【正文】 特別是在課題的設(shè)計(jì)過程中，對(duì)論文的技術(shù)問題，導(dǎo)師都花費(fèi)了大量的心血，付出了大量的勞動(dòng)，并一直給予我無微 不至的指導(dǎo)與多方面的幫助，使我的知識(shí)、能力等各方面都有了很大的進(jìn)步，在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x！在課題進(jìn)行期間，學(xué)院為我們提供了良好的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)環(huán)境。 (7) 補(bǔ)水泵控制 補(bǔ)水泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水泵系統(tǒng)中水泵電機(jī)的啟 /?？刂啤⒆冾l器頻率設(shè)定、補(bǔ)水壓力 PID 控制等。根據(jù)這個(gè)原理，我們?cè)O(shè)計(jì)代碼如下： 圖 15 停止程序 Network 1 // 三通閥閥門設(shè)置 LD MOVW VW900, VW3600 //將數(shù)據(jù)傳如轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)區(qū)， VW900 是 0－100 的整數(shù)。 鍋爐閥沒有 打開，那么如圖 16所示的鍋爐啟動(dòng)前提條件必不滿足，鍋爐允許啟動(dòng)信號(hào)不滿足導(dǎo)致鍋爐不能啟動(dòng)。中斷程序 INT0的功能是輸入水箱的水面 高度 AIW0的值，并送人回路表。 當(dāng)工 作在手動(dòng)方式下，可以把水泵的速度 (～ )直接寫入回路表中的輸出寄存器 (VD108)。輸出值是進(jìn)水泵的速度，可以從允許最大值的 0％變到 100％。例如只需要比例回路或只需要比例積分回路，通過對(duì)常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。 (2)PID指令 使能輸入有效時(shí)，該指令利用回路表中的輸入信息和組態(tài)信息，進(jìn)行 PID 運(yùn)算。其電氣控制原理相對(duì)簡單。在實(shí)現(xiàn)組內(nèi)互鎖的時(shí)候，嚴(yán)禁出現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)接在工頻電源和變頻電源的情況，同時(shí)要求變頻器始終只與一臺(tái)電動(dòng)機(jī)相連，而且當(dāng)大容量電動(dòng)機(jī)變頻工作的時(shí)候，小容量電動(dòng)機(jī)要么是工頻工作運(yùn)行，要么是停止工作。 A1 A2M 圖 8 電流互感器的接線圖 補(bǔ)水泵有 三 臺(tái)， 3。 GNDDQV C CR15 .1 KV C C 圖 6 18B20 組成的多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng) 第六章 系統(tǒng)構(gòu)成 補(bǔ)水泵控制系統(tǒng) 方案 圖 圖 7 補(bǔ)水系統(tǒng)方案圖 在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用 2臺(tái)變頻器，其中 1,3水泵電機(jī)有變頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺(tái)電機(jī)都通過兩個(gè)接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián) ， 變頻器輸入電源前面接入一個(gè)空氣開關(guān)，來實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù) 電 機(jī)的額定電流來確定。寄生電源方式不需外加電源 ,當(dāng)總線 (信號(hào)線 ) 為高時(shí)穩(wěn)定電源的提供是通過單線上的上拉電阻實(shí)現(xiàn) ,總線信號(hào)為 低時(shí)則由其內(nèi)部的電容供電 ,在此種方式下 VDD接地。 DS18B20 有兩 種封裝模式 ：3 腳和 8 腳封裝 ,其中 3 腳封裝比較常用 ,我們選用 3腳 TO92 小體積封裝。 壓力 變送器工作原理 PMC 系列壓力變送器采用了先進(jìn)的電子陶瓷技術(shù)、厚膜電 子技術(shù)、 SMT 技術(shù)和PFM 信號(hào)傳輸技術(shù) ， 測量元件內(nèi)無中介液體 ,是完全固體的。 3 通訊：本變頻器完成與上位機(jī)的頻率、電流、電壓、壓力、故障狀況，給定等參數(shù)進(jìn)行通訊，通過 CH0、 CH1口實(shí)現(xiàn)。 變頻器配置 近 20年來，以功率晶體管 GTR為逆變功率器件、 8位微處理器為控制核心的、按壓頻比 u/f控制原理實(shí)現(xiàn)異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的變頻器，在性能和品種上出現(xiàn)了巨大的技術(shù)進(jìn)步。要求控制的現(xiàn) 場設(shè)備有 兩 臺(tái)電機(jī)接觸器的動(dòng)作，變頻器的控制端子，熱繼電器輸入及報(bào)警。輸入輸出信號(hào)接入端口時(shí)能夠自動(dòng)完成了 A/D的轉(zhuǎn)換，標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成一個(gè)字長 (16bit)的數(shù)字信號(hào) ；輸出信號(hào)接出端口時(shí)能夠自動(dòng)完成 D/A的轉(zhuǎn)換，一個(gè)字長 (16bit)的數(shù)字信號(hào)能夠轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。 圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 西門子 S7200 系列可編程控制器 電氣控制回路（帶變頻器） 電氣控制回路（帶變頻器） 電氣控制回路（帶變頻器） 12鼓風(fēng)機(jī) 14循環(huán)泵 14補(bǔ)水泵 鍋爐本體 傳感器與變送器 第五章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 可編程控制器 PLC的選型 由于 供暖鍋爐 自動(dòng)控制系統(tǒng)控制設(shè)備相對(duì)較少，因此 PLC選用德國 Siemens公司的 S7200型。每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)配置一臺(tái)變頻器，共 2臺(tái)。根據(jù)要求，并結(jié)合鍋爐控制的發(fā)展趨勢(shì)，本系統(tǒng)具備如下功能 ： (1)遠(yuǎn)程 /就地控制 系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制和就地控制兩種控制功能。變頻器就是基于上述原理采用交 直 交電源變換技術(shù)，集電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。使電氣 控制系統(tǒng)的工作更加靈活，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動(dòng)的工藝條件。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)不能瞬間動(dòng)作保護(hù)設(shè)備，時(shí)常出現(xiàn)泵損壞同時(shí)電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。 第二章 供暖鍋爐 改造 設(shè)計(jì) 思路 供暖鍋 爐 改造設(shè)計(jì)要求 (1)PLC容量和性能要與任務(wù)相適應(yīng)， PLC運(yùn)行速度要滿足實(shí)時(shí)控制的要求 (2)要確定 PLC的型號(hào)、需要的傳感器和變頻器的型號(hào)、 PLC硬件接線圖和梯形圖 (3)要有 PLC的 I/O接口地址分配表 (4)系統(tǒng)具有手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換、在 線監(jiān)控及在現(xiàn)場調(diào)試、驅(qū)動(dòng)電機(jī)過熱保護(hù) 等功能 鍋爐 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 鍋爐控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、 補(bǔ)水箱 、 循環(huán)水泵 、補(bǔ)水泵 、鼓風(fēng)機(jī) 、輸水管道、控制柜 等部分組成?，F(xiàn)代 PLC集成度高、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定。 該設(shè)計(jì)以西門子 S7200系列可編程控制器為核心，一方面通過操作臺(tái)與 PLC通訊，接收管理者的控制命令。另一方面與各變頻器進(jìn)行通信，分別對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵等進(jìn)行啟?？刂坪碗姍C(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，操作人員也隨時(shí)可以通過操作臺(tái)，了解現(xiàn)場每臺(tái)鍋爐的運(yùn)行狀況，對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。在傳統(tǒng)工業(yè)的現(xiàn)代化改造中發(fā)揮著越來越重要的作用。 補(bǔ)水箱內(nèi)的水由兩路提供。 對(duì)于如何供 暖鍋爐的基本功能和它存在的缺陷等問題提出兩種改造方案 。因此我們選擇第二種方案。 實(shí)現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓的電路有兩種 ： 交 直 交變頻器，交 交變頻器見圖 2。通過操作臺(tái)和可編程控制器對(duì)鍋爐系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。對(duì)于 4臺(tái)循環(huán)泵， 給其中兩臺(tái)容量較大的電機(jī) 配置兩臺(tái)變頻器， 另外容量較小的電機(jī)不配備變頻器， 作為備用。 S7200型 PLC的結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，具有較高的性能 /價(jià)格比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。 EM235模塊可以針對(duì)不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，通過 DIP開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。 PLC輸入輸出端口地址的分配 見附錄一 。 變頻器輸入輸出接口 本系統(tǒng)選用的變頻器為 ABB公司的 Acs60l系統(tǒng)，針對(duì)本系統(tǒng)的應(yīng)用情況，可將變頻器端子上的信號(hào)分為 ： 1 輸入信號(hào) ： (1)控制變頻器運(yùn)行的啟停信號(hào) DI1—— PLC的 KA1。 整個(gè)變頻器端子示意圖如圖 4。其工作原理是 ： 介質(zhì)壓力直接作用于陶瓷膜片 ,使測量膜片產(chǎn)生偏移。 用 DS18B20 為溫度傳感器有許多優(yōu)點(diǎn) ,但實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候 ,由于 DS18B20 采用的是 1Wire 總線協(xié)議方式 ,即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸 ,因此 ,對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。外加電源工作方式需要外加電源正負(fù)極分別接引腳 VDD及 GND 。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動(dòng)機(jī)的容量適當(dāng)選擇[4]。 其中 1和 3補(bǔ)水泵 配有變頻器。 所以在大容量電動(dòng)機(jī)變頻工作的時(shí)候，要自動(dòng)切斷小容量電動(dòng)機(jī)的變頻控制電路。 圖 11 鼓風(fēng)機(jī)電氣圖 第七章 PID控制原理 PID算法的實(shí)現(xiàn) 在模擬量閉環(huán)過程控制領(lǐng)域內(nèi)，擴(kuò)展模擬量處理模塊，如 EM23 EM23 EM235，根據(jù) PLC 提供的 PID 編程功能模塊，只需 設(shè)定好 PID 參數(shù)，運(yùn)行 PID 控制指令，就能求得輸出控制值，實(shí)現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。梯形圖的指令盒中有 2 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端： TBL，回路表的起始地址，是由 VB 指定的字節(jié)型數(shù)據(jù)；指令 LOOP，回路號(hào)，是 0～ 7 的常數(shù)。關(guān)閉積分回路：把積分時(shí)間 n 設(shè)置為無窮大，此時(shí)雖然由于有初值 MX 使積分項(xiàng)不為零，但積分作用可以忽略。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入回路表中，過程變量是來自水位表的單極性模擬量，回 路輸出值也是一個(gè)單極性模擬量，用來控制水泵速度。應(yīng)用 PID指令控制系統(tǒng)時(shí)，要注意積分作用引起的超調(diào)問題。 =1時(shí)進(jìn)行 PID“自動(dòng)”控制，把 PID運(yùn)算的輸出值送到 AQWO中，從而控制進(jìn)水泵的速度，以保持水箱的水面高度。待鍋爐碟閥打開后啟動(dòng)條件滿足，啟動(dòng)程序輸出啟動(dòng)信號(hào) 。 AENO *I +256, VW3600 //數(shù)據(jù)乘以 256 AENO MOVW VW3600, VW3602 AENO +I +6400, VW3602 //數(shù)據(jù)＋ 6400 AENO MOVW VW3602, AQW0 //輸出給定值 (5) 鍋爐水泵的控制 水泵分為工頻控制和變頻控制 工頻控制就是啟動(dòng)和停止 2個(gè)控制點(diǎn)，相對(duì)變頻控制操作簡單。補(bǔ)水泵系統(tǒng)用 1變頻器拖動(dòng) 1補(bǔ)水泵， 2變頻器拖動(dòng)3補(bǔ)水 泵。在課題的研究和進(jìn)展中，同組成員也給予了很大的幫助，這里也一并表示感謝！由于時(shí)間和知識(shí)水平所限，論文中還可能會(huì)有許多紕漏或錯(cuò)誤之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。 第十章 致謝 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，一直得到導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷。循環(huán)泵控制程序的設(shè)計(jì)流程圖 見附錄四 。換句話說，我們輸出一個(gè)大小在 6400 與 32020 之間的整數(shù)，即可傳送到閥門一個(gè)開度在 0到 100 之間的給定值。這樣做的目的是處于安全的考慮，如果鍋爐本體水流不能循環(huán)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。程序如圖 13所示。這種切換由一個(gè)輸入的開關(guān)量控制，具體描述如下 ： 位控制手動(dòng)到自動(dòng)方式的切換，0 代表手動(dòng)， 1代表自動(dòng) ，見附錄三。本供水系統(tǒng)的設(shè)定值是水箱滿水位的 75％時(shí)的水位，過程變量是由漂浮在水面的水位測量儀給出。 (5)選擇 PID 回路類型 在大部分模擬量的控制中，使用的回路控制類型并不是比例、積分和微分三者俱全。 用數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這樣的控制算式，連續(xù)的算式必須周期采樣進(jìn)行離散化，同時(shí)各信號(hào)也要離散化，公式如下 n n s i n d i nM P = K c ( SP PV n ) + K c T /T ( SP PV n ) + M X + K c T /T