【正文】 2鼓風(fēng)機控制KM2 3 3循環(huán)泵控制KM3 4 4循環(huán)泵控制KM4 5 1變頻器啟動/停止KA1 6 2變頻器啟動/停止KA11 7 3變頻器啟動/停止KA12 8 4變頻器啟動/停止KA13 91工頻電動機控制KM5 10 2工頻電動機控制KM6 11 3工頻電動機控制KM7 12 4工頻電動機控制KM8 13 5工頻電動機控制KM9 14 6工頻電動機控制KM10 15 7工頻電動機控制KM11 16 8工頻電動機控制KM12 17 9工頻電動機控制KM13 18 10工頻電動機控制KM14 19 1引風(fēng)機機啟動指示HL120 1引風(fēng)機機停止指示HL2 21 2鼓風(fēng)機機啟動指示HL3 22 2鼓風(fēng)機機停止指示HL4 23 3循環(huán)泵機啟動指示HL5 24 3循環(huán)泵機停止指示HL6 254循環(huán)泵機啟動指示HL7 26 4循環(huán)泵機停止指示HL8 27 1變頻器報警指示HL9 28 2變頻器報警指示HL10 293變頻器報警指示HL11 304變頻器報警指示HL12 31備用 32備用(3)模擬量輸入輸出點的分配表表57 模擬量輸入分配表序號 名稱文字符號端口地址 1 溫度模擬量采集 CH0 2 水位模擬量采集 CH1 3 壓力模擬量采集 CH2表58 模擬量輸出分配表序號 名稱文字符號端口地址 11變頻器頻率調(diào)節(jié)QI0 22變頻器頻率調(diào)節(jié) QI1 33變頻器頻率調(diào)節(jié) QI2 44變頻器頻率調(diào)節(jié) QI3在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置中，圖中上位機采用兩臺研華工控機IPC610，構(gòu)成雙機冗余系統(tǒng)，每臺工控機配置一塊西門子CP5611MPI多點接口通訊卡，通過MPI接口與下位機S7300進行通訊。以上的配置都留有余量，為以后的系統(tǒng)擴展提供方便。其開關(guān)輸入端口的分配如表55所示。二、PLC的I/O分配表PLC輸入、輸出點數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和所需控制的現(xiàn)場設(shè)備數(shù)量加以確定。(5)通訊處理器(CP340)：西門子公司實現(xiàn)點到點串口通信的低成本解決方案口：RS232C(V24)；20mA(TTY)；RS422/485()。每個信號模塊都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過程信號可方便地連在信號模塊的前連接器上。如果用戶的自控系統(tǒng)任務(wù)需要多于8個信號模塊或通信處理器時，可通過IM360擴展1個機架，最長1米，每個機架上可以插入8個模塊，電源也是由此擴展提供。(2)中央處理單元(CPU3152DP)：集成128KRAM，用MMC存儲卡最大可擴展到8MB；對二進制何浮點運算具有較高的處理性能；可用于大規(guī)模的I/O配置；集成有PROFIBUSDP接口；CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的主要任務(wù)外，還為S7300背板總線提供5V直流電源，并通過MPI多點接口與其他中央處理器或編程裝置通信。具體配置如圖54所示: 圖54 配置圖PSCPU IMDI（1）DI（2）DO（1）DO（2）AI AO6ES7 3071KA000AA06ES7 3153AF000AB06ES7 3603AA010AA06ES7 3211BL000AA06ES7 3211BL000AA06ES7 3221HH010AA06ES7 3221HH010AA06ES7 3317KF020AB06ES7 3325HD010AB0S7 300系列可編程控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，各個單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。圖52 控制系統(tǒng)的控制回路 PLC的選型一、PLC系統(tǒng)配置根據(jù)系統(tǒng)控制要求，統(tǒng)計出本系統(tǒng)對主PLC的I/O總能力要求為:開關(guān)量輸入64點，開關(guān)量輸出32點，模擬量輸入8通道。使電動機停止時，按下按鈕SB2，接觸器線圈失電，主觸頭KM1打開，電動機停止。當變頻器故障輸出時，開始報警HA1鈴響，報警指示燈亮。手動控制時，首先扳動轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1,使電動機啟動時，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1吸合并自保，電動機啟動,運行指示燈HL1亮。其控制電路圖如圖52所示。系統(tǒng)要實現(xiàn)手動自動、欠壓、過壓保護，電機的故障指示，變頻器的故障指示以及報警輸出，模擬量的輸入、輸出模塊。為了保護PLC設(shè)備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼電器去控制電機動作。在控制電路的設(shè)計中，首先要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。變頻器主電路電源輸入端子(R, S, T)經(jīng)過隔離開關(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機上，如圖51所示。3號變頻器控制一臺循環(huán)泵，4號變頻器控制一臺循環(huán)泵，功率都為75KW，一臺作為備用，均采用變頻工作方式。變頻器輸入電源前面接入一個自動空氣開關(guān)，來實現(xiàn)電機、變頻器的過流過載保護接通，雖然變頻器本身就有欠壓、過壓，過流、過載等保護功能，但是對于有工頻運行的水泵電動機，還需要在工頻電源下面接入相應(yīng)的熱繼電器，來實現(xiàn)電機的過流過載保護?？刂乒駜?nèi)配置各種型號大小的斷路器、接觸器(施耐德)、繼電器等低壓電器設(shè)備，以完成電機的啟、?？刂啤?(4)變頻控制室包括電源控制柜、鍋爐變頻控制柜、循環(huán)泵變頻控制柜。(3)儀表設(shè)備為了提高儀表的抗干擾能力，選用DDZIII型儀表，儀表輸出為420mA電流，保證系統(tǒng)的可靠性。模塊化，無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實現(xiàn)分布，易于用戶掌握等特點使得S7300成為各種從小規(guī)模到中等控制要求控制任務(wù)的方便又經(jīng)濟的解決方案。使用力控用戶可以方便、快速地構(gòu)造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。(1)主機系統(tǒng)采用兩臺工業(yè)控制計算機，其中一臺為主控機，另一臺為輔控機，分別安裝于主控室和輔控室，構(gòu)成雙機冗余系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)主要包括鍋爐的出水溫度、出水壓力、鍋筒壓力、爐膛溫度、爐膛壓力以及總出水溫度、總出水壓力、總回水壓力等。另一方面運用RS485總線與各變頻器進行通信，分別對鼓、引風(fēng)機、爐排電機、循環(huán)泵和補水泵等進行啟?？刂坪碗姍C的轉(zhuǎn)速設(shè)定，一旦電機啟動完畢，即使PLC與上位機通訊故障，系統(tǒng)仍能正常運行。在需要的時候，可以在計算機顯示器上顯示，或由打印機打印出來。操作人員也隨時可以通過計算機，了解現(xiàn)場每臺鍋爐的運行狀況，并對風(fēng)機、水泵等電機進行啟?？刂坪蛥?shù)設(shè)定。本系統(tǒng)采用集中控制，分為三層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4l所示:主控機西門子S7300系列可編程序控制器輔控機變頻器變頻器變頻器電氣控制回路電氣控制回路電氣控制回路傳感器與變送器傳感器與變頻器傳感器與變頻器1引風(fēng)機2鼓風(fēng)機3 、4循環(huán)泵圖41 鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖管理層: 系統(tǒng)采用兩臺工控機作為上位機，其中一臺作為主控機，另一臺為輔控機，構(gòu)成雙機冗余系統(tǒng)。上位機采用高可靠性的工業(yè)控制計算機，通過監(jiān)控軟件完成人機界面及故障報警功能，下位機采用西門子公司S7300可編程控制器，實現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)和管網(wǎng)系統(tǒng)的自動控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。鍋爐供暖系統(tǒng)中的風(fēng)機和水泵通過變頻器來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，通過工控機和可編程控制器對鍋爐系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電機、循環(huán)水泵實現(xiàn)控制。(3)監(jiān)控設(shè)計根據(jù)用戶需求，人機界面及故障報警功能，計算機還可以產(chǎn)生相應(yīng)的各種參數(shù)報表，供隨時查詢和打印參數(shù)變化實時趨勢圖和歷史趨勢圖、報警記錄和數(shù)據(jù)記錄報表等。工作泵出現(xiàn)故障后自動切換到備用泵。根據(jù)設(shè)計要求，系統(tǒng)具有以下功能：(1)手動/自動控制電動機起?？刂埔缶哂凶詣雍褪謩觾煞N功能。根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定爐膛負壓，并測量爐膛負壓，運行PID算法控制爐膛負壓保持在一定的范圍內(nèi)，從而調(diào)節(jié)引風(fēng)量，確定引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速。負壓過大，爐膛的漏風(fēng)量增大，增加引風(fēng)機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。爐膛負壓的變化，反映了引風(fēng)量與鼓風(fēng)量的不相適應(yīng)。開始運行時，可根據(jù)經(jīng)驗設(shè)定風(fēng)煤比，使耗煤量與鼓風(fēng)量成比例關(guān)系，同時根據(jù)出水溫度的變化對鼓風(fēng)量進行前饋控制，然后通過測量煙氣含氧量，運用偏差控制調(diào)節(jié)風(fēng)煤比，使燃煤充分燃燒。(2)保證鍋爐燃燒過程的經(jīng)濟性。同時測量系統(tǒng)的回水溫度和爐膛溫度，若回水溫度過低則適當加大給煤量，反之則適當減少給煤量。燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)主要有三點:(1)穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，始終保持在設(shè)定值附近。當鍋爐的負荷變化時，所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化，而當改變?nèi)我徽{(diào)節(jié)量時，也會影響到其他被調(diào)量。其控制采用前述改進PID控制算法與參數(shù)整定方法。PID控制在偏差控制的基礎(chǔ)上對出水壓力進行微調(diào)，其原理如圖33所示。循環(huán)流量控制同樣采用偏差控制和PID控制相結(jié)合的控制方式。在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和管道，積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。(3)若使用比例積分調(diào)節(jié)器(PI控制器)消除了靜差，但動態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成完整的PID控制器。整定時首先置積分時間T,為一較大值并將經(jīng)第夕步整定得到的比例系數(shù)，略為減小()，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。如果系統(tǒng)沒有消除靜差或靜差己小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)曲線已屬滿意，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。(1)首先整定比例卻分。增大微分時間常數(shù)有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應(yīng)。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變差。經(jīng)驗湊試法整定P舊參數(shù)PID控制器參數(shù)整定主要整定比例系數(shù)K,、積分時間界和微分時間幾等參數(shù)。例如出水溫度的控制，可以選定為5℃或10℃等，依據(jù)控制精度要求而定。亦即：當時，采用PD控制:當時，采用PID控制。為克服這個缺點，可采用積分分離的方法，即偏差較大時，取消積分作用。在鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)中，為避免風(fēng)機和爐排轉(zhuǎn)