喷雾干燥塔控制系统设计PLC总课程设计报告.doc

目录

一、课程设计目的和任务 (2)

设计目的 (2)

二、控制对象喷雾干燥塔的分析 (2)

喷雾干燥塔背景描述 (2)

喷雾干燥塔工艺流程简介 (3)

燃烧系统 (3)

干燥系统 (4)

投料系统 (4)

除尘系统 (4)

三、控制系统的硬件设计 (5)

喷雾干燥塔控制功能描述 (5)

控制网络拓扑图 (6)

控制系统的 I/O清单 (6)

PLC 的选型报告 (8)

PLC 的 I/O 端子接线图 (10)

四、控制系统的软件设计 (10)

软件说明书 (10)

控制系统软件程序 (13)

五、控制系统流程图 (15)

燃烧系统流程图 (15)

投料系统流程图 (17)

燃烧系统流程图 (19)

除尘系统流程图 (20)

六、控制系统调试报告 (21)

系统准备阶段 (21)

点火启动过程 (21)

投料系统进入工作过程 (21)

除尘系统进入工作 (21)

手自切换系统 (21)

安全保护系统 (21)

报警系统 (21)

真实调试结果 (21)

七、心得体会 (22)

一、课程设计目的和任务

设计目的

PLC课程设计 A 教学的主要任务是在学生修完《可编程序控制器 A 》理论课程后，进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运用，做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点：

1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法；

2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解；

3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程

加深对 PLC 控制系统的理解与掌握；

4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。

设计任务

本次设计的主要任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于

M340 PLC 对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软

件，并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程《计算机控制系统课程设计》的下位机部分，并与《计算机控制系统课程设计》的上位机程序设计组成

一套完整的计算机控制系统实践环节体系。

二、控制对象喷雾干燥塔的分析

喷雾干燥塔背景描述

喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧的能量将鼓风机送入的空气进行加热; 热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超

细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。

主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立

的系统进行成套供应。

喷雾干燥塔工艺流程简介

喷雾干燥塔 P&ID 图如图 1-1 所示。按工艺流程，喷雾干燥塔控制系统

可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。

图例：

溢流阀

T 手动阀

排风机

电磁阀

除尘器干燥塔

T 电动调节阀

P

T鼓风机

料浆罐

火检探头

助燃风机料浆泵

加热器

增压泵

供油泵点火

变压器

油包联动调节

燃料

油箱

1-1 喷雾干燥塔P&ID 图

燃烧系统

燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、

点火变压器、火检探头、助燃风机等。

当系统启动后，供油泵运转，燃油通过溢油阀在回路中运行，这样第一可以加快点火时候的系统响应速度，第二可以检测回路的工作是否正常。按下点火按钮后，助燃风机启动，进行五分钟的吹扫（吹扫风量定为额定风量的 35%-50%）

过程在吹扫的同时点火，可以把残留的可燃物燃烧掉，防止在点火的时候由于可燃

物过多，导致爆炸事故。吹扫结束后开增压泵开始投油，投油负荷定为额定负

荷的 45%，投油 30s 后断点火变压器，此时火检，若火检输入信号为 1 则说明点火成功，继续投油保持燃烧，然后再升负荷。若火检信号为 0，则说明点火不成

功，立即停止投油，助燃风机进行吹扫五分钟，为下一次的点火做好准备。主油回

路采用双电磁阀串联的目的为保持截止的可靠性，燃料调节阀和助燃风机调节阀

联动，使风和燃料的按比例变化。

干燥系统

干燥系统的主要设备有鼓风机、干燥塔、除尘器、排风机。

在干燥系统中，鼓风机将空气送入换热器中加热，热空气进入干燥塔干燥所需物质，接着干燥塔出口的热空气进入除尘器进行除尘，最终通过排风机排入大气。系统启动的时候运行鼓风机和排风机，因为提前开不影响系统的安全性，同使在点火的初期还有保护加热器的作用。同样在停止系统的时候最后停风机，同样使保护作用。

在干燥系统中，涉及到空气温度和干燥塔内负压控制。温度的控制包括热空气进口温度、烟气出口温度、干燥塔出口温度，其中热空气进口温度是调节燃油量（即燃油调节阀的开度）的主要依据。干燥塔的负压是改变排风机转速（主要

通过变频器实现）的主要依据，干燥塔的出口温度是给料多少的主要依据，当排烟温度超过一定温度的时候声光报警，等待运行人员确认。

投料系统

投料系统的主要设备有料浆灌、溢流阀、电磁阀、料浆泵、喷雾装置。

投料系统在点火成功后，温度满足一定数值的时候，启动料浆泵，经过雾化，喷入干燥塔，物料经干燥后从下面的排出合格产品。同时，根据控制目标自动增/减料枪，保证干燥效果。

投料系统的主要控制信号为料浆出口压力，根据干燥内负压和温度控制料浆

出口压力在一定范围内，以确保料浆的雾化效果。

除尘系统

除尘器属于喷雾干燥塔的外围设备，除尘器外壁布置了三只气锤，内部设置八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。

除尘系统为达到除尘效果要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，同时8 只布袋按固定的时间间隔进行反吹。除尘器布置在干燥塔旁，在负压控制中可以考虑到除尘器的反吹会造成干燥塔塔内负压的明显波动。此时应该禁止负压检测信号的信号输出，在反吹过后回复正常以后，再解除信号的输出指令。