【導(dǎo)讀】電機(jī)組開始參與調(diào)峰運(yùn)行。鍋爐給水泵是火電廠的重要輔機(jī)之一，也是電廠。的耗能大戶，因而給水泵控制系統(tǒng)的先進(jìn)性直接影響到電廠運(yùn)行的安全性，研究鍋爐給水泵的控制系統(tǒng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。本文是針對(duì)蒸汽鍋爐而設(shè)計(jì)的。由變頻器、PLC,PID調(diào)節(jié)器組成控制系。統(tǒng)，調(diào)節(jié)水泵的給水流量和出水口壓力。電動(dòng)機(jī)泵組由兩臺(tái)水泵并聯(lián)而成，換，使系統(tǒng)運(yùn)行在最合理狀態(tài)，保證鍋爐水位的穩(wěn)定。本文介紹了采用PLC控制的變頻調(diào)速供水系統(tǒng)，由PLC進(jìn)行邏輯控制，切換，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，水位變量供水。水位控制精度高，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠等特點(diǎn)。

　　

【正文】 擴(kuò)展 I/O 模塊類型較多，擴(kuò)展 I/O 模塊可分為數(shù)字量模塊。模擬量模塊和其他模塊三個(gè)大類。其中模擬量模塊的型號(hào)如下表： 表 模擬量模塊的簡單描述 模擬 量模塊 產(chǎn)品目錄號(hào) 產(chǎn)品說明 1762IF4 4 通道，電壓 /電流模擬輸入模塊 1762OF4 4 通道，電壓 /電流模擬輸出模塊 1762IF2OF2 2 通道輸入 /2 通道輸出，電壓 /電流模擬模塊 根據(jù)控制系統(tǒng)的 I/O 狀況，可知，控制系統(tǒng)的要求的模擬量點(diǎn)數(shù)為輸入 21 4 點(diǎn)， 420mA，輸出 1 點(diǎn)， 05V DC。有表 可知，擴(kuò)展 I/O 模塊 1762IF20F2型是首選型號(hào)。 1762IF20F2 型是一個(gè) 2 通道輸入 /2 通道輸出，電壓 /電流模擬模塊兩個(gè) 1762IF20F2 可以滿足控制系統(tǒng)的需要。 1762IF20F2 I/O 模塊包含模擬量輸入、模擬量輸出通道，可提供輸入 /輸出類型有： ， 010V DC。 ， 020mA。 ， 420mA。 1762IF20F2 I/O 模塊接線端子如圖 所示。帶兩路，差動(dòng)輸入通道；兩路，電壓或電流輸出通道。 I N 0 ( + )I N 1 ( + )V O U T 0V O U T 1I N 0 ( )I N 1 ( )I O U T 0I O U T 1C O MC O M 圖 1762IF20F2 I/O 模塊接線端子 22 0。 IN0(+)和 IN0()組成輸入通道 0，差動(dòng)輸入，輸入信號(hào)類型可以是電壓或者電流。 1。 IN1(+)和 IN1()組成輸入通道 1，差動(dòng)輸入，輸入信號(hào)類型可以是電壓或者電流。 0。當(dāng)選擇電流方式時(shí)，使用電流接線端子 0IOUT ,負(fù)載接在電流接線端子 0IOUT 和公共端 COM 之間。當(dāng)選擇電壓方式時(shí)，使用電壓接線端子 0VOUT ,負(fù)載接在電壓接線端子 0VOUT 和公共端 COM 之間。 1。當(dāng)選擇電流方式時(shí)，使用電流接線端子 1IOUT ,負(fù)載接在電流接線端子 1IOUT 和公共端 COM 之間。當(dāng)選擇電壓方式時(shí)，使用電壓接線端子 1VOUT ,負(fù)載接在電壓接線端子 1VOUT 和公共端 COM 之間。 。輸出通道的公共端，兩個(gè)公共端內(nèi)部已互相連接。 變頻器的選型 變頻器選用西門子公司的 MM430 節(jié)能型標(biāo)準(zhǔn)變頻器 [14]。對(duì)于該型號(hào)的變頻器，當(dāng)采用出廠設(shè)定功能和默認(rèn)設(shè)定值時(shí)，變頻器特別適用于風(fēng)機(jī)和泵類變轉(zhuǎn)矩負(fù)載 [15]。它的功率范圍是 ，工作電壓是三相交流（ 380V480V） ? 10%，具有可編程的 15 個(gè)固定頻率和 4 個(gè)跳轉(zhuǎn)頻率。 MM430節(jié)能型標(biāo)準(zhǔn)變頻器的方框圖 [16]如圖 所示。 23 MM430 有風(fēng)機(jī)和泵類專用功能： （多泵切換）； ； /自動(dòng)控制； ； ； MM430 變頻器還具備如下的保護(hù)功能： 140%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 3s；過載能力為 110%額定負(fù)載電流，持續(xù)時(shí)間 60s； ，欠電壓保護(hù)； ； ，短路保護(hù)； 5. tI2 電動(dòng)機(jī)過熱保護(hù)； 6. KTYPTC 電動(dòng)機(jī)保護(hù)； 由上可見， MM430 十分適合本系統(tǒng)，不僅能滿足系統(tǒng)所要求的各項(xiàng)指標(biāo)，而且還能全面的保護(hù)變頻器和電動(dòng)機(jī)的安全。 24 C P U操 作 面 板光電隔離R S 4 8 5~==3 ~ADADDDAA6 0 H Z5 0 H ZD I P 開 關(guān)（ 在 控 制 板 上 ）1 21 2A I N 1 A I N 20 2 0 m A0 1 0 VD I P 開 關(guān)（ 在 I / O 板 上 ）MP EU V WP E3 A C 3 8 0 4 8 0 VP EL 、 N ( L 1 、 L 2 )或 者 L 1 、 L 2 、 L 3R L 1R L 2R L 33 02 9N P +2 32 42 5R L 3 AR L 3 BR L 3 CR L 2 BR L 2 CR L 1 AR L 1 BR L 1 C2 12 22 72 62 01 91 8輸 出 繼 電器 出 頭A C 2 5 0 V最 大 2 A( 感 性 負(fù) 載 )D C 3 0 V最 大 5 A( 阻 性 負(fù) 載 )1 31 21 51 42 891 71 6871 11 0432165B O P串 行 通 信 協(xié) 議+ 1 0 V0 V2 4 . 7 K ΩθA I N 1 +A I N 1 A I N 2 +A I N 2 D I N 1D I N 2D I N 3D I N 4D I N 5D I N 6P N P或N P N輸 出 2 4 V （ 隔 離 的 ）輸 出 0 V （ 隔 離 的 ）電 動(dòng) 機(jī)P T CP T C AP T C B0 2 0 m A最 大 5 0 0 Ω0 2 0 m A最 大 5 0 0 ΩA O U T 1 +A O U T 1 A O U T 2 +A O U T 2 圖 MM430 節(jié)能型標(biāo)準(zhǔn)變頻器的方框圖 25 給水泵的選型 蒸汽鍋爐給水泵的任務(wù)是傳送液體，向鍋爐連續(xù)供給具有足夠壓力，流量和相當(dāng)溫度的水，所以給水泵的壓力較高，要求保證法蘭式連接的緊密性；應(yīng)防止泵的進(jìn)口處產(chǎn)生汽蝕，過流部件應(yīng)采用耐腐蝕性和抗電化學(xué)腐蝕的材料；防止溫度變化引起的不均勻變形。軸流給水泵是因?yàn)橐后w按軸向流動(dòng)而得名，它是靠葉輪的推力，給液體以一定的壓力和動(dòng)能，推動(dòng)液體而流動(dòng) 。軸流給水泵的葉輪一般浸沒在液體中，因此不需要考慮汽蝕，啟動(dòng)時(shí)也不需要灌泵。軸流給水泵適用于大流量 、低揚(yáng)程的情況，常用改變?nèi)~輪轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)節(jié)流量 [17]。因此本文采用軸流給水泵供水，選用 由上海凱士比水泵廠引進(jìn)德國 KSB 公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的 HGC4 型 軸流給水泵。 傳感器的選型 系統(tǒng)參數(shù)的檢測對(duì)一個(gè)系統(tǒng)來說是十分重要的，因此對(duì)于傳感器的選擇就要更加認(rèn)真慎重 [18]。本系統(tǒng)要檢測的參數(shù)有給水泵出口的流量、過熱蒸汽流量、蒸汽鍋爐內(nèi)水位的變化量等。 給水泵出口的流量和壓力選用華天 CYB 系列防腐防爆差壓變送器。它選用高精度、高穩(wěn)定性雙隔離金屬膜片的力敏芯片，經(jīng)過嚴(yán)格精密的溫度補(bǔ)償、信號(hào)放大、 V/I轉(zhuǎn)換， 將差壓、流量等參數(shù)可靠的轉(zhuǎn)換成工業(yè)變準(zhǔn)的 420mA或 010mA 信號(hào)輸出，可與工業(yè)儀表相連接，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中對(duì)水的壓力和流量的自動(dòng)測量和控制。 過熱蒸汽流量選用順達(dá) LUGB2 渦街流量變送器 [19]。它與 SD200 流量積算以配合使用可測量顯示過熱蒸汽的工藝計(jì)量和節(jié)能管理。順達(dá) LUGB2渦街流量傳感器具有無運(yùn)動(dòng)零件，安裝方便；測量范圍大，運(yùn)行可靠，精度 26 高；檢定周期長；信號(hào)可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。 蒸汽鍋爐內(nèi)水位的變化量選用華天 CYB 系列高溫導(dǎo)壓式液位變送器。它的傳感器部分與信號(hào)處理電路做在接線盒內(nèi)部，由投入 液體集氣筒內(nèi)的氣體與介質(zhì)接觸，通過到氣管將壓力傳遞給傳感器，避免了傳感器與被測介質(zhì)的直接接觸，有效的解決了高溫液體液位測量困難的問題。 目前市場上供應(yīng)的帶變送裝置的傳感器，從其供電和信號(hào)傳輸方式可分為二線制、三線制和四線制。不同的線制的傳感器模塊的連接方式也不同，其具體接法如圖 所示。 電源+傳 感 器+IN +IN C O M模塊電源+傳 感 器電 源 信 號(hào)IN +IN C O M模塊電源+傳 感 器+IN +IN C O M模塊二 線 制 傳 感 器三 線 制 傳 感 器四 線 制 傳 感 器+電 源信 號(hào)abc 圖 不同線制傳感器模塊的接線方法 27 二線制測量傳感器也稱為無源測量傳感器，電源和電流信號(hào)共用兩根線。接線如圖 （ a）所示。三線制變送器是電流輸出可以與電源公用一根線（公用 Vcc 或者 GND）這樣可以節(jié)省一根線。接線如圖 （ b）所示。四線制變送器是典型的傳感變送器，需要兩根電源線，加上兩根電流輸出線，總共要接四根線。接線如圖 （ c）所示。 本控制系統(tǒng)選用二線制的接線方法，因?yàn)槎€制與三線制和四線制相比，二線制有以下優(yōu)點(diǎn)： ，可用非常便宜的更細(xì)導(dǎo)線，可以節(jié)省大量電纜線和安裝費(fèi)用。 ，經(jīng)磁場耦合感應(yīng)到導(dǎo)線環(huán)路內(nèi)的電壓，不會(huì)產(chǎn)生顯著影響，因?yàn)楦蓴_源引起的電流極小，一般利用雙絞線就能降低干擾；二線制與三線制都必須用屏蔽線，屏蔽線的屏蔽層要妥善接地。 4mA 用于零信號(hào)，使開路、短路或傳感器損壞的判斷十分方便。 觸摸屏的選型 作為整個(gè)系統(tǒng)的操作設(shè)置顯示單元，觸摸屏的選這也是很重要的。觸摸屏可以通過不同畫面來顯示 PLC 內(nèi)部數(shù)據(jù)、輸入輸出狀態(tài)、變頻器的各參數(shù)及狀態(tài)以及報(bào)警信息等，實(shí)時(shí)監(jiān)控全機(jī)的工作狀態(tài)。除了顯示功能外，還可以根據(jù)現(xiàn)場的情 況，通過觸摸屏設(shè)置和修改 PLC 內(nèi)部的一些需要用戶設(shè)定的參數(shù)。通過人機(jī)界面可直接觀察到變頻器的工作狀態(tài)，對(duì)變頻器進(jìn)控制系統(tǒng)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。通過綜合考慮為了保證觸摸屏與 PLC 通信的方便，本系統(tǒng)選擇了羅克韋爾公司的 27711CT6C 型觸摸屏。它是 PanelView ponent 6in 彩色觸摸屏終端能滿足本系統(tǒng)的需要。 28 電氣控制系統(tǒng)主電路圖 對(duì)本供水控制系統(tǒng)的基本要求： ，變頻器要有后備，可以自動(dòng)切換。 方式，但要避免某一臺(tái)給水泵電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間過長，要經(jīng)常切換，互為備用，即系統(tǒng)具有 “倒泵功能 ”； ； ； 本系統(tǒng)有兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別是變頻器 1 和給水泵電動(dòng)機(jī) M變頻器 2和給水泵電動(dòng)機(jī) M2，采用一套運(yùn)行一套備用的運(yùn)行方式，這樣可以保證當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響正常的生產(chǎn)需要。圖中 FU FU FU3 和 FU4 為主電路的熔斷器； QF1 為是兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)主電路的總隔離開關(guān)；中間接觸器 KM KM2 分別控制兩套執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行； FR FR2 分別為兩臺(tái)給水泵電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器；變頻器型是西門子的 MM430。 當(dāng)正常工作運(yùn)行時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 變頻運(yùn)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2 備用。變頻器通過 PLC 給定的模擬信號(hào)來輸出相應(yīng)的頻率，從而來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī) M1 的轉(zhuǎn)速，到達(dá)控制給水量的目的。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1 出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)當(dāng)保證執(zhí)行機(jī)構(gòu) 2 能迅速投入工作，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)進(jìn)行搶修。本控制系統(tǒng)中的變頻器也是采用這種運(yùn)行方式，目的是為了防止當(dāng)出現(xiàn)變頻器故障時(shí)，變頻器無法對(duì)電機(jī)進(jìn)行變頻控制而有可能出現(xiàn)干鍋或炸鍋的情況。變頻器采用這種運(yùn)行方式， 29 更加有利于本控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。 電氣 控制系統(tǒng)主電路圖如圖 所示 F U 1NL 1L 2L 3Q F 1K M 2變 頻 器 1R S TU V WM 1M 2F R 1F R 2F U 2F U 3F U 4變 頻 器 2R S TU V WK M 1 圖 電氣控制系統(tǒng)主電路圖 PLC外圍接線圖 PLC 是本系統(tǒng)的中心控制元件，變頻器是重要的執(zhí)行元件，因此變頻器與 PLC 外圍接線是是設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)。本控制系統(tǒng)變頻器與 PLC 外圍接線如圖 所示。 30 + 2 4C O MN E U T O U T 0D C 0O U T 1D C 1O U T 2 O U T 3D C 2O U T 4 O U T 5 O U T 6 O U T 7 D C 3L 1I N 0I N 1 I N 2I N 3C O M 0I N 4 I N 5 I N 6 1 N 7C O M 1 D C 4 O U T 1 2 O U T 1 3O U T 8 O U T 9 O U T 1 0 O U T 1 1O U T 1 4 O U T 1 5 N E U TC D 5K M 1K AA C 2 2 0 VA B 2 7 7 1 1 C T 6 CD C + 2 4 VD C + 2 4 VF R 1 F R 2 S B 1S