基于西门子PLC布袋除尘装置下位机控制系统设计开题报告

**********毕业设计（论文）开题报告题目基于西门子PLC布袋除尘装置下位机控制系统设计学院************专业班级************学生姓名*****学号*********指导教师**********年*月****日开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及系主任审查后生效。2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少2000字，其余内容至少1000字。毕业设计(论文)开题报告1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析1）本课题的目的及意义生活垃圾是人类生活的必然产物，随着人类文明的进步和人口增长，生活垃圾的产量不断增加，垃圾的成分随着物质生活的丰富而日趋复杂，有害成分日渐增多，垃圾问题己成为社会公害。如何妥善处理垃圾，使之资源化、减量化和无害化(即三化)，成为当前社会和各级政府关注的焦点。从世界范围看，目前比较成熟的城市生活垃圾处理方法有卫生填埋、高温堆肥和焚烧发电三种，这三种主要垃圾处理方式的比例，因地理环境、垃圾成份、经济发展水平等因素不同而有所区别，其中以焚烧发电的处理方法为佳，符合“三化”的要求。垃圾焚烧发电不仅可以处理日益增多的垃圾，而且可以产生经济效益保护环境，采用布袋除尘系统可以净化垃圾焚烧产生的有害、有毒烟尘。2）国内外研究现状分析袋式除尘器早在19世界80年代就开始应用，自Bent工厂的机械振打袋式除尘器取得德国专利(1881)己有一百多年的历史，直到1957年T.Hereinafter发明的脉冲袋式除尘器，被认为是袋式除尘技术的一次重大发明，至今仍保持旺盛之势。当时使用的袋式除尘器只是挂一些袋子，上口导入含尘气体，正压操作，定时人会拍打并在下口回收粉尘。1890年后普遍采用机械振打清灰法。1950年出现气环反吹袋式除尘器，除尘装置实现连续操作，使用气量提高数倍，滤袋压力损失稳定。袋式除尘器的使用主要还是应用在物料的回收方面，自上世纪70年代以后由于环境保护的要求，袋式除尘器越来越多的应用到电力、钢铁、水泥和化工等领域。70年代以后，袋式除尘技术得到了广泛应用并逐渐向大型化发展，美、日及欧洲等国家和地区，相继开发了大型袋式除尘器应用于燃煤电站锅炉、干法水泥回转窑窑尾除尘。澳大利亚从20世纪80年代开始实施“电改袋，工程，己实现80%火电厂采用袋式除尘;欧洲和日本的袋式除尘器的使用比例近50%;目前美国电力行业已开始利用袋式除尘器控制汞的排放。我国袋式除尘技术起步于上世纪六七十年代，90年代至今，是我国袋式除尘技术的迅速发展期，袋式除尘器应用飞速增加。2006年我国己成为全球袋式除尘器及滤袋市场增加最快的地区。我国袋式除尘器整机台数及滤袋年使用数量仅次于美国和欧洲，有发展成为全球最大市场的趋势。袋式除尘器是治理大气污染的高效除尘设备，对减少气溶胶对大气的污染起重要作用，在化工、冶金、矿山、机械、水泥、粮食、制药、轻工、等行业已得到广泛应用，但在垃圾焚烧领域用得较少，它主要用来捕集细小、干燥的非纤维性粉尘，袋式除尘器的粉尘排放浓度可达到10mg／m3以下。降低气流流通阻力及延长滤袋的使用寿命，减少振动和噪音，是袋式除尘器需要解决的问题。随着人类对环境质量与生存的认识不断加深及技术进步，袋式除尘器的清灰技术及袋滤技术得以迅速发展与提高。目前袋式除尘器对工业废气中微粒粉尘的控制，尤其是对高温冶炼，燃料燃烧以及生活垃圾焚烧生成的高活性微粒粉尘的控制，从技术上已日趋成熟。其对粒粉尘的除尘效率在99%以上，且规格齐全，适用范围广，不受粉尘比电阻的影响，不存在水污染问题。在采取其他技术措施的条件下，可同时净化工业废气中的固、液、气三类污染物。目前，生产中应用广、市场占有率高的大型袋式除尘器是反吹风大布袋除尘器、回转反吹扁袋除尘器和脉冲喷吹袋除尘器。袋式除尘器本体由壳体、滤袋总成、喷吹清灰装置、排灰装置四个部分组成。壳体部分由上箱体、中箱体、灰斗、进出风口组成。滤袋总成由滤袋、滤袋框架等组成。喷吹清灰装置由气包、喷吹管、脉冲阀、电磁控制阀、电控仪等组成。排灰装置由电机、减速器、螺旋输送机、星形卸料阀组成。脉冲阀I型采用直角脉冲阀，Ⅱ型采用直通脉冲阀，减少了脉冲阀自身的阻力，是一种较为理想的脉冲喷吹方式。我国袋式除尘主机技术的发展主要体现在袋式除尘器对于烟气的高温、高湿、高浓度以及微细粉尘、吸湿性粉尘、磨琢性粉尘、易燃易爆粉尘有了更强的适应性;并且在加强清灰、提高效率、降低能耗、减少故障、方便维修方面达到了更高的水平，尤其是在处理200万3m/h烟气以上的超大型袋式除尘器方面。我国大型袋式除尘技术的发展主要体现在钢铁、水泥和电力行业等应用领域。转炉炼钢二次烟气和电炉烟气均采用的是脉冲袋式除尘器，也是钢铁行业除尘器大型化的应用场所，处理风量达100万一150万3m/h。转炉烟气的一次除尘目前大多还采用的是湿法，从节能减排政策的要求来看，用袋式除尘取代湿法意义重大，但因为安全方面等技术瓶颈，该问题成为世界性难题，需要攻关。水泥行业袋式除尘器设备的大型化应用进展显著，生料磨、水泥磨、窑头、窑尾用袋式除尘器的处理风量越来越大，从几十万3m/h,100多万3m/h到近200万3m/h;尤其是窑尾袋式除尘器。电解铝行业主要采用袋式除尘烟气净化技术，随着电解槽的加大，处理100万一300万3m/h风量的超大型袋式除尘器也将越来越多。目前我国火电厂燃煤锅炉近80%的烟气除尘设备仍采用电除尘器，但随着排放标准的严格，袋式除尘器的应用比率迅速增加。国内200MW和300MW机组使用袋式除尘器案例较多，并已有几台600MW机组采用袋式除尘器。处理能力可达400万3m/h，排放浓度一般可以控制在20mg/3m以下。进入21世纪由于环境保护标准更加严格，加上煤质变化等因素，原燃煤电厂锅炉单一采用静电除尘将难以达到环保要求，因而采用静电除尘技术与过滤机理相结合新型复合式袋式除尘器得到了进一步的研究和发展。电袋组合除尘器具有高效低阻等优点，在电力行业形成了热点，但仍需要进一步提高技术性能。垃圾焚烧发电是利用垃圾在焚烧炉燃烧过程中释放的热能发电，目前，垃圾焚烧发电已成为分散型电源系统和电力生产一次能源多元化的重要内容。垃圾焚烧后会产生有害、有害的烟尘，直接排放会对环境造成二次污染，必须进行处理。目前，对垃圾焚烧产生的尾气处理多采用半干法烟气净化，半干法烟气净化工艺是“喷雾反应器和袋式除尘器”。总体看来，袋式除尘设备对其性能也提出了更高的要求，袋式除尘器不仅要满足工艺要求而且还要有良好的技术性能指标。PLC在国外发展速度迅猛，并在工控领域占有主导地位。其中德国的西门子，日本的三菱、欧姆龙，韩国的三星，美国的AB、莫迪康，法国的施耐德发展势头最好，应用最广泛的属西门子系列。据统计，目前世界上PLC生产厂家有200多个，生产品种多样化，销售量持续增长，占工控机市场总销售量的70％左右，在工控机市场中PLC处于遥遥领先的地位，并保持良好的发展势头。在欧美等国家，软PLC已逐渐应用到工业领域中，而且使用量每年都在增长。PLC控制系统具有以下优点：（1）实时性由于控制器产品设计和开发是基于控制为前提，信号处理时间短，速度快。基于信号处理和程序运行的速度，PLC经常用于处理工业控制装置的安全联锁保护。更能满足各个领域大、中、小型工业控制项目。（2）高可靠性所有的I/O输入输出信号均采用光电隔离，使工业现场的外电路与控制器内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms。各模块均采用屏蔽措施，以防止噪声干扰。采用性能优良的开关电源。对采用的元器件进行严格的筛选。良好的自诊断功能，一旦电源或其他软，硬件发生异常情况，CPU立即采取有效措施，以防止故障扩大。大型控制器还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,以及实现电源模块冗余、IO模块冗余，使可靠性更进一步提高。（3）系统配置简单灵活控制器产品种类繁多，规模可分大、中、小等。I/O卡件种类丰富，可根据自控工程实现功能要求不同，而进行不同的配置。满足控制工程需要前提下，I/O卡件可灵活组合。（4）丰富的I/O卡件控制器针对不同的工业自控工程的现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀等直接连接。另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。（5）控制系统采用模块化结构为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型控制器以外，绝大多数控制器均采用模块化结构。控制器的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。（6）价格优势质优价廉，性价比高。（7）安装简单，维修方便可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障。由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障，用户可以通过更换模块的方法，使系统迅速恢复运行。（8）控制器实现的功能逻辑控制、定时控制、计数控制、顺序控制、PID控制。毕业设计(论文)开题报告2重点内容、实现途径1）本课题重点内容（1）了解国内外布袋除尘系统的现状和发展趋势，明确课题意义，并做出评价。（2）了解垃圾焚烧产生的污染，烟气净化处理技术，半干法烟气处理系统的工艺流程。（3）了解布袋除尘器的发展，学习布袋除尘器的工作原理，布袋除尘器预加热系统，布袋除尘器的清灰方式。（4）设计工艺流程（图1）：图1：布袋除尘器工艺流程图在焚烧线启动时，由于烟温太低，烟气不能直接进入布袋除尘器，故设布袋除尘器旁路烟气管道，将启动期间的低温烟气直接导入引风机排放，当烟气温度达到130℃以上后，关闭旁路挡板门，开启布袋除尘器进出口挡板门，让烟气进入布袋除尘器进行正常的过滤除尘工作。在启动期间，布袋除尘器内的温度是常温，即使是达到130℃的烟气进入布袋除尘器，由于其温度太低，烟气骤然冷却，可能导致结露，恶化滤袋的工况，为了避免这一问题，布袋除尘器设一启动循环预热系统，即预加热系统。启动预热系统由风道、风门、风机和预热器构成，布袋除尘器出口的空气经预热风机导入预热管道，在预热器加热后从布袋除尘器入口返回到除尘器，形成一个闭合循环加热系统，其功能设计要达到在2-4小时内将预热器内的空气温度加热到旁路管道预热系统布袋除尘器灰斗引风机烟囱净空气130℃烟气低温烟气烟气灰尘130℃。袋式除尘器性能的好坏主要是滤料的除尘效率，滤料使用一段时间后，由于筛滤、碰撞、滞留、扩散、静电等效应滤袋表面的烟尘增加，烟尘层增厚阻力增大，使除尘器效率下降。另外，除尘器的阻力过高会使除尘系统的风量显著下降。因此，除尘器的阻力达到一定数值后，要及时清灰。袋式除尘器通常以清灰方式分类，在城市垃圾焚烧设施中，较常使用的型式为脉冲清灰法。脉冲喷射清除法可具有较大的过滤速度，废气是由外向滤袋内流动，因此其粉尘是累积在滤袋外。在清除过程时，执行清除的集尘单元将暂停正常操作，由滤袋出口端产生高压脉冲气流以清除粉尘。（5）PLC系统的电气图设计。（6）PLC控制程序设计和调试，主程序如图2，子程序包括过滤和旁路模式的切换，清灰顺序及错误报警，预热系统的自动顺序及错误报警，预热风机的工作模式及错误报警，电加热器的工作模式及错误报警，预喷系统等。图2：主程序流程图程序初始化空气压缩系统正常工作布袋温度130℃