【正文】 0%。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。指令 LOOP，回路號(hào)，是 07的常數(shù)。 (1)PID 算法 在模擬量的控制中，經(jīng)常用到 PID 運(yùn)算來執(zhí)行 PID 回路的功能， PID 回路指令使這一任務(wù)的編程和實(shí)現(xiàn)變得非常容易。系統(tǒng)根據(jù)蒸汽溫度的設(shè)定值初步確定鼓風(fēng)機(jī)啟停，每臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)都通過變頻啟動(dòng)，切換到工頻運(yùn)行，最后其中一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入變頻運(yùn)行，其它鼓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行。系統(tǒng)根據(jù)蒸汽溫度的設(shè)定值初步確定給油泵啟停，每臺(tái)油泵都通過變頻啟動(dòng)，切換到工頻運(yùn)行，最后其中一臺(tái)油泵進(jìn)入變頻運(yùn)行，其它油泵工頻運(yùn)行。用戶程序由用戶按具體的控制系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，這里所說的 PLC 軟件設(shè)計(jì)即是用戶自行開發(fā)的應(yīng)用程序。 圖 EM235 輸入端接線 EM235 的輸出端接入排汽閥調(diào)節(jié)的輸入口 AQW0，如圖 EM235 輸出端接線。當(dāng) 1鼓風(fēng)機(jī)采用變頻控制啟動(dòng)后仍不能滿足要求時(shí)，讓 1鼓風(fēng)機(jī)工作于工頻同時(shí)啟動(dòng) 2鼓風(fēng)機(jī)， 2鼓風(fēng)機(jī)采用變頻控制。 引風(fēng)機(jī)有兩臺(tái)， 1, 2。 圖 給水泵系統(tǒng)電氣控制圖 給油泵控制系統(tǒng) 在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用 2 臺(tái)變頻器，其中 1 給油泵電機(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1變頻器 QF1 FR1 KM1 M 3~ 2變頻器 QF3 FR3 KM3 M 3~ QF2 KM2 1給水泵 2給水泵 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 61 頁 流來確定。 變頻器主電路電源輸入端子 (R,S,T)經(jīng)過空氣開關(guān)與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子 (U,V,W)經(jīng)接觸器接至三相電動(dòng)機(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向預(yù)設(shè)定不一致時(shí)，需要調(diào)換輸出端子 (U,V,W)的任意兩相。 EM235 模塊可以針對不同的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)，通過 DIP 開關(guān)進(jìn)行設(shè)置。開關(guān)量輸入為 24 點(diǎn)，輸入形式為 +24V 直流輸入。 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 CHO, CH1 舊實(shí)現(xiàn)。濾波環(huán)節(jié)，它在整流電路和逆變電路之間，一般是利用無電源電容或電抗器對整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波。 S—— 轉(zhuǎn)速差 。變頻調(diào)速在鍋爐系統(tǒng)中主要應(yīng)用在引風(fēng)機(jī)調(diào)速、給水泵調(diào)速、給油泵調(diào)速和鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速。電氣絕緣程度 2kV，輸出信號(hào)強(qiáng)，長期穩(wěn)定性好。 2) 補(bǔ)償導(dǎo)線法。它的正極是鎳鉻合金，負(fù)極為鎳硅。 在本次設(shè)計(jì)中，我們設(shè)計(jì)了四個(gè)報(bào)警系統(tǒng)，即溫度報(bào)警系統(tǒng)、壓力報(bào)警系統(tǒng)、液位報(bào)警 系統(tǒng)和負(fù)壓控制系統(tǒng)，分別對蒸汽溫度、蒸汽壓力、汽包液位和爐膛負(fù)壓進(jìn)行超限報(bào)警提示。 能夠影響汽包液位的主要有兩大變量，那就是給水量和蒸發(fā)量，在其他條件不變的情況下，蒸發(fā)量越大，液位越低，而給水量越大則液位越高，反之則反。即采用前饋比值串級(jí)控制系統(tǒng)對蒸汽溫度進(jìn)行控制，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見圖 所示。它是以水位作為水量平衡與否的控制指標(biāo)，通過調(diào)整進(jìn)水量的多少來達(dá)到進(jìn)出平衡，將汽包水位維持在汽水分離界面最大的汽包中位線附近，以提高鍋爐的蒸發(fā)效率，保證生產(chǎn)安全。 (2)保證燃燒過程的經(jīng)濟(jì)性。 煙氣向水的傳熱過程 由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置 一 排水管，俗稱水冷壁。經(jīng)處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入氣鍋。它通過煤、油或燃?xì)獾热剂系娜紵尫懦龌瘜W(xué)能，并通過傳熱過程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過蒸汽動(dòng)力機(jī) 能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，或通過汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 給水設(shè)備：由給水泵和給水管組成。 省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器 。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。 在各種工業(yè)企業(yè)的動(dòng)力設(shè)備中，鍋爐是重要的組成部分 ,所以鍋爐的性能至關(guān)重要。華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 共 61 頁 第一章 緒論 鍋爐是供熱設(shè)備中最普遍的動(dòng)力設(shè)備之一，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉(zhuǎn)化成熱能，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設(shè)備。 目前供暖鍋爐大都采用人工監(jiān)控，一方面浪費(fèi)人力 ； 另一方面在出現(xiàn)事故隱患時(shí)，操作人員難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，很容易造成運(yùn)行中設(shè)備的事故。 氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。過熱器一般都裝在爐膛出口。用它來供應(yīng)燃料所需的空氣。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 共 61 頁 圖 鍋爐控制系統(tǒng)硬件組成圖 鍋爐的工作原理及過程 鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。 水的汽化過程 水的汽化過程就是蒸汽的產(chǎn)生過程，主要包括水循環(huán)和水分離過程。而汽水混合物的分離設(shè)備則是保證蒸汽品質(zhì)和蒸汽過熱可靠工作的必要的設(shè)備。 以上就是一般鍋爐供水的過程，一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是： (1)要是鍋 爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定。汽包水位控制系統(tǒng)，實(shí)質(zhì)上是維持鍋爐進(jìn)出水量平衡的系統(tǒng)。另外，影響蒸汽溫度的因素還有給 水量、蒸發(fā)量以及引風(fēng)量等，又考慮到了控制系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，我們又將給水量和蒸發(fā)量作為蒸汽溫度控制的前饋量 來 構(gòu)成前饋控制系統(tǒng)。 圖 蒸汽壓力控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 汽包液位控制系統(tǒng) 如果汽包液位過高，可能會(huì)影響蒸汽質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致水滿溢出等安全事故；反之，如果汽包液位過低，鍋爐很有可能會(huì)被燒壞，甚至導(dǎo)致爆炸等安全事故。 圖 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 報(bào)警系統(tǒng) 因?yàn)橄到y(tǒng)的運(yùn)行并不是 100%的，所以難免某些控制變量會(huì)超出可控或安全的范圍，當(dāng)出現(xiàn)這類情況時(shí)，隨時(shí)都有可能危及到現(xiàn)場操作人員以及工作設(shè)備等的安全，所以必爐膛負(fù)壓 控制器 引 風(fēng) 控制器 引風(fēng) 調(diào)節(jié)器 引風(fēng) 執(zhí)行器 引風(fēng)量 爐膛負(fù)壓 引風(fēng)量檢測 變送器 爐膛負(fù)壓檢測 變送器 爐膛負(fù)壓 設(shè)定值 給油量 汽包液位 控制器 給水 控制器 給水 調(diào)節(jié)器 給水 執(zhí)行器 給水量 汽包液位 給水量檢測 、 變送器 汽包液位檢測 、 變送器 汽包液位 設(shè)定值 蒸發(fā)量 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁 共 61 頁 須對這類情況給出相應(yīng)的報(bào)警提示，即必須安裝相應(yīng)的報(bào)警系統(tǒng)，用以提示操作人員做出相應(yīng)的必要操作，在某些可能出現(xiàn)安全事故的情況下還有用于提示人員疏散等緊急措施。這種熱電偶分度號(hào)為“ K”。 1) 溫法。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá) 40 ～ 135 ℃，而且具有測量的高精度、高穩(wěn)定性。 用靜壓測量原理：當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： Ρ = ρ .g .H + Po （ ） 式中： P ：變送器迎液面所受壓力 ρ：被測液體密度 g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? Po ：液面上大氣壓 H ：變送器投入液體的深度 同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 61 頁 大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測得壓力為：ρ .g .H ，顯然 , 通過測取壓力 P ，可以得到液位深度 變頻器的選型 由于變頻調(diào)速可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)無級(jí)調(diào)速，具有異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速和串級(jí)調(diào)速無可比擬的優(yōu)越性，在鍋爐系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 f—— 電源頻率，電動(dòng)機(jī)定子電壓頻率 ?？煽毓枘孀冸娐?，其作用是將整流電路輸出的直流電變換為頻率可調(diào)的交流電 。 (4)U, V, W 為接三相異步電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)控制系統(tǒng)實(shí)際所需端子數(shù)目，考慮 PLC 端子數(shù)目要有一定的預(yù)留量，為以后新設(shè)備的介入或設(shè)備調(diào)整留有余地，因此選用的 S7200 型 PLC 的主模塊為 CPU226，其開關(guān)量輸出 (DQ)為 16 點(diǎn)，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出 。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)。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。給水泵系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。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。其中 1和 2鼓風(fēng)機(jī)都配有變頻器。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸入端接線 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 61 頁 圖 EM223 輸出端接線 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 29 頁 共 61 頁 EM225 的端子接線 EM235 的輸入端接入汽包壓力傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW0，汽包液位傳感器所輸出的電流信號(hào) AIW2，爐膛壓力傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW4,以及蒸汽溫度傳感器所輸出的電壓信號(hào) AIW6，如圖 EM235 輸入端接線。還為 PLC 程序的可靠運(yùn)行及信號(hào)與信息轉(zhuǎn)換進(jìn)行必要的處理。 圖 給水泵控制流程圖 否 開始 1給水泵是否過載 啟動(dòng) 1給水泵 1給水泵切換到工頻運(yùn)行 啟動(dòng) 1變頻器 停止 1變頻器 啟動(dòng) 2給水泵 啟動(dòng) 2變頻器 液位控制 PID 確定變頻器頻率 是 結(jié)束 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 61 頁 給油泵控制 給油泵控制程序主要實(shí)現(xiàn)給油泵系統(tǒng)中油泵電機(jī)的啟 /?？刂?、變頻器頻率設(shè)定、蒸汽溫度 PID 控制等。 圖 引風(fēng)機(jī)控制流程圖 鼓風(fēng)機(jī)控制 鼓風(fēng)機(jī)控制程序主要實(shí)現(xiàn)鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)中鼓風(fēng)電機(jī)的啟 /?？刂?、變頻器頻率設(shè)定、蒸汽溫度 PID 控制等。 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) 。例如只需要比例回路或只需要比例積分回路，通過對常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。本供水系統(tǒng)的設(shè)定值是水箱滿水位的 75%時(shí)的水位， 當(dāng)水位低于 60%時(shí)輸出華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 47 頁 共 61 頁 “液位下限信號(hào) L”，當(dāng)水位高于 90%時(shí)輸出“液位上限信號(hào) H”， 過程變量是由漂浮在水面的水位測量儀給出。 輸出值是 排汽閥的開度 ，可以從允許最大值的 0%變到 100%。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 溫度傳感器 的單極性模擬量， 該模擬量為電壓信號(hào)，范圍為 。這個(gè)模擬量的范圍是 ，分辨率為 1/32020(標(biāo)準(zhǔn)