【正文】 ..................................................................................... 8 PLC 控制系統(tǒng)框圖 ............................................................................................... 8 系統(tǒng)程序總流程圖 ................................................................................................ 8 系統(tǒng)各個子程序設(shè)計 ............................................................................................ 8 系統(tǒng)整體的啟動 /停止子程序 .................................................................... 8 鼓風(fēng)機、爐排、引風(fēng)機控制子程序 .......................................................... 9 循環(huán)泵控制子程序 .................................................................................... 10 補水泵控制子程序 .................................................................................... 12 模擬量輸入子程序 .................................................................................... 12 通信處理子程序 ........................................................................................ 13 PLC 梯形圖設(shè)計 ................................................................................................. 14 本章小結(jié) .............................................................................................................. 14 5. 變頻器的選擇 ........................................ 15 變頻器頻率范圍的設(shè)定 ...................................................................................... 15 變頻器及其型號 .................................................................................................. 15 本章小結(jié) .............................................................................................................. 16 6. 傳感器的選擇 ........................................ 17 溫度傳感器的選型 .............................................................................................. 17 壓力傳感器的選型 .............................................................................................. 17 液位傳感器的選型 .............................................................................................. 17 本章小結(jié) .............................................................................................................. 17 結(jié)論 ...................................................... 18 參考文獻 .................................................. 19 致謝 ...................................................... 20 附錄 ...................................................... 21 供暖鍋爐變頻控制系統(tǒng) 1 1. 緒論 鍋爐系統(tǒng)研究背景 鍋爐是消耗能源、產(chǎn)生大氣污染、事關(guān)生產(chǎn)與生活和安全 的重要設(shè)備，它在國民經(jīng)濟整個能源消耗中占有相當大的比重。據(jù)統(tǒng)計，我國目前擁有工業(yè)鍋爐 50 萬臺，每年消耗的燃煤占全國原煤產(chǎn)量的三分之一，約 4億噸。隨著城市 建設(shè)的迅速發(fā)展，我國北方地區(qū)冬季城市集中供暖成為城市現(xiàn)代化必然采取的步驟。在供暖系統(tǒng)中，鍋爐房供暖所占比例很大，據(jù)對我國北方地區(qū) 29 個大中城市近 億平方米的供暖調(diào)查，鍋爐供暖占 84%，熱力供暖占 12%，其他供暖占 4%。 國內(nèi)鍋爐系統(tǒng)現(xiàn)狀 當前，節(jié)能與環(huán)保己成為人類社會面臨的兩大課題。自 20 世紀 90 年代以來，隨著超大型可編程控制器的出現(xiàn)和模糊控制、自適應(yīng)控制等智能控制算法的發(fā)展以及智能控制器的應(yīng)用，鍋爐控制水平大大提高，己實現(xiàn)優(yōu)化控制 。國內(nèi)研究鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等。 目前在北方城市 ， 供暖主要以燃煤 、 燃油和燃氣鍋爐為主要手段 ， 為減少廢氣排放對大氣環(huán)境造成嚴重污染 ， 發(fā)展趨勢是以單位分散性供暖改為以城市統(tǒng)一規(guī)劃分區(qū)域集中供暖 。 而供暖鍋爐控制技術(shù)很多仍采用繼電接觸器控制系統(tǒng) ， 這種控制系統(tǒng)存在著很多的缺點 ， 如：體積大、機械觸點多、接線復(fù)雜、可靠性低、排除故障困難 、日常維護費用高 等 ， 同時鍋爐供暖系統(tǒng)的循環(huán)和補水水泵 控制采用傳統(tǒng)的開環(huán)控制方式 ， 這種運行方式存在以下缺點：室內(nèi)供暖溫度在上、下限之間波動 ， 不能保證恒溫供暖 ， 影響供暖質(zhì)量；循環(huán)水泵的拖動電機是恒速電動機 ， 不能隨室內(nèi)溫度變化而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速 ， 嚴重地浪費 電能。 該系統(tǒng)操作簡單、自動化程度高、環(huán)境污染少、低能耗、供暖質(zhì)量高和日常維護費用低， 可大大節(jié)約能源，促進環(huán)保，提高生產(chǎn)自動化水平，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。 考慮到節(jié)能的問題，需要根據(jù)實際運行狀況去通過變頻器去調(diào)整相應(yīng)電機的轉(zhuǎn)速，對于每臺鍋爐的爐排電機、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機分別配備變頻器， A 組循環(huán)泵系統(tǒng)，配置一臺變頻器，其中一臺通過變頻器啟動，根據(jù)負荷的變化切換到工頻運行，變頻器啟動另外一臺循環(huán)泵，其處于變頻運行狀態(tài)；對于 B 組循環(huán)泵系統(tǒng)， 配置兩臺變頻器，采用 “一拖 四 ”的拖動模式，即用一臺變頻器拖動 4 臺循環(huán)泵，另外一臺 變頻器作為備用。 通過傳感器元件檢測相應(yīng)運行參數(shù)，經(jīng)過PLC 智能轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再經(jīng)過 PLC 的計算得到實際數(shù)值，送入 PLC 的 PID 調(diào)節(jié)器，通過和設(shè)定參數(shù)比較運算后，將輸出控制信號傳送給變頻器，實現(xiàn)電機根據(jù)實際情況調(diào)速。報警信號均為聲光形式 。在手動方式下 ， 電動調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，循環(huán)水泵通過開關(guān)進行控自來水 循環(huán)泵 鼓風(fēng)機 鍋 爐 用 戶 補水泵 爐 排 引風(fēng)機 補水箱 回 水 供暖鍋爐變頻控制系統(tǒng) 4 制 ， 不受出回水溫差的影響，補水泵、爐排電機、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機均通過開關(guān)進行控制。室外溫度傳感器采集溫度信號，送入 PLC并與設(shè)定的溫度范圍相比，決定是否需要開啟鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、爐排電機，點火開始供暖。把所得鍋爐實際總管道出回水溫差數(shù)值及分管道出水溫度值送入 PLC內(nèi)置的 PID調(diào)節(jié)器 ， 經(jīng) PID運算與 給定目標溫差、出水溫度和室內(nèi)溫度參數(shù)進行比較運算后 ， 輸出控制信號送給變頻器，由變頻器控制循環(huán)泵的臺數(shù)和轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)供暖系統(tǒng)管網(wǎng)中的熱水流速 ， 使室內(nèi)采暖溫度保持在給定溫度內(nèi)；由變頻器控制鼓風(fēng)機、爐排電機和引風(fēng)機的轉(zhuǎn)速，使每臺鍋爐均處于相對的穩(wěn)定狀態(tài)，出水溫度保持在一定的范圍內(nèi)。當單個鍋爐的出水溫度低于設(shè)定值時，經(jīng)過 PLC內(nèi)部的 PID調(diào)節(jié)器運算整定后，發(fā)出相應(yīng)的控制信號，傳輸給變頻器增大鼓風(fēng)機和爐排電機的控制頻率，提高電機的轉(zhuǎn)速，以便加大鼓風(fēng)量和送煤量，使出水溫度盡快增大到設(shè)定值；當單個鍋爐的出水溫度高于設(shè)定值時，經(jīng)過 PLC內(nèi)部的 PID調(diào)節(jié)器運算整定后，發(fā)出相應(yīng)的控制信號，傳輸給變頻器減小鼓風(fēng)機和爐排電機的控制頻率，降低電機的轉(zhuǎn)速，以便減小鼓風(fēng)量和送煤量，使出水溫度盡快減小到設(shè)定值。 PLC控制了電機的起停、變頻與工頻的切換等 ， 使系統(tǒng)管網(wǎng)的工作壓力始終穩(wěn)定 ， 進而達到恒壓供水的目的。 整個鍋爐系統(tǒng)的電氣原理圖見附錄 1。 AB 兩組循環(huán)泵系統(tǒng)各配置一臺變頻器，其中 A 組一臺變頻器拖動一臺循環(huán)泵， B 組一臺變頻器拖動兩臺循環(huán)泵。 在循環(huán)系統(tǒng)中，鍋爐出水溫度和回水溫度的差稱為鍋 爐溫差升高，表明鍋爐產(chǎn)生的熱量增多，需要循環(huán)泵將熱量及時送給供暖負荷；鍋爐溫差降低 ， 表明鍋爐燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量減少 ， 循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速也應(yīng)隨之減小 ， 以避免能源浪費 。 循環(huán)泵轉(zhuǎn)速增減 ， 隨鍋爐燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的溫差而動態(tài)閉環(huán)調(diào)節(jié)，從而使室內(nèi)保持給定供暖溫度。 補水泵系統(tǒng) 本設(shè)計中， AB 兩組鍋爐系統(tǒng)各有兩臺補水泵，其中 1補水泵用于正常運行， 2補水泵用于備用，由于每組鍋爐系統(tǒng)的鍋爐罐體均為連通結(jié)構(gòu)，因此可通過向其中一個罐體補水，即可實現(xiàn)每個罐體同時補水，需補水罐體設(shè)有 4 個水位限值，分別為上上限值、上限值、下限值、下下限值。當上升的液體侵入棱鏡時，光被折射到液體中，只有少許或無光到達接受器。用此方法來檢測水位 ， 當水位到達下限值，自動開啟 1補水泵，當水位到達下下限值，報警系統(tǒng)開啟， 2補水泵開始工作，兩臺補水泵都故障時整個系統(tǒng)斷電，系統(tǒng)停止工作。到達相應(yīng)水位所產(chǎn)生的電信號，傳送給 PLC，經(jīng) PLC 計算分析后，產(chǎn)生控制信號，實現(xiàn)補水泵電機的停止，啟動以及整個補水泵系統(tǒng)的通斷電。在加大爐排電機和鼓風(fēng)機頻率的同時，還需要考慮相應(yīng)的風(fēng)煤比，因為只有在保持一定比例的風(fēng)煤比情況下，才能使燃料充分的燃燒，保證了鍋爐內(nèi)部處在最佳的燃燒狀態(tài)，因此爐排電機和鼓風(fēng)機的頻率應(yīng)按提前設(shè)定好的比例增大或者減小。爐膛負壓的變