PLC讨论课报告

组号： 第十九组 小组成员：陈永秀、张丁文、刘红申、曹嘉元

贡献度排名 第一名：张丁文 第二名：刘红申 第三名：曹嘉元 第四名：陈永秀

2

目录

第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析 ........................................................................................... 4

1.1喷雾干燥塔背景描述 ......................................................................................................... 4

1.2 喷雾干燥塔工艺流程简介 ................................................................................................ 4

1.3 燃烧系统 ............................................................................................................................ 5

1.4干燥系统 ............................................................................................................................. 7

1.5 投料系统 ............................................................................................................................ 8

1.6除尘系统 ............................................................................................................................. 8

第二章、 控制系统的硬件设计 ................................................................................................... 10

2.1 喷雾干燥塔控制功能描述 .............................................................................................. 10

2.2 如何使用好喷雾干燥塔 .................................................................................................. 11

第三章 喷雾干燥塔组态王实现图 ............................................................................................... 15

第四章、控制系统流程图 ............................................................................................................. 15

第四章、控制系统流程图 ............................................................................................................. 16

4.1 燃烧系统流程图 ............................................................................................................. 16

4.2 投料系统流程图 ............................................................................................................. 18

4.3 燃烧系统流程图 ............................................................................................................. 19

4.4 除尘系统流程图 ............................................................................................................. 20

第五章 控制plc梯形图 ................................................................................................................ 22

第六章、控制系统调试报告 ......................................................................................................... 23

6.1系统准备阶段 .................................................................................................................. 23

6.2点火启动过程 .................................................................................................................. 23

6.3投料系统进入工作过程 .................................................................................................. 23

6.4除尘系统进入工作 .......................................................................................................... 23

6.5手自切换系统 .................................................................................................................. 23

6.6安全保护系统 .................................................................................................................. 23

6.7报警系统 .......................................................................................................................... 23

6.8真实调试结果 .................................................................................................................. 23

第七章 心得体会 ........................................................................................................................... 25

3

第一章、控制对象喷雾干燥塔的分析

1.1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。

1.2 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。

1-1 喷雾干燥塔P&ID图

4

1.3 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。 5

燃烧系统的I/O表如下表所示。

6

1.4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。

干燥系统的I/O下表所示。

7

1.5 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。

投料系统的I/O表如下表所示。

1.6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。 8

除尘系统I/O表如下表所示。

其他功能、另外还有一些I/O点起报警、就地指令等一些重要功能具体表如下表 所示。

9

第二章、 控制系统的硬件设计

2.1 喷雾干燥塔控制功能描述

良好的控制系统的主要指标是安全和经济，本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定，并以安全作为优化目标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑：顺序启动功能、安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的主要功能如下：

（1）、自动顺序启动功能

系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机，鼓风机，助燃风机，供油泵，增压泵的顺序启动。

（2）、安全停机功能

可以自动按供油泵，电磁阀，助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。

（3）、 自动点火功能

实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，此时按下“点火”按钮并保持2秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点火”按钮，系统不予响应。

（4）、熄火自动保护功能

点火过程和正常运行中因出现熄火信号，系统能自动保护设备安全，并恢复到点火准备状态。

（5）、系统安全保护功能

系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值5秒，打开“紧急排放阀”；出口温度超过故障限值1分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。

（6）、状态检测和自动警报功能

10

系统进口温度，出口温度，排烟温度，塔内塔内负压，料浆压力异常时提供光字牌提示和声音报警，并具有报警保持，等待确认功能

（7）、自动投入喷枪和撤除喷枪功能。

在“自动模式”下，当投料温度升高时增加燃烧量，温度升高到一定值，自动增加一根喷枪；当投料温度降低时减少燃烧量，温度降低到一定值时自动减少一根喷枪。

（8）、指示灯测试功能

在任何情况下，系统都可以检测指示灯是否能够正常使用，按下“灯测试”按钮，所有指示灯点亮，取消“灯测试”按钮，所有指示灯回复原状态。

（9）、点火之后系统进入手动控制，当满足一定条件后系统自动切换到自动控制。

2.2 如何使用好喷雾干燥塔

技术指标

水分蒸发速率最大为: 10 kg 气体干燥速率最大为: 150 kg/h 注入空气速率 350 °C。

主要功能

可将溶液状态的物料喷入喷雾干燥塔中，物料干燥后呈固体粉末状态出料。 应用范围

用于生物农药，医药，食品微生物的干燥。

特点：

1、干燥速度快，完成只需数秒钟；

2、适宜于热敏性物料干燥；

3、使用范围广：根据物料的特性，可以用于热风干燥、离心造粒和冷风造粒，大多特性差异很大的产品都能用此机生产；

4、由于干燥过程是在瞬间完成的，产成品的颗粒基本上能保持液滴近似的球状，产品具有良好的分散性，流动性和溶解性；

5、生产过程简化，操作控制方便。喷雾干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再进行粉碎和筛选，减少了生产工序，简化了生产工艺。对于产品的粒径、松密度、水份，在一定范围内，可改变操作条件进行调整，控制、管理都很方便；

11

6、为了使物料不受污染和延长设备寿命，凡是与物料接触部分，均可以采用不锈钢材料制造。

作用原理

空气经过滤和加热，进入干燥器顶部空气分配器，热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液经塔体顶部的高速离心雾化器或高压雾化器，喷雾成极细微的雾状液珠，与空气并流接触在极短的时间内可干燥为成品。成品连续地由干燥塔底部和旋风分离器中输出，微尘物料由脉冲布袋收集器收集，废气由风机排空。

喷雾干燥塔常见毛病与修复

粘壁现象

主要原因：

（1）进料量太大, 不能充分蒸发；

（2）喷雾开始前干燥室加热不足；

（3）开始喷雾时, 下料流量调节过大；

（4）加入的料液不稳定。

补救措施：

适当减少进料量; 适当提高热风的进口和出口温度; 在开始喷雾时, 流量要小, 逐步加大, 调节到适当时为止; 检查管道是否堵塞, 调整物料固形物含量, 保证料液的流动性。

水分含量高

主要原因：一般是排风温度太低。

补救措施：适当减小进料量, 以提高排风温度。

纯度低

主要原因：

（1）空气过滤效果不佳；

（2）积粉混入成品；

（3）原料纯度不高；

（4）设备清洗不彻底。

补救措施：

12

检查空气过滤器中过滤材质敷设是否均匀, 过滤器使用时间是否太长, 若是应立即更换; 检查热风入口处焦粉情况, 克服涡流; 喷物前应将料液过滤; 重新清洗设备。

粉粒太细

主要原因：含固量太低或进料量太小。

补救措施：提高料液的含固量, 加大进料量, 提高进风温度。

跑粉现象

主要原因：旋风分离器的分离效果差。

补救措施：

（1）检查旋风分离器是否由于敲击、碰撞而变形；

（2）提高旋风分离器进出口的气密性；

（3）检查其内壁及出料口是否有积料堵塞现象。

喷头转速低

主要原因：离心喷头部件出了故障。

补救措施：检查喷头内部件。

蒸发量低

主要原因：

(1) 整个系统的空气量减少；

(2) 热风的进口温度偏低；

(3) 设备有漏风现象, 有冷风进入干燥室。

补救措施:

(1) 检查离心机的转速是否正常；

(2) 检查离心机调节阀位置是否正确；

(3) 检查空气过滤器及空气加热器管道是否堵塞；

(4) 检查电网电压是否正常；

(5) 检查电加热器是否正常工作；

(6) 检查设备各组件连接是否密封。

喷头振动

主要原因：

（1） 喷头的清洗和保养不当引起的喷盘内附有残留物质或主轴产生弯曲和变形；

（2） 离心盘动平衡不好。

补救措施：

13

（1） 检查喷雾盘内是否有残存物质, 若有应及时清洗；

（2） 发现主轴有异常, 要进行更换；

（3） 对离心盘的动平衡重新调整或更换。

操作注意事项：

1、首先开启离心风机，然后开启加热器，并检查是否漏气、如正常即可进行预热，因热风预热决定着干燥设备的蒸发能力，在不影响被干燥物料质量的前提下，应尽可能提高进风温度。

2、预热时干燥室顶部安放雾化器处，干燥室部和旋风分离器下料口处必须密封，以免冷风进入干燥室，降低预热效率。

3、当干燥室进口温度达到设定温度时，开启离心喷头，当喷雾头达到最高转速时，开启进料泵，加入清水喷雾10分钟后更换成 料液，进料量应由小到大，否则将产生粘壁现象，直到调节到适当的要求。料液的浓度应根据物料干燥的性质来配制，以保证干燥后成品有良好的流动性。

4、干燥成品的温度和湿度，取决于排风温度，在运行过程中，保持排风温度为一个常数是极其重要的，这取决于进料量的大小，下料量稳定，出口温度是比较稳定的。若料液的含固量和流量发生变化时出口温度也会出现变动。

5、产品温度太高，可减少加料量，以提高出口温度，产品的温度太低，则反之。对于产品温度较低的热敏性物料可增加加料量，以降低排风温度，但产品的温度将相应提高。

14

第三章 喷雾干燥塔组态王实现图

15

第四章、控制系统流程图

4.1 燃烧系统流程图

图4.1燃烧系统流程图

16

当按下开始按钮2s后，启动排风机，延时5s后，启动鼓风机，使干燥塔内保持负压。

1. 启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫5分钟，若在吹到过程中某个开

启的排、鼓风机停止，则重新吹扫。吹扫过程中，吹扫进行中指示灯亮，吹扫结束后，指示灯灭。

2. 吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下，依次开启助燃风机、供油泵、燃

料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时，点火许可，同时点火许可灯亮。

3. 长按点火指令两秒，若十秒后火焰正常，则点火成功，在无急停指令和停止

指令的情况下，系统准备完毕，系统准备完毕指示灯亮，等待投料，同时自动转为手动。否则依次停止供油泵、燃料电磁阀、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器，若有停止指令，则依次停止鼓风机、排风机。否则，依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。恢复到点火准备状态。

17

4.2 投料系统流程图

图4.2投料系统流程图

系统准备完毕后，当投料温度未达到最低值时，为手动状态，可以通过手动头料浆泵、喷枪。

1. 当投料温度达到最低值时，自动由手动转到自动状态，先投入料浆泵。延时 18

5s，投喷枪A，不满足时则停止，转为手动。

2. 当投料温度达到中温度值时，投喷枪B。否则停止喷枪B。

3. 当投料温度达到高温度值时，投喷枪C。否则停止喷枪C。

4.3 燃烧系统流程图

图4.3燃烧系统流程图

19

正常干燥过程中，若相关参数异常时，则会进行相应的报警警示。

1. 当排风温度异常时，会出现声音报警，同时排风温度异常灯闪烁报警，按下

报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。

2. 当塔内负压异常时，会出现声音报警，同时塔内负压异常灯闪烁报警，按下

报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。

3. 当进口温度异常时，会出现声音报警，同时进口温度异常灯闪烁报警，按下

报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。

4. 当出口温度异常时，会出现声音报警，同时出口温度异常灯闪烁报警，按下

报警确认后，闪光变为平光。故障解除后，报警灯熄灭。

4.4 除尘系统流程图

图4.4除尘系统流程图

1. 点火成功系统准备完毕后，在系统未达到相关要求时，设备启动为自动状态， 20

可以手动投入气锤和布袋。

2. 当小火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋1234，延时55s，反吹

布袋1234，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。

3. 当大火位置时，自动由手动转为自动，投入正吹布袋12345678，延时55s，

反吹布袋12345678，延时5s。若无急停指令，停止指令或火焰状态异常，则循环进行。若有则延时一分钟，按顺序停止布袋和气锤。

4. 手动投入气锤后，则气锤变为自动状态，每20s自动击打5s。

21

第五章 控制plc梯形图

22

第六章、控制系统调试报告

6.1系统准备阶段

启动前的指示灯检测——检测系统是否满足点火条件——系统准备完毕。 6.2点火启动过程

系统启动——开机吹扫（10s）——吹扫指示灯亮，排风机、鼓风机工作——吹扫结束后吹扫指示灯灭，风压正常——启动燃料泵——10s后启动增压泵——10s后启动燃料电磁阀和助燃风机——油压正常——10s后启动点火变压器——点火成功——10秒后关闭点火变压器。

6.3投料系统进入工作过程

进口温度的判定——进口温度正常——5s后启动料浆泵——料浆压力的判定——料浆压力正常——5s后按进口温度范围选择开启喷枪个数

6.4除尘系统进入工作

点火指令长按2秒——启动排风机——10s后启动鼓风机——除尘器的3个气锤按一定频率工作——除尘器的8个布袋每2个一组按顺序以一定的时间间隔工作规定的时间

6.5手自切换系统

按下手/自切换键，PLC脱离对设备的控制，同时切换到手动控制面板；再按下手/自切换键，切换到PLC控制状态，PLC恢复对设备的控制，同时切断手动控制面板对设备的控制。

6.6安全保护系统

停机条件——料浆泵，喷枪，燃料泵，助燃风机瞬间停止工作——5s后燃料增压泵停止工作——5s后燃料电磁阀停止工作——鼓风机和排风机保持工作（吹扫），布袋除尘器停止工作——吹扫停止——系统准备完毕。

6.7报警系统

报警系统预计实现的功能如下：

报警条件达成（熄火报警除外）——对应指示灯闪烁，报警蜂鸣器持续报警——按下确认键——指示灯切换成平光，蜂鸣器停止报警。注：该过程可以循环工作，即按下确认键后第二个报警信号依然可以出发同样的报警。

6.8真实调试结果

上面为预期要达到的结果，在程序完成之后经调试，发现系统准备阶段的顺序启动与顺序停止能成功实现，投料系统与除尘器系统也能成功实现，手自动切换、安全保护系统也能实现，在报警系统方面我们存在着不足，就是报警声音必须通过报警确认之后才能消除，不能通过其他方法来消除报警声音，这个与实际不符 23

合，另外还有一个变频器的使用不是很熟悉，所以这个功能也没有实现，总体上来说还是实现了大部分功能。

24

第七章 心得体会

回顾起此次的PLC课程讨论课，至今我仍感慨颇多。从理论到实践，从程序完成到程序连线调试再到最后的完成。在这两个星期的时间里，可以说是苦多于甜，但是可以学到很多有用的东西，不仅巩固了以前学到的PLC知识，而且学到了许多在课本上没有的知识，同时也懂得了一些程序运行的窍门，加深对 PLC控制系统的理解与掌握。

这次的讨论课让我感觉到理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，就像在课程设计中，好多东西自己明明知道，但是就是不会用或者是设计出来的程序有错误，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从实践中得出结论，才能真正提高自己的实际动手能力和独立思考能力。在设计过程中遇到了不少的问题，可以说是困难重重，有程序本身错误，模拟量不是很会，程序不完善前后限制，连线失误等等问题，这毕竟是第二次做的，难免会遇到各种各样的问题。但是这个不严重，在设计过程中，发现自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻掌握得不够牢靠，通过这次之后，一定把以前多学过的知识弄熟。

在这次的讨论课中，我们分工协作，优化了工作流程，使得效率大大提高。并且他在他的那一部分做完的过程中，发现我这边有困难，也积极帮助我解决这些问题，分担了一些困难。我认为这样的工作才是一个团队的工作，团队需要个人，个人离不开团队，必须发扬团队的精神，团队精神也是这次课程设计的重要保证。

25