【文章內(nèi)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(shí)現(xiàn)過程將在方案設(shè)計(jì)中做詳細(xì)的介紹。 小結(jié)：本章中介紹了羅克韋爾自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室提供的相關(guān)硬件，并且描述了 系統(tǒng)將要實(shí)現(xiàn)的功能，輸煤系統(tǒng)的各項(xiàng)控制都是以此為基礎(chǔ)的。 6 第 3 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 （ 火電廠輸煤系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)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(chǔ)煤、上煤和配煤四個(gè)主要子系統(tǒng) 。 實(shí)際的火電廠輸煤車間為了順利的實(shí)現(xiàn)以上四個(gè)子系統(tǒng)， 還 需要大量的設(shè)備及器材 ，控制系 統(tǒng)也非常 復(fù)雜 。由于實(shí)驗(yàn)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(duì)象是由三個(gè)皮帶傳送機(jī)構(gòu)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(shí)物圖 傳送機(jī) 2模擬輸煤控制系統(tǒng)的配煤機(jī)， 可控漏斗模擬煤倉，傳送機(jī) 3模擬實(shí)際輸煤系統(tǒng)中負(fù)責(zé)將煤倉的煤送往鍋爐的傳送機(jī) 。 配煤機(jī)（傳送機(jī) 2）將煤送到煤倉中，再由鍋爐傳送機(jī)（傳送機(jī) 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(shí)物圖 三條 傳送帶 分別 由 三臺(tái)交流 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) ?？刂齐妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行，可以 通過控制繼電器從而控制電機(jī)的起停 。但這樣做的缺點(diǎn)是難以在線 控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)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(jìn)行 驅(qū)動(dòng) ，直接調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率 ， 從而 調(diào)解 電動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速 和正反轉(zhuǎn)。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能： (1) 順序啟動(dòng) 給整個(gè)模擬系統(tǒng)啟動(dòng)信號(hào)，系統(tǒng)按照一定的順序啟動(dòng)傳送帶 。傳送機(jī) 啟動(dòng)的順序?yàn)?： 啟動(dòng)傳送機(jī) 3 ?? ?? 延遲 啟動(dòng)傳送機(jī) 2 ?? ?? 延遲 啟動(dòng)傳送機(jī) 1 不同 傳送機(jī) 之間的 延遲 時(shí)間可在線 調(diào)節(jié) 。 由于在調(diào)試的 過程中，延遲時(shí)間過長會(huì)造成 物料堆積， 延遲時(shí)間過短， 會(huì)使 皮帶不帶物料空轉(zhuǎn) ，均 對(duì)系統(tǒng)的 總體 運(yùn)行帶來 不利影響。因而保證延遲時(shí)間的在線可控，會(huì)為系統(tǒng)調(diào)試帶來很大方便。 (2) 順序停機(jī) 給整個(gè)系統(tǒng)停機(jī)信號(hào)時(shí)，系統(tǒng) 會(huì)按照一定 順序停止運(yùn)行中的皮帶傳送機(jī)，停機(jī)的順序如下： 停止傳送機(jī) 1 ?? ?? 延遲 停止傳送機(jī) 2 ?? ?? 延遲 停止傳送機(jī) 3 停機(jī)延遲時(shí)間也必須滿足在線 調(diào)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(gè)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(dāng) 1 號(hào) 傳感器感測到物料 已空時(shí) ，應(yīng)當(dāng)控制 傳送帶加速； 4 號(hào)傳感 8 器檢測到物料時(shí)，說明煤倉已滿，應(yīng)當(dāng)馬上停止傳送帶。我們的控制目標(biāo)是使煤位維持在 3 兩個(gè)煤位之間，因此煤位下降到 2 時(shí)，加速傳送帶，煤位上升到 3 時(shí)，減速傳送機(jī)。 控制過程如下： 傳感器 1 信號(hào) ?? ?? 改變 提高送煤 傳送機(jī) 轉(zhuǎn)速 當(dāng)傳感器 4 發(fā)出煤 倉滿信號(hào)時(shí)，表示煤倉已 滿 ， 應(yīng)當(dāng)立刻停止對(duì)煤倉上煤，具體的控制過程如下： 傳感器 4 信號(hào) ?? ?? 改變 順序 停止 送煤 傳送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)傳感器 2 檢測到煤位下降信號(hào)時(shí)，表示煤位已經(jīng)低于控制界限，適當(dāng)加速傳送機(jī)，控制過程如下： 傳感器 2 信號(hào) ?? ?? 改變 適當(dāng)提高送煤 傳送機(jī) 轉(zhuǎn)速 當(dāng)傳感器 3 檢測到煤位上升信號(hào)時(shí)，表示煤位已經(jīng)高于控制接線，適當(dāng)減慢傳送機(jī)，控制過程如下： 傳感器 3 信號(hào) ?? ?? 改變 適當(dāng)減慢送煤 傳送機(jī) 轉(zhuǎn)速 三個(gè)過程的流程圖如下所示，圖 33 為啟動(dòng)控制，圖 34 為停止控制，圖35 為煤位控制。 9 圖 33 啟動(dòng)控制 啟動(dòng)觸發(fā) 啟動(dòng)變頻器 5 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 0 計(jì)時(shí)延遲 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 1 計(jì)時(shí)延遲 啟動(dòng)變頻器 4 啟動(dòng)變頻器 3 啟動(dòng)過程結(jié)束 傳送機(jī) 3 啟動(dòng) 傳送機(jī) 2 啟動(dòng) 傳送機(jī) 1 啟動(dòng) 10 圖 34 停止控制 停止觸發(fā) 停止變頻器 1 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 2 計(jì)時(shí)延遲 啟動(dòng)計(jì)時(shí)器 3 計(jì)時(shí)延遲 停止變頻器 4 停止變頻器 3 停止過程結(jié)束 傳送機(jī) 1 停止 傳送機(jī) 2 停止 傳送機(jī) 3 停止 11 圖 35 料位控制 啟動(dòng)觸發(fā) 三臺(tái)傳送機(jī)順序啟動(dòng) 步進(jìn)電機(jī)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(dāng)提高傳送機(jī)速度 適當(dāng)降低傳送機(jī)轉(zhuǎn)速 大幅加快傳送機(jī)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(duì)象為一個(gè)模擬鍋爐，如圖 36 所示，傳送機(jī)運(yùn)送的煤從漏斗下落后，由傳送機(jī) 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(jī) 1，實(shí)現(xiàn)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(nèi)，這也是本系統(tǒng)的控制目的。 圖 36 模擬鍋爐實(shí)物圖 由于煤的燃燒是模擬的，并沒有實(shí)際的加熱過程，加熱時(shí)通過發(fā)熱電阻的發(fā)熱來實(shí)現(xiàn)的，其內(nèi)部原理如圖 37， CP3 為高電平時(shí)三極管開關(guān)導(dǎo)通，加熱 PT100， CP3 按照不同占空比導(dǎo)通，可對(duì)應(yīng)不同的溫度，溫度值由數(shù)顯儀表 swp c40 顯示，同時(shí) swpc403 輸出一個(gè) 420ma 的電 流，通過模擬量輸入模塊傳入 PLC。因此建立一個(gè)合適的加熱函數(shù)關(guān)系十分重要，經(jīng)過分析，建立以下控制方案。 13 圖 37 模擬鍋爐內(nèi)部電路 控制方案 ： 當(dāng)煤從漏斗中漏下后，通過傳送機(jī) 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(jìn)電機(jī)正向運(yùn)行步數(shù)決定，因而步進(jìn)電機(jī)正向運(yùn)行步數(shù)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(shí)模擬鍋爐加熱過程，建立如下關(guān)系 ：用步進(jìn)電機(jī)正向運(yùn)行步數(shù)對(duì)應(yīng)加熱脈沖的上升沿時(shí)間，從而不同的開度就對(duì)應(yīng)鍋爐 14 不同的溫度。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，鍋爐的溫度是在一定范圍內(nèi)保持不變的，當(dāng)鍋爐受到干擾的影響，溫度超過允許的范圍時(shí)，需要適當(dāng)?shù)脑黾踊驕p少擋板開度，使煤量的供給變化，從而把溫度調(diào)整到正常的范圍。 控制過程如下： 溫度高于上限值 → 步進(jìn)電機(jī)反向運(yùn)動(dòng)一定步數(shù) → 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(jìn)電機(jī)正向運(yùn)動(dòng)一定步數(shù) → 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(dòng)觸發(fā) 傳送機(jī)順序啟動(dòng)，擋板打開一定步數(shù) 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(guān)閉 30 步，恢復(fù)正常 ② ① 擋板關(guān)閉 50 步 爐溫 高 于正常值？ 爐溫低于正常值？