【文章內容簡介】 2） 煤倉漏斗中煤位的閉環(huán)控制 （ 3） 鍋爐溫度的閉環(huán)控制 具體的實現過程將在方案設計中做詳細的介紹。 小結：本章中介紹了羅克韋爾自動化實驗室提供的相關硬件，并且描述了 系統(tǒng)將要實現的功能，輸煤系統(tǒng)的各項控制都是以此為基礎的。 6 第 3 章 系統(tǒng)設計方案 （ 火電廠輸煤系統(tǒng)整體設計方案 順序起停及煤位控制部分 火電廠輸煤控制系統(tǒng)一般 包括 ： 卸煤、儲煤、上煤和配煤四個主要子系統(tǒng) 。 實際的火電廠輸煤車間為了順利的實現以上四個子系統(tǒng)， 還 需要大量的設備及器材 ，控制系 統(tǒng)也非常 復雜 。由于實驗室條件 的限制 ，模擬所有的子系統(tǒng)難以辦到，所 以 火電廠輸煤輔控模擬系統(tǒng)的主要控制對象是由三個皮帶傳送機構成 的 傳送帶系統(tǒng)， 即 用傳送帶系統(tǒng)模擬火電廠輸煤控制系統(tǒng)的上煤子系統(tǒng)和配煤系統(tǒng) 。 ]3[]2[ 傳送帶系統(tǒng)如圖 圖 31 傳送帶系統(tǒng)實物圖 傳送機 2模擬輸煤控制系統(tǒng)的配煤機， 可控漏斗模擬煤倉，傳送機 3模擬實際輸煤系統(tǒng)中負責將煤倉的煤送往鍋爐的傳送機 。 配煤機（傳送機 2）將煤送到煤倉中，再由鍋爐傳送機（傳送機 3）將煤倉的煤送往鍋爐中，這樣就完成 了配煤子系統(tǒng)的模擬。 可控漏斗如圖 圖 32 可控漏斗實物圖 三條 傳送帶 分別 由 三臺交流 電動機驅動 ?？刂齐妱訖C的運行，可以 通過控制繼電器從而控制電機的起停 。但這樣做的缺點是難以在線 控制電動機的轉速，而且控制起來 也不方便，接線繁瑣并且穩(wěn)定性差。因此 采用 AB公 7 司的 PowerFlex 40變頻器 進行 驅動 ，直接調節(jié)變頻器的輸出頻率 ， 從而 調解 電動機 的轉速 和正反轉。 系統(tǒng)實現如下功能： (1) 順序啟動 給整個模擬系統(tǒng)啟動信號，系統(tǒng)按照一定的順序啟動傳送帶 。傳送機 啟動的順序為 ： 啟動傳送機 3 ?? ?? 延遲 啟動傳送機 2 ?? ?? 延遲 啟動傳送機 1 不同 傳送機 之間的 延遲 時間可在線 調節(jié) 。 由于在調試的 過程中，延遲時間過長會造成 物料堆積， 延遲時間過短， 會使 皮帶不帶物料空轉 ，均 對系統(tǒng)的 總體 運行帶來 不利影響。因而保證延遲時間的在線可控，會為系統(tǒng)調試帶來很大方便。 (2) 順序停機 給整個系統(tǒng)停機信號時，系統(tǒng) 會按照一定 順序停止運行中的皮帶傳送機，停機的順序如下： 停止傳送機 1 ?? ?? 延遲 停止傳送機 2 ?? ?? 延遲 停止傳送機 3 停機延遲時間也必須滿足在線 調節(jié)的 要求。 (3) 煤位 控制 煤倉 就是模擬系統(tǒng)中的可控漏斗，可控漏斗的 上下不同位置裝 有 四個傳感器， 從下到上我們分別稱之為 4， 用于反饋可控漏斗中的物料信息 。 當 1 號 傳感器感測到物料 已空時 ，應當控制 傳送帶加速； 4 號傳感 8 器檢測到物料時，說明煤倉已滿，應當馬上停止傳送帶。我們的控制目標是使煤位維持在 3 兩個煤位之間，因此煤位下降到 2 時，加速傳送帶，煤位上升到 3 時，減速傳送機。 控制過程如下： 傳感器 1 信號 ?? ?? 改變 提高送煤 傳送機 轉速 當傳感器 4 發(fā)出煤 倉滿信號時，表示煤倉已 滿 ， 應當立刻停止對煤倉上煤，具體的控制過程如下： 傳感器 4 信號 ?? ?? 改變 順序 停止 送煤 傳送機的運轉 當傳感器 2 檢測到煤位下降信號時，表示煤位已經低于控制界限，適當加速傳送機，控制過程如下： 傳感器 2 信號 ?? ?? 改變 適當提高送煤 傳送機 轉速 當傳感器 3 檢測到煤位上升信號時，表示煤位已經高于控制接線，適當減慢傳送機，控制過程如下： 傳感器 3 信號 ?? ?? 改變 適當減慢送煤 傳送機 轉速 三個過程的流程圖如下所示，圖 33 為啟動控制，圖 34 為停止控制，圖35 為煤位控制。 9 圖 33 啟動控制 啟動觸發(fā) 啟動變頻器 5 啟動計時器 0 計時延遲 啟動計時器 1 計時延遲 啟動變頻器 4 啟動變頻器 3 啟動過程結束 傳送機 3 啟動 傳送機 2 啟動 傳送機 1 啟動 10 圖 34 停止控制 停止觸發(fā) 停止變頻器 1 啟動計時器 2 計時延遲 啟動計時器 3 計時延遲 停止變頻器 4 停止變頻器 3 停止過程結束 傳送機 1 停止 傳送機 2 停止 傳送機 3 停止 11 圖 35 料位控制 啟動觸發(fā) 三臺傳送機順序啟動 步進電機打開一定角度 料位傳感器 2有觸發(fā)？ 否 料位傳感器 3有觸發(fā)？ 否 料位傳感器 1有觸發(fā)？ 料位傳感器 4有觸發(fā)？ 否 是 是 是 是 否 適當提高傳送機速度 適當降低傳送機轉速 大幅加快傳送機速度 停止觸發(fā) 系統(tǒng)停止 12 溫度控制部分 溫度控制系統(tǒng)主要對象為一個模擬鍋爐，如圖 36 所示，傳送機運送的煤從漏斗下落后，由傳送機 3 將煤送入鍋爐中，模擬鍋爐的燃燒過程，然后煤重新送入傳送機 1，實現煤的循環(huán)。出于工藝和安全等因素的考慮，系統(tǒng)要求鍋爐溫度需維持在一定的范圍內，這也是本系統(tǒng)的控制目的。 圖 36 模擬鍋爐實物圖 由于煤的燃燒是模擬的，并沒有實際的加熱過程，加熱時通過發(fā)熱電阻的發(fā)熱來實現的，其內部原理如圖 37， CP3 為高電平時三極管開關導通，加熱 PT100， CP3 按照不同占空比導通，可對應不同的溫度，溫度值由數顯儀表 swp c40 顯示，同時 swpc403 輸出一個 420ma 的電 流，通過模擬量輸入模塊傳入 PLC。因此建立一個合適的加熱函數關系十分重要，經過分析，建立以下控制方案。 13 圖 37 模擬鍋爐內部電路 控制方案 ： 當煤從漏斗中漏下后，通過傳送機 3 傳給鍋爐，鍋爐的溫度隨著煤量的大小而變化，煤量越大，溫度越高。而煤量的大小在煤倉煤位穩(wěn)定的情況下是由擋板開口的大小決定的，開口大小由步進電機正向運行步數決定，因而步進電機正向運行步數越多，溫度越高，而模擬鍋爐的溫度由加熱脈 沖的占空比決定，為了真實模擬鍋爐加熱過程，建立如下關系 ：用步進電機正向運行步數對應加熱脈沖的上升沿時間，從而不同的開度就對應鍋爐 14 不同的溫度。 系統(tǒng)正常運行時，鍋爐的溫度是在一定范圍內保持不變的，當鍋爐受到干擾的影響，溫度超過允許的范圍時，需要適當的增加或減少擋板開度，使煤量的供給變化，從而把溫度調整到正常的范圍。 控制過程如下： 溫度高于上限值 → 步進電機反向運動一定步數 → 擋板開度減小 → 加熱脈沖占空比減小 → 溫度降低 → 溫度回歸正常 → 擋板開度回歸正常 溫度低于下限值 → 步進電機正向運動一定步數 → 擋板開度增大 → 加熱脈沖占空比增大 → 溫度升高 → 溫度回歸正常 → 擋板開度回歸正常 溫度控制 具體 過程的流程圖如圖 38 所示， 15 圖 38 溫度控制（ 1） 啟動觸發(fā) 傳送機順序啟動，擋板打開一定步數 鍋爐開始加熱 爐溫高于上限值 ？ 爐溫 低 于下 限值 ？ ② ③ ① 是 是 否 否 16 圖 38 溫度控制 （ 2） 擋板 打開 50 步 爐溫低于正常值？ 爐溫 高 于正常值？ 擋板再關閉 30 步，恢復正常 ② ① 擋板關閉 50 步 爐溫 高 于正常值？ 爐溫低于正常值？