【正文】 互聯(lián)， Logix 5550 處理器可以通過(guò) ControlNet背板以及 I/O 鏈路來(lái)監(jiān)測(cè) /控制 I/O。 ： 1756OB16D （ 1 ）輸出點(diǎn)數(shù)： 16 點(diǎn)診斷；電壓類(lèi)型： 24V/DC ； 工作電壓：。 PowerFlex 系列的變頻器為用戶(hù)提供了覆蓋所有電壓以及廣泛額定功率的完整產(chǎn)品組合。 通訊網(wǎng)絡(luò)模塊 通訊模塊是連接網(wǎng)絡(luò)的必要設(shè)備，通訊模塊的好壞直接關(guān)系到控制 系統(tǒng)的控制準(zhǔn)確性，因此，必須選擇好通訊模塊。對(duì)于在 220V 交流電壓下工作的設(shè)備，可以接入三相電源中的任意一相和中性線(xiàn)構(gòu)成 220V 電壓。 電源插頭ANCB過(guò)流保護(hù)地 線(xiàn)Q S 1總 電 源K M 1P E2 2 0 V2 4 V 1 2 V0 V2 4 V 0 V 1 2 V變頻器P EL 1L 3L 2UWVK M 2K 1M信號(hào)輸入A 1C 1B 1N 1C 2B 2A 2C 2B 3A 2C 3N 3N 4B 2 W 1 U 1 V 1 Q S 2Q S 3Q 1Q 2P EJ 1J 0J 2 P ED e v i c e N e t圖 總體電 器 線(xiàn)路圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 根據(jù)該設(shè)計(jì)可以得到供電線(xiàn)路接線(xiàn)如表 所示 。各個(gè)傳感器的輸出端口 連接到 DeviceNet 上，而 PLC 可以處理傳感器的信息，然后 可以通過(guò) DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)層來(lái)控制變頻器的輸出頻率，來(lái)達(dá)到控制給水流量的目的； PLC 數(shù)字量輸出單元 1756OB16D 輸出數(shù)字信號(hào)用來(lái)控制接觸器的通斷情況，根據(jù)上述分析設(shè)計(jì)控制線(xiàn)路連線(xiàn)圖如圖 所示。 信 息 層E t h e r n e t / I P設(shè) 備 層D e v i c e N e t工 控 上 位 機(jī)C o n t r o l L o g i x1 7 5 6 E N B T 模塊1 7 5 6 L 1 M 2 模塊1 7 5 6 I F 6 1 模擬 量 輸入1 7 5 6 D N B / A模 塊1 7 5 6 O B 1 6 D數(shù) 字 量輸 出P o w e r F l e x 4 0變 頻 器 C P U電 源傳 感 器 接 觸 器 圖 硬件配置圖 PLC 的電源模塊為其他各個(gè)模塊提供電源，上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)聯(lián)入PLC 的以太網(wǎng)模塊與之通信，并可以對(duì) PLC 進(jìn)行監(jiān)控， PLC 的 CPU 塊負(fù)責(zé) PLC 的數(shù)據(jù)處理和通信，模擬量輸入模塊將來(lái)自傳感器的檢測(cè)信號(hào)傳入PLC， DeviceNet 模塊通過(guò) DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)控制變頻器，數(shù)字量輸出模塊主要控制開(kāi)關(guān)設(shè)備的通斷 。但是兩個(gè)接觸器不能同時(shí)閉合，否則會(huì)發(fā)生事故。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第 4 章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)主要鍋爐廠現(xiàn)場(chǎng)的蒸汽鍋爐工作的特點(diǎn)以及控制的要求來(lái)選擇通用性強(qiáng)且具有長(zhǎng)期技術(shù)支持，性?xún)r(jià)比較高地自動(dòng)化設(shè)備和儀表并通過(guò)采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和工業(yè)過(guò)程控制技術(shù)來(lái)構(gòu)建一個(gè)功能完善的性能穩(wěn)定可靠的監(jiān)控系統(tǒng)。 （ 4）起動(dòng)方便，使用一體化鍵盤(pán)，開(kāi)箱即可操作。從開(kāi)環(huán)速度調(diào)節(jié)到精確速度和轉(zhuǎn)矩控制， PowerF lex 系列的變頻器可以滿(mǎn)足從簡(jiǎn)單到最苛刻的應(yīng)用。 ControlLogix 架構(gòu)采用生產(chǎn)消費(fèi)者技術(shù)，這種技術(shù)允許多個(gè) ControlLogix 控制器共享輸入信息和輸出狀態(tài)。 Logix 5550 處理器還可以控制遠(yuǎn)距離的 I/O。 ControlLogix 系統(tǒng)是基于機(jī)架的系統(tǒng) ，可以提供對(duì)使用順序控制、過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)控制的控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)的選項(xiàng)，還可提供通信I/O 功能。 （ 1）數(shù)字量的輸入輸出，模擬量的輸入輸出。除了提供基本的 RS232 電氣接口外，根據(jù)系統(tǒng)需要配置合適的網(wǎng)絡(luò)通信接口設(shè)備。一般控制器的選型主要考慮的因素是：系統(tǒng) I/O 點(diǎn)的數(shù)量，編程工具，擴(kuò)展性。直接互連性改善了設(shè)備間的通訊，并同時(shí)提供了相當(dāng)重要的設(shè)備級(jí)診洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 斷功能，這是通過(guò)硬接線(xiàn) I/O 接口很難實(shí)現(xiàn)的。 （ 3） 采用交換技術(shù)，大大提高了以太網(wǎng)的確定性。控制網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)組合了 I/O 網(wǎng)絡(luò)和對(duì)等 網(wǎng)絡(luò)的功能，同時(shí)也提供了這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高速性能。蒸汽流量信號(hào)對(duì)汽包水位影響的傳遞函數(shù)是： 0 . 5 6 2 . 3 5 2 . 3 5 4 1 . 7 4 ( ) 1 1 8 ( 1 1 8 )d SWS S S S S??? ? ??? （ 211） 我們可以設(shè)計(jì)前饋補(bǔ)償環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為： ( 2 . 3 5 4 1 . 7 4 ) ( 1 3 6 ) ( 1 0 . 3 )( ) 3 3 1 2 0 0( 1 1 8 ) 1 . 7 5 0 . 0 1 7dS S S SG S SSS? ? ?? ? ? ??? （ 212） 可以分別抵 消掉 Nd 和副回路以及被控對(duì)象的傳遞函數(shù)。由硬件選型相關(guān)數(shù)據(jù)可知道當(dāng)系統(tǒng)工作在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)： 51 8dN ???? ， w 51 8550 3N ???? ， 51 100hN ???? 35W? ， ? ， 300H? 由于這個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采 用的是串級(jí)控制方式，首先應(yīng)從副回路開(kāi)始對(duì)流量調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行整定，然后由內(nèi)而外再對(duì)主回路水位調(diào)節(jié)器的參數(shù)進(jìn)行整定，通過(guò)這兩步整定用來(lái)完成系統(tǒng)的參數(shù)整定。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。 蒸 汽汽包省煤器給 水L TL CLs pLmF ( t )D ( t )H ( t )F T∑ISILF TF CFs pFmu 圖 汽包水位三沖量控制系統(tǒng) 給 水 流 量調(diào) 節(jié) 器變 頻 器給 水 流 量變 送 器液 位 變 送器汽 包變 送 器給 水流 量液 位蒸 汽流 量+++液 位 流 量調(diào) 節(jié) 器液 位 給 定前 饋 調(diào)節(jié) 器管 道 圖 汽包水位三沖量 控制系統(tǒng)框圖 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 控制算法及其參數(shù)整定 PID 算法介紹 PID（比例（ proportion）、積分（ integration）、微分（ differentiation））控制器 現(xiàn)在 是應(yīng)用最廣泛 的工業(yè)控制器。當(dāng)汽輪機(jī)耗汽量出現(xiàn)階躍增大，一方面，由于“假水位現(xiàn)象”汽包水位會(huì)暫時(shí)有所升高，將使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)做出錯(cuò)誤的誤動(dòng)作減少給水量； 另一方面，汽輪機(jī)耗汽量的增大又通過(guò)比例控制系統(tǒng)，指揮調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)增大給水量，實(shí)際給水量的增減情況要根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)參數(shù)整定來(lái)確定。因此，可以采用圖 所示的蒸汽流量隨動(dòng)控制系統(tǒng)，其中流量調(diào)節(jié)器可用 PI 調(diào)節(jié)器，使汽輪機(jī)的蒸汽量作為系統(tǒng)給定使給水流量跟蹤蒸汽流量的變化，構(gòu)成了一個(gè)以 蒸汽量作為給定的隨動(dòng)系統(tǒng)從而保證汽包水位的恒定。當(dāng)蒸汽負(fù)荷突然大幅增加時(shí)，由于假水位現(xiàn)象 的存在 ，控制器不但不能用以維持鍋爐物料平衡 而 開(kāi)大給水閥的開(kāi)度， 而要 關(guān)小控制閥門(mén)的開(kāi)度，減少給水量； 汽包 等到 虛 假水位消失 以 后，由于蒸汽量的增加，送水量反而減少，將 會(huì) 使 汽包水位下降的很厲害 ，波動(dòng) 也 很厲害，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)蛊唤档轿ｋU(xiǎn) 程序以致發(fā)生事故。我們可以認(rèn)為這是一個(gè)慣性和積分環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)可以洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 近似的表示為下面的的函數(shù)： 2 02 1() KS T SGs ?? ? ? ? （ 24） 式中 中 表示汽包的水位對(duì)于蒸汽流量飛升速度， 表示“假水位現(xiàn)象”的延遲時(shí)間。 給水?dāng)_動(dòng)的影響 如果把汽包和其水循環(huán)系統(tǒng)看作是一個(gè)單容水槽，那么水位給水階躍洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 擾動(dòng)響應(yīng)曲線(xiàn)為圖 所示的曲線(xiàn) H1 所示。汽包水位對(duì)象下所示，給水閥門(mén)用于控制給水量是對(duì)象的操作變量；蒸汽消耗量 有后續(xù)的用汽裝置決定，是該對(duì)象的主要干擾， 汽包與循環(huán)管構(gòu)成了水循環(huán)系統(tǒng)。根據(jù)原始資料，三相交流異步電機(jī)的最高工作電流是用以工作于 50Hz 交流電壓下，其工作電流為 ： 100 1523 380Kw Av ?? （ 22） 因此根據(jù)設(shè)計(jì)的要求 該廠用的是 上德集團(tuán)交流接觸器 LC1CJX21810洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 系列，采用銀觸點(diǎn)（非鍍銀）質(zhì)量可靠，主要適用于 50Hz 或 60Hz、在 AC7b使用類(lèi)別額定工作電壓為 230V 或 480V 時(shí)額定電流至 40A 電路中，適用于起動(dòng)和控制三相交流電動(dòng)機(jī) (壓縮機(jī) )及其它三相負(fù)載，選擇五套該類(lèi)型接觸器同時(shí)帶動(dòng)一臺(tái)電機(jī)可以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。該廠選用的是上海創(chuàng)新電機(jī)廠 Y 系列的三相異步變頻調(diào)速電機(jī)是專(zhuān)門(mén)為變頻調(diào)速設(shè)計(jì)的可以根據(jù)技術(shù)要求訂貨設(shè)定其額定電壓為 380V，額定功率為 100Kw。 （ 2） 采用三級(jí)防雷設(shè)計(jì)，抗雷擊效果好。洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 原始資料介紹 鍋爐原有的設(shè)備投入運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，存在控制和監(jiān)測(cè)設(shè)備老化，根據(jù)控制的要求，我們首先要對(duì) 要控制的鍋爐 硬件設(shè)備進(jìn)行改造 ， 在此基礎(chǔ)上 根進(jìn)行自動(dòng)控制的設(shè)計(jì) 。它是以被控量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量是汽包給水流量，通洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 過(guò)對(duì)汽包水位的實(shí)時(shí)的檢測(cè)并進(jìn)行反饋， PLC 對(duì)反饋信號(hào)，給定信號(hào)進(jìn)行比較，然后根據(jù)控制的算法對(duì)二者偏差進(jìn)行相應(yīng)運(yùn) 算，運(yùn)算的結(jié)果輸出給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)給水流量的調(diào)節(jié)，使汽包內(nèi)部的水位達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，從而控制使汽包水位變化在允許的范圍之內(nèi)。但是這種控制方 式受分立器件地性能影響大，系統(tǒng)各部分之間影響比較大，自動(dòng)化的水平不高，控制效果非常不理想，故容易出現(xiàn)故障，不利于系統(tǒng)長(zhǎng)期安全、高效的運(yùn)行。s RSView32 monitoring interface design, so the PC can be made in realtime monitoring system on the operating conditions and operating parameters of the system can be set. Rockwell RSLINX software to plete the formation of the munication work system to plete the munication Ether work between devices. PID parameter tuning control system engineering followed tuning methods and simulation studies, most of the total pletion of the system design, PLC in the boiler drum level control system finalized. KEY WORDS: Steam drum water level Three impulses control PID control PLC Industrial Ether洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目 錄 第 1 章 緒論 ........................................................................................ 1 汽包水位控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................. 1 本設(shè)計(jì)的主要工作 ................................................................. 2 第 2 章 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) ................................................................ 3 原始資料介紹 ......................................................................... 3 汽包水位的影響因素 ............................................................. 7 給水?dāng)_動(dòng)的影響 ..........................................................