【正文】 蝕性的酸性液體而特制，殼體采用聚四氟乙烯材料制成，采用特種氟膠電纜及專門的密封技術(shù)進(jìn)行電氣連接，既保證了傳感器的水密性、耐腐蝕性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。這樣我們就需要進(jìn)行一些補(bǔ)償措施。爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)采用了前饋串級(jí)控制，其結(jié)構(gòu)框圖見(jiàn)圖 所示。影響蒸汽溫度的主要因素是給 油 量以及空 氣與給油量 比，所以我們采用了串級(jí)比值控制系統(tǒng)分別控制給 油 量以及給風(fēng)量。省煤器實(shí)際上同給水預(yù)熱器和空氣預(yù)熱器一樣，都設(shè)置在鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提高鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過(guò)除渣板后排入灰斗，（若是燃?xì)馐藉仩t就沒(méi)有這一部分了）這整個(gè)過(guò)程稱為燃燒過(guò)程。 送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。 鍋爐的主要設(shè)備包括氣鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、燃燒設(shè)備、引風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、空氣預(yù)熱器、水處理設(shè)備、燃料供給設(shè)備以及除灰除塵設(shè)備等。目前，大多數(shù)鍋爐都是人工控制的，或簡(jiǎn)單的儀表單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，燃料浪費(fèi)很大。 爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。 空氣預(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開(kāi)省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個(gè)換熱器。鍋爐工作時(shí) 氣鍋的工作介質(zhì)是處于汽包 汽水分界面 除 塵 器 鍋爐引風(fēng)機(jī) 鼓風(fēng)機(jī) 煙囪 給水開(kāi)關(guān) 鍋爐給水泵 省煤器 燃油開(kāi)關(guān) 排汽閥 鍋爐給油泵 排水開(kāi)關(guān) 補(bǔ)水箱 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 61 頁(yè) 飽和狀態(tài)的汽水混合物。 (3)保持鍋爐負(fù)壓恒定。 圖 蒸汽溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 蒸汽壓力控制系統(tǒng) 如果過(guò)來(lái)內(nèi)壓力過(guò)低，將會(huì)降低蒸汽質(zhì)量；反之，如果鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高，有可能導(dǎo)致爆炸等安全事故的發(fā)生。在鍋爐的控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)分別對(duì)蒸汽溫度、蒸汽壓力、汽包液位和爐膛負(fù)壓設(shè)置了上下限值。 3) 計(jì)算修正法。 變頻調(diào)速基本原理 目前，隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一項(xiàng)成熟的交流調(diào)速技術(shù)。 (2)交 —— 交變頻器 它是由兩組反并聯(lián)的整流電路組成，直接將電網(wǎng)的交流電通過(guò)變頻電路同時(shí)調(diào)節(jié)電壓和頻率，變成電壓和頻率可調(diào)的交流電輸出，交 —— 交變頻器由于直接交換，減少換流電路，減少損耗，效率高，波型好，但調(diào)速范圍小，控制線路復(fù)雜，功率因數(shù)低，目前較少采用 . 變頻器的選擇及輸入輸出接口 本系統(tǒng)選用的變頻器為 ABB 公司的 Acs601 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。由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)量輸出有 32 點(diǎn)，所以需要擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊選擇的是2 個(gè) EM223 型模塊，該模塊有 16 個(gè)開(kāi)關(guān)量輸出點(diǎn)，輸出形式為 AC220V 繼電器輸出，開(kāi)關(guān)量輸入為 16點(diǎn)，輸入形式為 +24V 直流輸入。特別是對(duì)于有變頻 /工頻兩種狀態(tài)的電動(dòng)機(jī)，一定要保證在工頻電源拖動(dòng)和變頻輸出電源拖動(dòng)兩種情況 下電機(jī)旋向的一致性，否則在變頻 /工頻的切換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無(wú)法成功。其中 1和 2引風(fēng)機(jī)都配有變頻器。 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 30 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 EM235 輸出端接線 1EM232 的端子接線 因?yàn)?EM232 屬于 2輸出模擬量擴(kuò)展模塊，所以輸出端接入給水泵變頻器調(diào)節(jié)的輸入口和引風(fēng)機(jī)變頻器調(diào)節(jié)的輸入口，如圖 EM232 輸出端接線。然后通過(guò)蒸汽溫度 PID 控制調(diào)節(jié)變頻器頻率，以穩(wěn)定蒸汽溫度。如果一個(gè) PID 回路的輸出 M(t)是時(shí)間的函數(shù)，則可以看作是比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)三部分之和。關(guān)閉微分回路 :把微分時(shí)間 TD設(shè)置為 0，微分作用即可關(guān)閉。 回路輸出值也是一個(gè)單極性模擬量，用來(lái)控制 排汽閥開(kāi)度 。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù) 實(shí)際 經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入回路表中，過(guò)程變量是來(lái)自 爐膛壓力表的單極性模擬量， 該模擬量為電壓信號(hào)，范圍為 。設(shè) 計(jì) 采用下列控制參數(shù)值 :K 為 ， T 為 0 .1 秒， T為 20 分鐘。轉(zhuǎn)換方 法如下 :應(yīng)用實(shí)例中華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 39 頁(yè) 共 61 頁(yè) 斷程序中的程序片斷。 三通閥閥門設(shè)置 Network 1// LD MOVW VW900, VW3600 //將數(shù)據(jù)傳如轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)區(qū)， VW900 是 0100 的整數(shù)。然后通過(guò)汽包液位 PID 控制調(diào)節(jié)變頻器頻率，以穩(wěn)定汽包液位。 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 CPU226 輸入端接線 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 共 61 頁(yè) 圖 CPU226 輸出端接線 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 共 61 頁(yè) 1EM223 的端子接線 1EM223 的端子接線圖如圖 EM223 輸入端接線和圖 EM223 輸出端接線。給油泵系統(tǒng)電氣控制圖如圖 。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、閥門接觸器的動(dòng)作，都是按照 PLC 的程序邏輯來(lái)完成的。 S7200 型 PLC 的結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，具有較高的性能階格比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。上面是交 —— 直 —— 交變頻器，下面是交 —— 交變頻器。采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專門的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考?jí)毫η慌c環(huán)境壓力相通，從而保證了測(cè)量的高精度和高穩(wěn)定性。由于熱電偶的分度表是以冷端溫度為零時(shí)作出的，因此，在使用時(shí)要正確地反映熱端溫度，必須使冷端溫度恒定為零。另外，又因?yàn)榭紤]到系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，同時(shí)，又因?yàn)榻o風(fēng)量和給煤量成一定的比例關(guān)系，為了提高控制品質(zhì)以及簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，我們將且盡將給煤量引入前饋通道參與了爐膛壓力的控制。 蒸汽溫度控制系統(tǒng) 因?yàn)殄仩t的運(yùn)行環(huán)境不可能是理想的狀態(tài)，蒸汽的溫度總是會(huì)受到某些干擾的影響，所以必學(xué)對(duì)蒸汽的溫度加以控制，以在一定范圍內(nèi)得到溫度相對(duì)恒定的蒸汽。沿途逐漸降低溫度的煙氣最后進(jìn)入尾部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱器內(nèi)的工質(zhì)進(jìn)行熱交換后，以經(jīng)濟(jì)的較低的煙溫排出鍋爐。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)，燃料所需要的空氣是由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上穿過(guò)爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃料反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。圖 為簡(jiǎn)單鍋爐的大體組成部分。鍋爐作為一個(gè)設(shè)備總體，有許多被控制量與控制量，許多參數(shù)之間明顯地存在著復(fù)雜的關(guān)系。 爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。省煤器出口煙溫度高，裝上空 氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。位于煙溫較低區(qū)段的對(duì)流灌束，因受熱較弱，汽水工質(zhì)的容量較大，而位于煙溫較高區(qū)段的對(duì)流管束，因受熱強(qiáng)烈，相應(yīng)的汽水工質(zhì)的容量較小，從而量大的工質(zhì)則向上流入下鍋筒，而容量小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒，形成了鍋水的自然循環(huán)。通常我們是爐膛負(fù)壓保持在微負(fù)壓（ 10～ 80Pa）。所以必須保證鍋爐的壓力處于一個(gè)適中的范圍內(nèi)，即必須對(duì)鍋爐壓力加以控制。報(bào)警系統(tǒng)就是當(dāng)相應(yīng)的實(shí)測(cè)值低于（或高于）其相應(yīng)的下限（或上限）值時(shí)給出相應(yīng)的下（上）限報(bào)警，這些功能均由軟件完成，與此同時(shí)，控制系統(tǒng)還會(huì)做出相應(yīng)的反應(yīng)，使相應(yīng)的變量值進(jìn)入相應(yīng)的極限范圍，然后撤銷相應(yīng)的報(bào)警提示。 4) 電橋補(bǔ)償法。變頻調(diào)速器作為該技術(shù)的主要應(yīng)用產(chǎn)品經(jīng)過(guò)幾代技術(shù)更新，己日趨完善，能夠適應(yīng)較為惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，目能提供較為完善的控制功能，能滿足各種生產(chǎn)設(shè)備異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速的要求。 (2)變頻器的壓力反饋信號(hào) AI2 口 —— 接遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號(hào)。 此外，為了方便的將溫度、液位、壓力信號(hào)、電機(jī)頻率信號(hào)和同相比較信號(hào)傳輸給PLC。 給水泵控制系統(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(guò)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(kāi)關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的接通，空氣開(kāi)關(guān)的容量依據(jù)電機(jī)的額定電華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 61 頁(yè) 流來(lái)確定。當(dāng) 1引風(fēng)機(jī)采用變頻控制啟動(dòng)后仍不能滿足要求時(shí)，讓 1引風(fēng)機(jī)工作于工頻同時(shí)啟動(dòng) 2引風(fēng)機(jī)， 2引風(fēng)機(jī)采用變頻控制。輸入端接線如圖 EM232 輸入端接線。給油泵控制程序的設(shè)計(jì)流程圖如圖 所示。即 : M (t) = KC * e+ + Mo + KC * () 以上各量都是連續(xù)量，第一項(xiàng)為比例項(xiàng)，最后一項(xiàng)為微分項(xiàng)，中間兩項(xiàng)為積分項(xiàng)。關(guān)閉比例回路 :把比例增益 K設(shè)置為 0，則可以只保留積分和微分項(xiàng)。這個(gè)模擬量的范圍是 ，分辨率為 1/32020(標(biāo)準(zhǔn)化 )。 順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我 很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心 。輸出值是進(jìn) 引風(fēng)機(jī) 的速度，可以從允許最大值的 0%變到 100%。 程序梯形圖如下： 基于 S7200PLC 的鍋爐控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 第 48 頁(yè) 共 61 頁(yè) 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 49 頁(yè) 共 61 頁(yè) 汽包壓力控制程序梯形圖 系統(tǒng)使用比例積分微分控制。程序執(zhí)行時(shí)把各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)量用離散化 PID 算式進(jìn)行處理，產(chǎn)生一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)運(yùn)算結(jié)果，這一結(jié)果同樣也要用程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為相應(yīng)的 16 位整數(shù)，然后周期性將其傳送到指定的 AQW，用以驅(qū)動(dòng)模擬量的輸出負(fù)載，實(shí)現(xiàn)控制。換句話說(shuō)，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(kāi)度在 0到 100 之間的給定值。系統(tǒng)根據(jù)汽包液位的設(shè)定值初步確定給水泵啟停，每臺(tái)給水泵都通過(guò)變頻啟動(dòng)，切換到工頻運(yùn)行，最后其中一臺(tái)給水泵進(jìn)入變頻運(yùn)行，其它泵工頻運(yùn)行。 圖 輸入部分供電 圖 輸出部分供電 CPU226 的端子接線 CPU226 的端子接線圖如圖 CPU226 輸入端接線和圖 CPU226 輸出端接線。當(dāng) 1給油泵采用變頻控制啟動(dòng)后仍不能滿足要求時(shí)，讓 1給油泵工作于工頻同時(shí)啟動(dòng) 2給油泵， 2給油泵采用變頻控制。 表 1 S7200 的規(guī)格 規(guī)格 型號(hào) 系列 連接方法 工作電壓 輸入類型 輸出類型 程序 容量 I/O 點(diǎn) 主控單元 S7200 端子型 220V AC 24V DC 繼電器 26KB 40 點(diǎn) 24I/16O CPU226 數(shù)字量擴(kuò)展單元 S7200 端子型 220V AC 24V DC 繼電器 32 點(diǎn) 16I/16O EM223 模擬量擴(kuò)展單元 S7200 端子型 220V AC