【正文】 2 The frequency conversion velocity modulation system of the air blower based on PLC Abstract In the current global economic developing process,there are two remarkable interweave mutually master line: energy and environment. The energy intense does not only have restricted the quite many developing country economic growths, but also has brought the quite major problem for many developed the energy conservation has the very big significance to the industrial production. The frequency conversion velocity modulation system will have the very giant market demand in our country. Regarding saving the energy and raising the economic efficiency, the frequency changer to the air blower, the water pump and the oil pump carrying on the speed control, realizing to the amount of wind and the current capacity adjustment have the important meaning. Moreover, paring with the relay and the monolithic integrated circuit control,the conformity of the PLC through it control the entire industrial system,which has realized the control request well, enhances the systems control accuracy and the reliability. Keywords:PLC,Frequency changer,Frequency conversion velocity modulation system ,Air blower 3 目 錄 1 引言 ....................................... 4 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) ................................ 5 工業(yè)鍋爐燃燒過程的變頻調(diào)速系統(tǒng) .............................................................. 5 系統(tǒng)的工作原理 ..................................................................................... 7 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速的要求 .......................................................................................... 7 鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性 ................................................................................ 8 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速方式 .................................................................................... 8 鼓風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速 .................................................................................... 9 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ............................... 10 變頻器的選型 ................................................................................................ 10 變頻調(diào)速的基本原理 .......................................................................... 10 調(diào)速控制風(fēng)量的節(jié)能原理 .................................................................. 12 變頻調(diào)速控制的優(yōu)點(diǎn) .......................................................................... 13 變頻器選型原則 ................................................................................... 14 變頻器的接線 ....................................................................................... 15 PLC 的選型 .................................................................................................... 18 PLC 和變頻器對(duì)系統(tǒng)的控制原理 ................................................................ 18 I/O 口的分配 .................................................................................................. 19 外部接線 ......................................................................................................... 20 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................... 20 梯 形圖程序 ..................................................................................................... 20 程序說明 ......................................................................................................... 21 5 變頻器的抗干擾 .............................. 21 ５ .１變頻器的抗干擾措施 ................................................................................. 22 6 結(jié)束語(yǔ) ..................................... 23 致謝 ........................................ 23 參考文獻(xiàn) .................................... 24 4 1 引言 當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，有兩條顯 著的相互交織的主線：能源和環(huán)境。能源集中的地方也往往成為全世界所關(guān)注的熱點(diǎn)地區(qū)。全球變暖、酸雨等一系列環(huán)境災(zāi)難都與能源的開發(fā)與利用有關(guān)。在高速增長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，中國(guó)能源工業(yè)面臨經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)與環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。 90 年代中國(guó)高耗能 產(chǎn)品的耗能量一般比發(fā)達(dá)國(guó)家高12%55%左右， 90%以上的能源在開采、加工轉(zhuǎn)換、儲(chǔ)運(yùn)和終端利用過程中損失和浪費(fèi)。 1995 年，中國(guó)火電廠煤耗為 412 克標(biāo)準(zhǔn)煤 /kWh，是國(guó)際先進(jìn)水平的 倍。作為能源消耗大戶之一的電機(jī)在節(jié)能方面是大有潛力可挖 的。我國(guó)各類在用電機(jī)中， 80%以上為 以下的中小型異步電動(dòng)機(jī)。因此，在國(guó)家十五計(jì)劃中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面的投入將高達(dá) 500 億元左右，所以變頻調(diào)速系統(tǒng)在我國(guó)將有非常巨大的市場(chǎng)需求。因此，為了加快國(guó)內(nèi)變頻調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展，就需要對(duì)國(guó)際變頻調(diào)速技術(shù)的 發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需求有一個(gè)全面的了解。變頻器的最主要特點(diǎn)是具有良好的控制性能和高效率的驅(qū)動(dòng)性能。應(yīng)用變頻器技術(shù)不但可以提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，而目可以節(jié)約大量電能。 5 2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 工業(yè)鍋爐燃燒過程的變頻調(diào)速系統(tǒng) 工業(yè)鍋爐根據(jù)采用燃料不同，通常可分為燃煤、燃油和燃?xì)馊N。對(duì)工業(yè)鍋爐燃燒過程實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速主要是通過變頻器調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量、引風(fēng)機(jī)的引風(fēng)量和燃燒進(jìn)給量。 （ 1）燃煤蒸汽鍋爐燃燒過程。我們以燃燒過程控制為例來介紹變頻器的應(yīng)用。圖1是蒸汽鍋爐燃燒控制過程系統(tǒng)的原理圖。對(duì)于燃煤鍋爐來講，由于煤的燃燒需要一定的空氣量，所以要保持鍋爐的最佳燃燒過程，就必須使給煤量和送風(fēng)量保持一定的比例。 PT PIC2 和變頻器 2組成引風(fēng)機(jī)控制回路。負(fù)壓太大，爐膛漏風(fēng)量增大，增加了引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失。 PT、 PIC、 PT PIC FT FIC3 和變頻器 3 組成了給煤量控制回路。如果媒的進(jìn)給量改變，在保持最佳燃燒工況的情況下，蒸汽的生產(chǎn)量也會(huì)相 應(yīng)改變，所以通過變頻器 3調(diào)節(jié)給煤機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以調(diào)節(jié) 煤的進(jìn)給量，從而控制蒸汽生產(chǎn)的目的。同時(shí)，給煤量調(diào)節(jié)器將負(fù)載變化的信號(hào)輸入給送風(fēng)量調(diào)節(jié)器，以保持適當(dāng)?shù)娘L(fēng)煤比例。以保證正確的風(fēng)煤比例和適當(dāng)?shù)臓t膛負(fù)壓。引風(fēng)機(jī)負(fù)壓調(diào)節(jié)器也接受爐膛負(fù)壓信號(hào)，作為靜態(tài)時(shí)對(duì)爐膛負(fù)壓的校正作用。 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速的要求 風(fēng)機(jī)作為 鍋爐 用量最大的通用耗電設(shè)備，其能耗對(duì)生產(chǎn)成本影響很大。但傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式諸如改變風(fēng)門開度等 , 8 達(dá)不到最佳效果。 鼓風(fēng)機(jī)的負(fù)載特性 風(fēng)機(jī)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速有關(guān) ,基本上與速度的平方成正比 ,即 MH=KH? nH2 式中 : KH 為比例常數(shù)； nH為風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速； MH 為風(fēng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩。風(fēng)機(jī)的重要特性曲線是 HQ曲線。 由流體力學(xué)可知，當(dāng)風(fēng)機(jī)的速度由額定轉(zhuǎn)速度 nH e 變化到 nH 后，風(fēng)量 Q，風(fēng)壓 H及軸功率 PH 的變化規(guī)律為： Q=Qe? (nH? nHe)=K1n， K1=Qe/nHe； H=He? (nH? nHe)2 =K2n， K2=He/nHe2 ； PH=PHe? (nH*nHe)3 =K3n， K3=PHe/nHe3 。由 Q， H 和 PH 的表達(dá)式可見：風(fēng)量與速度成正比；風(fēng)壓與速度平方成正比；軸功率與速度立方成正比。風(fēng)機(jī)的 HQ 曲線與管網(wǎng)阻力曲線相交點(diǎn)稱為工作點(diǎn) M（圖 1 中 ,M1 及 M1′為同一風(fēng)機(jī)在兩種不同速度下的 HQ 曲線與 R1風(fēng)阻特性曲線相交的工作點(diǎn) ,M2及 M′ 2為與 R2風(fēng)阻曲線相交的工作點(diǎn)） .[2] 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)速方式 鼓風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)的基本原理是通過改變風(fēng)機(jī)本身的特性曲線 ,或者外部的管網(wǎng)阻 9 力曲線 ,或者同時(shí)改變二者 ,得到所需的工況。 （ 1） 鼓風(fēng)機(jī)恒速的調(diào)節(jié) 改變鼓風(fēng)