热系统运行状态。可以有效防止伴热系统异常导致的安全隐患，保证伴热系统的稳定工作，为冬季除尘器的正常工作提供有力保障。
6 工控人机界面设计
上位平台采用工控机作为监控系统的主要硬件平台，人机界面采用Wonderware Intouch作为编程软件平台，应用程序根据设备的工艺要求编制。上下位机之间采用DHPLUS通讯协议，上位机可通过Ethernet网络共享同步数据。通过接收除尘器PLC的工作状态反馈信号来实现除尘器实时监控。
7 结语
该控制系统应用后，可使转接塔袋式除尘器得到稳定的监测和控制，除尘效果明显，有着良好的社会效益和环保效益，对煤炭港口的可持续发展具有深远意义。
参考文献
[1] 刘彦鹏.脉冲袋式除尘器的PLC自动控制与应用[J].广东自动化与信息工程，2006，27(2).
[2] 冯涛.基于PLC的袋式除尘器在线脉冲反吹控制系统[J].江西电力职业技术学院学报，2008，21(4).
[3] 周东明.脉冲袋式除尘器控制系统设计与应用[J].仪表技术与传感器，2008，(3).
作者简介：耿春晖(1987-)，供职于河北港口集团秦皇岛港股份有限公司第七港务分公司。
