一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，其自動(dòng)控制系統(tǒng)包括旋風(fēng)分離器，電機(jī)，變頻器，粉塵濃度顆粒大小傳感器，控制器，A/D轉(zhuǎn)換模塊，編程設(shè)備和顯示器等?？刂破鞯妮斎攵伺c粉塵濃度顆粒大小檢測電路聯(lián)接，控制器的輸出端與變頻器聯(lián)接，電機(jī)與變頻器聯(lián)接，編程設(shè)備和顯示器與PLC的通訊接口連接，其有益效果是可靠性高，節(jié)約能源，維護(hù)成本低，線路簡單，解決了傳統(tǒng)分離器除塵系統(tǒng)功耗高，效率低等問題，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】—種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其是一種旋風(fēng)分離器的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]旋風(fēng)分離器是工業(yè)中被廣泛應(yīng)用的分離設(shè)備之一。它利用具有一定流速的兩相物料旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的離心力將密度大的顆粒材料從混合物料氣流中分離出來，達(dá)到兩相分離的目的。
[0003]現(xiàn)有旋風(fēng)分離器長時(shí)間運(yùn)行功耗高的問題，造成了電力資源的浪費(fèi)，且需要人力操作，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，當(dāng)車間粉塵濃度升高時(shí)，若不能進(jìn)行及時(shí)降塵措施，粉塵達(dá)到一定濃度遇明火極易發(fā)生粉塵爆炸事故。
[0004]又或僅僅依據(jù)供風(fēng)量控制風(fēng)機(jī)的速度，能夠確保供風(fēng)量，但是沒有考慮粉塵情況自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)，自動(dòng)化程度不夠，節(jié)能和分離效果無法保證。
[0005]一般來說，顆粒材料密度大，顆粒粗，需要的流速小，反之顆粒材料密度小，顆粒細(xì)，需要的流速大。這樣既能夠降低速度，節(jié)約能源，又不影響分離效果。然而，目前的旋風(fēng)分離器工作模式簡單，沒有依據(jù)顆粒濃度高低和顆粒大小自動(dòng)控制旋風(fēng)分離器工作狀態(tài)和分離風(fēng)速，分離效果和效率差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為了解決目前的旋風(fēng)分離器工作模式簡單、分離效果和效率差的問題，提供了一種旋風(fēng)分離器的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括粉塵濃度與顆粒大小傳感器，電機(jī)，旋風(fēng)分離器，控制器，Α/D轉(zhuǎn)換模塊，顯示器，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器位于所述旋風(fēng)分離器外部，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器通過所述Α/D轉(zhuǎn)換模塊與所述控制器輸入端連接，所述控制器輸出端與所述電機(jī)聯(lián)接，所述風(fēng)機(jī)與所述旋風(fēng)分離器連接，所述控制器有通訊接口連接所述顯示器。粉塵濃度顆粒大小傳感器的作用是對車間內(nèi)粉塵濃度和顆粒大小等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將信號傳輸給控制器?？刂破鞯妮斎攵藥в笑?D轉(zhuǎn)換模塊，與粉塵濃度與顆粒大小傳感器檢測電路聯(lián)接，用于檢測粉塵濃度與顆粒大小傳感器輸出的模擬量；控制器的輸出端與變頻器聯(lián)接，用于輸出不同頻率的電壓控制電機(jī)啟停和轉(zhuǎn)速。利用粉塵濃度顆粒大小傳感器對粉塵濃度和顆粒大小實(shí)時(shí)檢測，并將數(shù)據(jù)傳輸至控制器中，控制器依據(jù)粉塵濃度和顆粒大小分布情況綜合判斷控制旋風(fēng)分離器:當(dāng)車間粉塵濃度超過或者低于一定值時(shí)，自動(dòng)打開或者關(guān)閉旋風(fēng)分離器，并能根據(jù)粉塵顆粒大小各分段分布情況自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
[0008]進(jìn)一步的，還包括變頻器，所述控制器通過所述變頻器控制所述風(fēng)機(jī)。變頻器的作用是根據(jù)控制器的指令調(diào)整輸出電源的頻率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的，變頻器還有如過流、過壓、過載保護(hù)等保護(hù)功能。
[0009]進(jìn)一步的，所述控制器是PLC可編程邏輯控制器。PLC的作用是接受傳感器的信號并進(jìn)行處理，根據(jù)處理結(jié)果對變頻器和電機(jī)下達(dá)啟停和調(diào)速控制指令。
[0010]進(jìn)一步的，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器設(shè)有四個(gè)檢測口可分別檢測pm2.5、pm5、pml0和TSP的不同顆粒大小的粉塵濃度信息，通過1、2、3、4號線將信號傳輸給所述A/D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)有的A+、B+、C+、D+接口，傳感器需外接電源，輸出量為模擬量；傳感器的四個(gè)檢測口分別檢測不同顆粒大小的粉塵，如pm2.5、pm5、pml0和TSP的濃度信息，所述控制器通過粉塵濃度信息進(jìn)行設(shè)定，依據(jù)為《生產(chǎn)性粉塵國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。所述變頻器通過顆粒大小各分段分布情況與電機(jī)速度級別關(guān)系進(jìn)行設(shè)定。對變頻器3固定頻率進(jìn)行設(shè)定或修改。當(dāng)粉塵顆粒直徑>10微米占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入低速，當(dāng)5?10微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入中速，當(dāng)2.5飛微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入高速。
[0011]進(jìn)一步的，所述變頻器設(shè)有DIN1、DIN2、DIN3和DIN4接口分別代表輸出固定頻率30HZ、40HZ、50HZ控制端和電機(jī)啟動(dòng)/停止控制端，并分別與PLC設(shè)有的I/O接口 Q0.0、Q0.1、Q0.2 和 Q0.3 相聯(lián)接。
[0012]進(jìn)一步的，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器位于所述旋風(fēng)分離器入口位置。
[0013]進(jìn)一步的，所述控制器為西門子S7-200型PLC可編程邏輯控制器。對所述系統(tǒng)粉塵濃度限定值進(jìn)行設(shè)定或修改，對顆粒大小各分段分布情況與風(fēng)機(jī)速度調(diào)節(jié)關(guān)系進(jìn)行設(shè)定或修改；軟件編程通過上位機(jī)或編程設(shè)備編寫，編寫完成后寫入PLC存儲器中。
[0014]進(jìn)一步的，所述變頻器為西門子MM420變頻器。其輸入電源為50HZ的兩相交流電，輸出為固定頻率的U、V、W三相交流電。
[0015]一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制方法，其特征在于，
包括以下步驟:
SI開始；
S2初始化PLC和Α/D轉(zhuǎn)換模塊；
S3通過編程設(shè)備對粉塵濃度限定值參數(shù)進(jìn)行設(shè)定；
S4顯示器刷新；
S5通過PLC判斷是否進(jìn)行參數(shù)修改；
判斷是，返回S4 ;
判斷否，進(jìn)入S5;
S5通過PLC判斷是否開機(jī)；
判斷是，開機(jī)動(dòng)作，返回S4 ；
判斷否，進(jìn)入S6;
S6通過PLC判斷是否關(guān)機(jī)；
判斷是，進(jìn)行關(guān)機(jī)動(dòng)作，返回S4 ；
判斷否，進(jìn)入S7;
S7粉塵傳感器信號采集，并將信號通過1、2、3、4線輸送到Α/D轉(zhuǎn)換模塊的A+、B+、C+、D+接口 ；
S8通過PLC判斷粉塵傳感器4號線傳輸?shù)姆蹓m濃度信號是否超出設(shè)定值；
判斷是，PLC控制變頻器DIN4端，開啟旋風(fēng)分離器電機(jī)，進(jìn)入S9 ；
判斷否，PLC控制變頻器DIN4端，關(guān)閉旋風(fēng)分離器電機(jī)，返回S4 ； S9 PLC比較粉塵傳感器1、2、3號線濃度信號；
若I號線信號最強(qiáng)，說明pm2.5濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DIN3端工作50HZ ；
若2號線信號最強(qiáng)，說明pm5濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DIN2端工作40HZ ；
若3號線信號最強(qiáng)，說明pmlO濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DINl端工作30HZ ；
SlO返回S3，循環(huán)往復(fù)工作。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:旋風(fēng)分離器依據(jù)粉塵濃度和顆粒大小自動(dòng)控制，分離可靠性高，節(jié)約能源，維護(hù)成本低，線路簡單，解決了傳統(tǒng)分離器除塵系統(tǒng)功耗高，效率低等問題，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的組成結(jié)構(gòu)圖；
圖2為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的PLC接線圖；
圖3為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的PLC程序流程圖；
圖4為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的使用流程圖。
[0018]圖中，1.粉塵濃度與顆粒大小傳感器，2.電機(jī)，3.變頻器，4.旋風(fēng)分離器，5.控制器，6.Α/D轉(zhuǎn)換模塊，7.通訊接口，8.編程設(shè)備，9.顯示器。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明。
[0020]一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括粉塵濃度與顆粒大小傳感器1，電機(jī)2，變頻器3，旋風(fēng)分離器4，控制器5，Α/D轉(zhuǎn)換模塊6，通訊接口 7，編程設(shè)備8，顯示器9，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器I位于所述旋風(fēng)分離器4外部入口位置，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器I通過所述Α/D轉(zhuǎn)換模塊6與所述控制器5輸入端連接，所述控制器5通過所述變頻器3控制所述風(fēng)機(jī)2啟停和轉(zhuǎn)速，所述風(fēng)機(jī)2與所述旋風(fēng)分離器4連接，所述控制器5有通訊接口 7連接所述顯示器9。所述控制器5有編程設(shè)備8進(jìn)行編程，所述編程設(shè)備8與控制器的通訊接口 7相連。所述控制器5為西門子S7-200型PLC可編程邏輯控制器。所述變頻器3為西門子MM420變頻器。
[0021]如圖2表示，本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的PLC接線圖?？删幊踢壿嬁刂破鞑捎梦鏖T子公司的S7-200型PLC，帶有Α/D轉(zhuǎn)換模塊6 ;粉塵濃度與顆粒大小傳感器I的1、2、3、4號線分別輸出pm2.5、pm5、pmlO、TSP的濃度信號，并將信號傳輸給A/D轉(zhuǎn)換模塊6的A+、B+、C+、D+接口 ；變頻器3采用西門子公司MM420型變頻器3，變頻器3輸入電源為50HZ的兩相交流電，輸出為固定頻率的U、V、W三相交流電，并作為電機(jī)的電源。變頻器3的DIN1、DIN2、DIN3和DIN4接口通過參數(shù)設(shè)置分別代表輸出固定頻率30HZ、40HZ、50HZ控制端和電機(jī)啟動(dòng)/停止控制端，并分別與PLC的I/O接口 Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3相聯(lián)接，當(dāng)TSP即總懸浮顆粒物達(dá)到限定值時(shí)，PLC控制變頻器打開，電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)TSP低于限定值時(shí)，PLC控制變頻器關(guān)閉，電機(jī)停止。PLC通過減法和比較指令得出粉塵顆粒直徑在2.5飛微米，5?10微米和10微米以上的濃度分布最大值，當(dāng)2.5飛微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入高速，當(dāng)5?10微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入中速，當(dāng)大于10微米粉塵顆粒直徑占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入低速。編程設(shè)備通過PPI編程電纜與PLC上的portO通信接口相聯(lián)接，顯示器通過MPI電纜與PLC上的portl接口相聯(lián)接。
[0022]工作原理和流程:粉塵濃度顆粒大小傳感器I的作用是對車間內(nèi)粉塵濃度和顆粒大小等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將信號傳輸給控制器5?？刂破鞯妮斎攵藥в笑?D轉(zhuǎn)換模塊6，與粉塵濃度與顆粒大小傳感器I檢測電路聯(lián)接，用于檢測粉塵濃度與顆粒大小傳感器輸出的模擬量；控制器5的輸出端與變頻器3聯(lián)接，用于輸出不同頻率的電壓控制電機(jī)啟停和轉(zhuǎn)速。利用粉塵濃度顆粒大小傳感器I對粉塵濃度和顆粒大小實(shí)時(shí)檢測，并將數(shù)據(jù)傳輸至控制器5中，控制器5依據(jù)粉塵濃度和顆粒大小分布情況綜合判斷控制旋風(fēng)分離器:當(dāng)車間粉塵濃度超過或者低于一定值時(shí)，自動(dòng)打開或者關(guān)閉旋風(fēng)分離器，并能根據(jù)粉塵顆粒大小各分段分布情況自動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)粉塵顆粒直徑>10微米占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入低速，當(dāng)5?10微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入中速，當(dāng)2.5飛微米直徑粉塵顆粒占多數(shù)時(shí)，電機(jī)進(jìn)入聞速。
[0023]如圖3所示，為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法的PLC程序流程圖，工作過程是:開始之后首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，包括對軟件和硬件的初始化，然后對顯示器刷新和開關(guān)查詢，判斷是否進(jìn)行參數(shù)修改，若是，則修改設(shè)定的參數(shù)，然后返回顯示器刷新；若否，則進(jìn)而判斷是否開機(jī)。若是，則進(jìn)行開機(jī)動(dòng)作，并返回顯示器刷新；若否，則判斷是否關(guān)機(jī)。若是關(guān)機(jī)，則進(jìn)行關(guān)機(jī)動(dòng)作，并返回顯示器刷新，若不關(guān)機(jī)，則判斷是否運(yùn)行。若運(yùn)行，則PLC讀取傳感器信號，并對傳感器信號判斷，確定電機(jī)轉(zhuǎn)速，然后通過變頻器來控制電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速，返回顯示器刷新；若不運(yùn)行，則返回顯示器刷新。
[0024]圖4為本發(fā)明一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)及其節(jié)能控制方法的使用流程圖，其使用流程為:開始開機(jī)，進(jìn)行參數(shù)賦值，粉塵傳感器將實(shí)時(shí)采集車間內(nèi)粉塵濃度，并將信號傳輸?shù)絇LC中，當(dāng)粉塵濃度超過設(shè)定值時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，當(dāng)粉塵濃度低于限定值時(shí)，電機(jī)停止。在電機(jī)運(yùn)行過程中，PLC分析出粉塵顆粒大小分布的最大值，并判斷變頻器的輸出頻率，進(jìn)而對電機(jī)進(jìn)行分級調(diào)速。最后當(dāng)PLC判斷出停止運(yùn)行時(shí)，進(jìn)行關(guān)機(jī)動(dòng)作。
【權(quán)利要求】
1.一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括粉塵濃度與顆粒大小傳感器(1 )，電機(jī)(2)，旋風(fēng)分離器(4)，控制器(5)，Α/D轉(zhuǎn)換模塊(6)，顯示器(9)，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器(1)位于所述旋風(fēng)分離器(4)外部，所述所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器(1)通過所述Α/D轉(zhuǎn)換模塊(6 )與所述控制器(5 )輸入端連接，所述控制器(5 )用于控制所述電機(jī)(2 )啟停，所述風(fēng)機(jī)(2 )與所述旋風(fēng)分離器(4 )連接，所述控制器(5 )有通訊接口( 7 )連接所述顯示器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括變頻器(3),所述控制器(5)通過所述變頻器(3)控制所述風(fēng)機(jī)(2)調(diào)速。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(5)是PLC可編程邏輯控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器(1)設(shè)有四個(gè)檢測口可分別檢測pm2.5、pm5、pml0和TSP的不同顆粒大小的粉塵濃度信息，通過1、2、3、4號線將信號傳輸給所述Α/D轉(zhuǎn)換模塊(6)設(shè)有的A+、B+、C+、D+接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器(3)設(shè)有DIN1、DIN2、DIN3和DIN4接口分別代表輸出固定頻率30HZ、40HZ、50HZ控制端和電機(jī)啟動(dòng)/停止控制端，并分別與PLC設(shè)有的I/O接口 Q0.0、Q0.1、Q0.2和Q0.3相聯(lián)接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述粉塵濃度與顆粒大小傳感器(1)位于所述旋風(fēng)分離器(4)入口位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器(5)為西門子S7-200型PLC可編程邏輯控制器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻器(3)為西門子MM420變頻器。
9.一種旋風(fēng)分離器自動(dòng)控制方法，其特征在于， 包括以下步驟: S1:開始； S2:初始化PLC和Α/D轉(zhuǎn)換模塊； S3:通過編程設(shè)備對粉塵濃度限定值參數(shù)進(jìn)行設(shè)定； S4:顯示器刷新； S5:通過PLC判斷是否進(jìn)行參數(shù)修改； 判斷是，返回S4 ; 判斷否，進(jìn)入S5; S5:通過PLC判斷是否開機(jī)； 判斷是，開機(jī)動(dòng)作，返回S4 ； 判斷否，進(jìn)入S6; S6:通過PLC判斷是否關(guān)機(jī)； 判斷是，進(jìn)行關(guān)機(jī)動(dòng)作，返回S4 ； 判斷否，進(jìn)入S7; S7:粉塵傳感器信號采集，并將信號通過1、2、3、4線輸送到Α/D轉(zhuǎn)換模塊的A+、B+、C+、D+接口 ； S8:通過PLC判斷粉塵傳感器4號線傳輸?shù)姆蹓m濃度信號是否超出設(shè)定值； 判斷是，PLC控制變頻器DIN4端，開啟旋風(fēng)分離器電機(jī)，進(jìn)入S9 ； 判斷否，PLC控制變頻器DIN4端，關(guān)閉旋風(fēng)分離器電機(jī)，返回S4 ； S9:PLC比較粉塵傳感器1、2、3號線濃度信號； 若1號線信號最強(qiáng)，說明pm2.5濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DIN3端工作50HZ ； 若2號線信號最強(qiáng)，說明pm5濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DIN2端工作40HZ ； 若3號線信號最強(qiáng)，說明pmlO濃度最高，進(jìn)入PLC控制變頻器DIN1端工作30HZ ； S10:返回S3，循環(huán)往復(fù)工作。
【文檔編號】G05B19/05GK104407560SQ201410669807
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月21日
【發(fā)明者】任乃飛, 王琪琪, 張西良, 潘彩霞, 夏凱波, 張麗, 喜奇, 鄧維維 申請人:江蘇大學(xué)