西门子6ES7 211-1HE40-0XB0
自1907年台电除尘器成功地用于工业生产以来，电除尘器以其除尘效率高、阻力损失少、处理烟气量大、能处理高温烟气和腐蚀性烟气、日常运行费用低等众多优点，使用领域不断扩大。到目前为止，电除尘器已经是电力、冶金、建材、化工等众多行业除尘设备的。电除尘器的结构、性能和控制方式等也日臻完善，plc控制在电除尘系统各部分的控制中都有不同程度的应用，作用显著。
一、电除尘系统工艺流程及基本原理
图1 电除尘基本原理示意图
电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属收尘极（阳极）和电晕极（阴极）上通过高压直流电，并维持一个足以使含尘气体（指一般的含尘烟气，不含腐蚀性和剧毒）电离的静电场（见图1）。含尘气体在静电场中电离后所生成的电子、阴离子和阳离子吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷自身带电。荷电粉尘在电场力的作用下向电极性相反的电极（收尘极和电晕极）运行而沉积在电极上，从而达到粉尘和气体分离的目的。当沉积在电极上的粉尘达到一定厚度时，借助于收尘极、电晕极振打机构使粉尘落入下部的灰斗中，再经过卸灰输灰系统将粉尘排出，而净化后的气体从电除尘器出口处排入大气中[1]。
二、系统组成
图2 系统构成图
以济钢炼铁厂400m2烧结机机头电除尘系统为例，整套400m2烧结机机头电除尘自动控制系统由2台ablogix50001756-l55plc和2台上位机组成，其中1台ablogix5000plc设置了1台远程i/o站，2台上位机分别用于操作员站和工程师站（见图2）。
三、控制功能
图3 控制功能图
plc在电除尘系统中主要作用是控制所有低压设备自动运行和远程监控高压整流供电设备，对低压设备的控制一般都有现场手动和远程自动两种控制方式，所控制的设备包括阴极振打、阳极振打、灰斗卸灰阀电机、仓壁振动器、绝缘子保温梁电加热器、灰斗保温电加热器、灰斗料位计、烟气进出口温度显示、绝缘子保温梁温度显示、声波清灰装置、输灰系统、高压供电设备安全联锁以及远程监控等[2]（见图3）。下面对自动控制方式进行简要介绍。
1.阴、阳极振打的控制
电除尘器的阴、阳极振打都是由电机通过传动轴将动力传给阴、阳极振打机构，使阴极线、阳极板上的积灰振落到灰斗中。plc系统通过控制器中的时间继电器控制阴、阳极振打电机按照一定的时间规律相互配合运行，并根据振打电机对应的接触器和热继电器的返回信号对电机状态进行监控和保护。阴、阳极振打的一般控制规律为：一电场的阴、阳极振打周期短，以后的各个电场振打周期逐渐加长，具体时间需根据电除尘器刚投产时的测试情况及工艺参数进行确定；以24小时为总振打周期，夜间运行周期要比白天运行周期短[3]；阴、阳极振打相互配合运行，但振打周期各自独立计算，阳极振打要比阴极运行时间长、强度大；振打反馈信号只起状态监视和保护作用，不加入周期运行控制当中；为节约能源，振打运行反馈信号与高压整流供电设备有联锁，当大量振打运行时，高压整流供电设备低电压运行或停止，以实现降压振打，此方式可节约大量能源。
2.绝缘子保温梁电加热器的控制
plc系统通过绝缘子保温梁内温度检测设备检测到的温度返回信号对电加热器进行控制，以防止保温梁内温度低于露点温度，阴极绝缘子表面结露，使绝缘子表面产生爬电或沿面放电，以致电除尘器工作电压无法升上去，除尘器无法正常工作。本系统电加热器共有两路电源，可实现高、低两种功率加热，当保温梁内温度接近露点温度时，plc控制电加热器两路全部加热，尽快提高保温梁温度；当温度在露点温度以上未到设定温度时，单路加热器加热保持温度缓慢上升；当温度高于设定温度值时，停止加热。plc系统还可根据接触器和热继电器返回信号对电加热器状态进行监控和保护。
3.灰斗卸灰阀电机及仓壁振动器的控制
灰斗卸灰阀电机是用于灰斗卸灰时电动控制阀门开关的。plc对灰斗卸灰阀电机以及该灰斗仓壁振动器的自动控制是根据灰斗料位计返回信号实现的，当料位计高料位信号返回plc时，plc控制该灰斗卸灰阀电机开启，同时仓壁振动器联锁振动；当料位计低料位信号返回plc时，plc控制该灰斗卸灰阀电机关闭，同时仓壁振动器联锁停止。当不使用料位开关控制或料位开关存在故障时，也可根据经验运行时间对灰斗卸灰阀电机和仓壁振动器进行周期控制，具体时间可根据现场情况自行设定，但灰斗卸灰阀电机要与仓壁振动器有一定配合关系或一起联锁运行，否则会造成卸灰不畅甚致堵灰。
4.输灰系统的控制
本输灰系统使用的是机械干输灰方式，输灰系统由刮板机、集合刮板机、斗提机、卸灰阀电机、加湿机等组成。输灰系统的控制与皮带流程控制相似，当灰斗卸灰电机运行时，灰斗卸灰阀开启，与此一排灰斗对应的刮板机联锁运行，其他排灰斗卸灰控制同理，每台刮板机可单独运行也可同时运行。当任意一排灰斗对应的刮板机运行时，集合刮板机联锁运行，斗提机联锁运行，将除尘灰刮入卸灰仓内，当控制器接到卸灰仓料位高信号时，卸灰阀电机、卸灰仓电振、加湿机联锁运行，将除尘灰排出。
5.高压供电设备的安全联锁及远程监控
所有电除尘器的高压整流供电设备都有自己的控制器，这些控制器的网络接口都各有不同，以串口通讯为例，plc系统可通过串口采集器及与logix5000相匹配的专用模块与该控制器进行通讯，可实现plc系统对高压整流设备远程控制启动和停止，也可对高压整流设备运行状态及参数进行监视。安全联锁是专门为高压供电设备设计的程序，在远程控制高压供电设备启动时，整流变压器及三点隔离开关返回plc的安全联锁信号必须满足条件，否则高压供电设备不允许启动，此联锁对检修设备时的人身安全及设备运行都起到很大作用。
6.声波清灰装置的控制
声波清灰装置是与电除尘器相对独立的一个系统，作用是在电除尘器停运时对除尘器内部积灰进行彻底清理，运行时将积灰振到灰斗中排出。故plc对声波清灰装置的控制经常用集中手动操作方式运行，当点击运行时，声波清灰装置按照固定顺序清灰一次，并可通过时间继电器对运行时间进行控制，在规定时间内执行循环清灰。
plc控制在济钢炼铁厂400㎡烧结机机头除尘系统的应用中可以看出，plc系统可使电除尘系统自动化水平、控制性能、智能化等方面都有显著提高，现场操作和维护工作量大大减少，设备故障率也大大降低。plc控制对实现电除尘器运行的自动化和管理的智能化，改善电除尘器的运行情况，提高电除尘器的除尘效率，延长各部分构件的使用寿命及节约能源等都具有直接影响和现实意义
像大多数吹塑设备原始制造商(OEMs)一样，基于多元智能的R&B塑料机械有限公司（R&B）必须**协调各种机械的运动。他们的机器使用过闭环液压驱动器搭配专用运动控制卡件。这套方案不仅价格昂贵，而且难于协调。近，该公司成功地用常规PLC实现了吹塑机运动控制功能，这样做既提高了产量，又缩短了机器运转周期，还削减了生产成本。
R&B能够提供塑料机械、铸造、加工、以及切割系统的解决方案。他们提供的产品包括可编程控制器、触摸屏式操作界面、独立的型坯控制器、倾斜或水平机械、模件表面补偿压盘、机械切割机、单螺杆挤出机以及高精度的吹塑加工设备。
该公司还可以根据客户要求设计并定制设备，以满足各种生产需求。此外，他们还提供机器检验、安装/拆除、维修以及金属切割服务。
将运动控制集成到PLC程序使编程变得简单，而且提高了R&B塑料机械公司系列
吹塑机的性能。图片来源：Siemens SEA
用PLC实现运动控制
一种特殊的R&B吹塑机器有9根伺服液压驱动轴——3根用来控制型坯（把材料挤压成空心管或半球体，这是吹塑工艺的步），6根用来控制运动。这种机器包含2个梭子，2个模具，以及2根吹管。运转时控制工程网版权所有，夹具反复打开和夹紧模具，吹管反复做上下运动，传送装置带动夹具至型坯正下方，到达吹气位置。
David Chin是NDC Technologies的技术人员，该公司是Siemens的战略合作伙伴，一同参与了R&B控制系统升级项目。Chin说：“R&B使用了标准的Siemens Simatic S7 PLC来控制这些位置运动。我们提供了一套功能模块，使R&B能运用PLC进行位置控制。其它的机器可能要使用运动控制器来控制运动，这是一种专用于伺服控制和定位的控制器。我们定制的功能模块能够达到与独立控制器相同的功能和性能。”
Chin说：“PLC通常很难做到高精度的伺服控制，这是专用运动控制器被广泛采用的原因。但是在我们的应用中，标准的Siemens S-7 PLC承担了运动控制功能，它通过液压驱动装置对各个部件进行定位。”
PLC还对30多个区域进行温度控制，这些区域包括加料斗、挤出机以及型坯顶部。其中12个区域既能加热又能冷却，另外18个只能加热。温控系统必须将机器各部分的温度误差范围控制在1度以内。型坯顶部要能够将料斗传来的冷塑料加热到415 °F。
常规PLC采用IEC-61131标准语言编写的功能模块控制所有的伺服液压系统驱动轴。它不需要特殊的运动控制环境。加入运动控制功能的PLC相对于专用PLC和独立的运动控制器而言，具有更出色的性能和更高效的处理能力。
集成型坯控制
R&B初希望通过PLC实现型坯控制。通常，吹塑机由机械控制器或基于PC的自动化设备控制。前者带有独立的型坯程序单元以及专用运动控制卡件；后者通过专用代码达到运动控制的要求。
然而，R&B希望将型坯程序集成到主机器控制器中。如果PLC的运算速度足够快，就能有够实现这一目标。用于型坯控制的模拟数据直接从一个位置检测器输入。所有的处理过程都和普通PLC程序一样。终，驱动型坯吹塑的液压阀由PLC输出的模拟信号控制。整个过程不需要借助任何专用设备。
该公司随后把其余的伺服液压轴控制程序也集成到PLC中。位置检测器通过SSI模块把数据传送到PLC。如有需要，可以通过Siemens的Profibus Isochrone（等时）模式将SSI模块传来的位置数据与PLC程序同步。同样，液压阀都由标准的模拟输出信号控制。
另外，R&B还把控制吹管与传送装置运行的程序集成到PLC中。当传送装置将模子带动到吹管位置时，吹管就会按程序设定向下运动。由于两者（传送装置与吹管）的转轴实现了协调控制，这个过程很少出错且不用担心会产生碰撞。
在把这项功能集成到PLC之前，由于吹管和传送装置之间无法通信，R&B无法实现两者的同步。PLC的通信协议使两者首度实现了同步。
减少空循环时间
吹塑过程中，所有机器吹制或冷却一个瓶子的时间都相差无几。但是，在循环时间，尤其是空循环时间（机器不在吹瓶的时间）方面，机器之间存在差异。循环时间是指开始吹一个瓶到准备吹另一个瓶之间的全部时间。
PLC中的运动控制功能提升了协调空循环动作的水平，从而减少了特定动作之间的间隔时间。它们能依据位置而不是时间协调各种动作。这样就能大大减少空循环的时间，为R&B赢得了循环时间上的优势。其结果是可以节省下大约20%的空循环时间。
事实证明控制工程网版权所有，采用基于常规PLC的自动化吹塑解决方案代替专用运动型坯控制器可以获得巨大的优势。由于所有的伺服功能都由一个功能模块控制，这意味着更好的协调性、更快的机器循环时间、更简洁高效的程序以及更精简的设备。另外，由于专用硬件都是小规模生产的，势必会产生质量控制和长期技术支持方面的问题，而且需要根据出现的问题修改设计，所有这些都会增加额外的经济投入。
事实证明，与基于PC的控制相比，基于PLC的自动化解决方案能为吹塑提供更有吸引力的成套控制设备。它们拥有更好的模块，使用了固态存储器控制工程网版权所有，不需要第三方操作系统，使用寿命更持久，长期支持更出色。与PC相比，PLC的关键优势之一是在突然关闭的情况下依然能够保存数据（如断电情况）。
R&B Plastics的Jake Losee说：“现在我们采用一个控制器控制PLC功能和运动控制功能。以前使用独立运动控制卡时的通信延迟已经不存在了。而且，我们能记录每根轴的转动。以前我们使用独立软件时，需要了解专用运动控制卡的技术人员对其进行编程。现在，用户可以通过人机界面（HMI）自行完成这些工作。”
Losee还说：“我们的一个目标是精简设备。额外的设备意味着更高的成本、更繁琐的维护以及更多的配套软件。这就要求我们对维护人员进行更多的培训。用PLC集成运动和型坯控制确实是一个高度优化的控制方案
随着社会进步的发展，各机械产品层出不穷。控制系统的发展已经很成熟，应用范围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造、化工、交通、军事、民用等。PLC专为工业环境应用而设计，其显著的特点之一就是可靠性高、抗干扰能力强。PLC的应用不但大大地提高了电气控制系统的可靠性和抗干扰能力，而且大大地简化和减少了维修维护的工作量。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。
LED大屏幕移动控制系统是专为各类演艺剧场、文体中心、电视台等场所安装的LED大屏幕提供的一套全自动化移动控制系统。通过该系统可以实现基本的LED显示屏屏体供电（可定时开关屏）、显示屏屏体走行控制、显示屏屏体温度采集等功能。通过本公司自己专门为此系统研发的控制软件，可以和显示屏显示控制系统经以太网实现融合，超控人员可以在控制中心即可完成LED大屏幕的所有控制，大大减少人力资源、控制起来更方便、准确、快捷。
一、控制系统可实现功能
1.屏体供电及电量采集系统。
2.屏体温度采集及温度过高报警处理。
3.显示屏可以是在弧型轨道上或是直线轨道上行走，开启时，由慢到快，停车时由快到慢。显示屏对接时的速度很低，保证显示屏不发生碰撞（现场调整）。
4.显示屏移动的控制，可在远程(如导演室)，通过PLC实现。也可在移动机构控制柜前（本地操作）通过按钮控制（应急时使用）。
5.1#显示屏和2#显示屏可以实现单独左右行走，也可实现同时并屏和开屏行走。显示屏开到大位置时有机械定位装置。设计大速度每分钟9米，可通过变频器降低行走速度。
二、控制系统架构图
三、PLC的工作原理
1.PLC的扫描
用户程序通过编程器输入并存放在PLC的用户存储器中，当PLC运行时，用户程序中有众多的操作需要去执行，但CPU是不能同时执行多个操作的，它只能按分时操作原理工作，即每一时刻只执行一个操作。由于CPU的运算处理速度很高，使得外部出现的结构从宏观上看好像是同时完成的。这种按分时原则、顺序执行程序的各种操作的过程称为CPU对程序的扫描。执行一次扫描的时间称为扫描周期。
当PLC投入运行时，它首先执行系统程序和CPU自检等工作，然后开始顺序执行用户程序。PLC的用户程序由若干条指令（语句）组成，这些指令在存储器中是按步序号的顺序排列的。用户程序的执行是按顺序扫描工作方式完成的。在没有中断或跳转控制的情况下，CPU从条指令开始，顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束。每扫描完一次程序就构成一个扫描周期，然后再返回条指令开始新的一轮扫描，PLC就是这样周而复始地重复上述的扫描周期。
2.PLC的工作过程
PLC是在系统软件的控制和指挥下，采用循环顺序扫描的方式工作的，其工作过程就是程序的执行过程，它分为输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
1）输入采样阶段。在输入采样阶段，PLC用扫描方式，把所有输入端的外部输入信号的通/断状态一次写入到输入映像寄存器中，此时，输入映像寄存器被刷新。接着进入程序执行阶段，在程序执行或输出阶段，输入映像寄存器与外界隔离，即使外部输入信号的状态发生了变化，输入映像寄存器的内容也不会随之改变。输入信号变化了的状态，只能在下一个扫描周期的输入采样阶段才被读入。换句话说，再输入采样阶段采样结束之后，无论输入信号如何变化，输入映像寄存器的内容保持不变，直到下一个扫描周期的输入采样阶段，才重新写入新的内容。
2）程序执行阶段。在程序执行阶段，PLC逐条解释和执行程序。若是梯形图程序，则按先上后下、先左后右的顺序进行扫描（执行）。若遇到跳转指令，则根据跳转条件是否满足来决定程序的跳转地址。在顺序执行程序时，所需要的输入状态由输入映像寄存器读出，所需要的其他元件的状态从元件映像寄存器中读出，而将执行结果写入到元件映像寄存器中。对于每个元件来说，元件映像寄存器中所存的内容会随着程序执行的进程而变化。
3）输出刷新阶段。当所有的用户程序执行完成后，集中将元件映像寄存器中的输出元件的状态转存到输出锁寄存器中，经过输出模块隔离和功率放大，转换成被控设备所能接收的电压或电流信号后，再去驱动被控制的用户输出设备。
3.腾控科技PLC特点
该系统选用腾控科技T-920PLC，PLC特点如下：①编程方法简单易学；②功能强，性能价格比高；③硬件配套齐全，使用方便，适应性强；④可靠性高，抗干扰能力强；⑤系统的设计、安装、调试工作量少。
腾控科技T-920：支持IEC61131-3标准的编程环境；18路DI，光电隔离。可兼做2路高速计数或1路差分编码器计数；12路DO，触点容量250V/5A或DC30V/5A；2路AI，10位A/D，可选输入0-5V或0-20mA；提供1个10M/100M以太网接口，支持MODBUS/TCP协议，支持IEC60870-5-104协议；2个RS232/RS485接口，支持MODBUS协议或者自由口编程；AC90～264V供电，大功耗小于12W；对外提供1路直流24V电源，大功率5W；工作温度：-40℃～85℃湿度：5%～95%RH无凝露，IP20防护。
