基于PLC的水暖鍋爐控制系統(tǒng)改造設(shè)計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 摘要 本文設(shè)計了一套基于 控制系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、鼓風(fēng)機(jī)和水泵電機(jī)、傳感器等構(gòu)成。系統(tǒng)通過變頻器控制電動機(jī)的啟動、運(yùn)行和調(diào)速。 該設(shè)計以西門子 方面通過操作臺與 收管理者的控制命令。另一方面與各變頻器進(jìn)行通信，分別對鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵等進(jìn)行啟停控制和電機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定， 操作人員也隨時可以通過操作臺，了解現(xiàn) 場每臺鍋爐的運(yùn)行狀況，對風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)進(jìn)行啟?？刂?。 關(guān)鍵詞 ：鍋爐控制，變頻器， 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 of LC n a LC is is up LC,It by of is 7as on it to On it to as at at of of to to at 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 目 錄 1 緒論 . 1 2 供暖鍋爐改造設(shè)計思路 . 1 暖鍋爐改造設(shè)計要求 . 1 爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) . 2 體方案選擇 . 2 3 變頻調(diào)速在供暖鍋爐控制中的應(yīng)用 . 3 頻調(diào)速基本原理 . 3 頻調(diào)速在供暖鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用 . 4 4 鍋爐控制系統(tǒng)總體設(shè)計 . 4 統(tǒng)功能分析 . 4 體設(shè)計思路 . 5 統(tǒng)結(jié)構(gòu) . 5 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計 . 6 編程控制器 選型 . 6 置 . 6 ， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 1 緒論 鍋 爐是供熱設(shè)備中最普遍的動力設(shè)備之一，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉(zhuǎn)化成熱能，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設(shè)備。目前，大多數(shù)鍋爐都是人工控制的，或簡單的儀表單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，燃料浪費(fèi)很大。鍋爐作為一個設(shè)備總體，有許多被控制量與控制量，許多參數(shù)之間明顯地存在著復(fù)雜的關(guān)系。對于鍋爐這個復(fù)雜的系統(tǒng)，由于其內(nèi)部能量轉(zhuǎn)換機(jī)理過于復(fù)雜，采用常規(guī)的方式進(jìn)行控制，難以達(dá)到理想的控制效果，因此，必須采用智能控制方式控制，才能獲得最佳控制效果。 可編程邏輯控制器 (能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng) ,又具有擴(kuò)展各種輸入輸 出模塊 ,如 A/電偶熱電阻模塊 ,構(gòu)成多功能控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代 能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定 。 在傳統(tǒng)工業(yè)的現(xiàn)代化改造中發(fā)揮著越來越重要的作用。 供暖鍋爐 ， 是連接用戶極為重要的 功能性 環(huán)節(jié)， 不僅 其工作 的 安全性、可靠性直接影響 到等前級產(chǎn)熱設(shè)備 的安全性 及 供熱質(zhì)量 ，提高其工作效能，還具有十分重大的節(jié)能意義。 目前 供暖鍋爐 大都采用人工監(jiān)控，一方面浪費(fèi)人力；另一方面在出現(xiàn)事故隱患時 ， 操作人員難以 及時 發(fā)現(xiàn)， 很容 易造成 運(yùn)行中 設(shè)備 的 事故。 該設(shè)計 對整個鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測、報警、控制以保證鍋爐正常、可 靠地運(yùn)行，除此以外為保證鍋爐運(yùn)行的安全，在進(jìn)行微機(jī)系統(tǒng)設(shè)計時，對鍋爐水 位、鍋爐壓力等重要參數(shù)應(yīng)設(shè)置常規(guī)儀表及報警裝置，這是必不可少的，以免鍋爐發(fā)生重大事故。 系統(tǒng) 由 可編程邏輯控制器 ( 變頻器組成，能完成對給水、鼓風(fēng)等進(jìn)行自動控制，使鍋爐的水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證鍋爐的安全運(yùn)行，達(dá)到降低能耗、提高供氣質(zhì)量的目的，同時對運(yùn)行參數(shù)如壓力、溫度等進(jìn)行顯示，還可對水位、壓力、爐溫等 參數(shù) 越限 時 報警，發(fā)出聲光信號。 由于 電保護(hù)、自診斷等功能，所以抗干擾能力強(qiáng)，能置于 環(huán)境惡劣的工業(yè)現(xiàn)場中，故障率低。 于通信和聯(lián)網(wǎng)，用于水暖鍋爐控制能提高性能價格比，如果從長遠(yuǎn)觀點看，其壽命長，故障率低，易于維修， 所以 選用 1。 2 供暖鍋爐 改造 設(shè) 計 思 路 暖鍋爐 改造 設(shè)計要求 (1)(2)要確定 要的傳感器和變頻器的型號、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 (3)要有 (4)系統(tǒng)具有 手動 /自動轉(zhuǎn) 換、在線監(jiān)控及在現(xiàn)場調(diào)試、驅(qū)動電機(jī)過熱保護(hù) 爐 系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu) 鍋爐 控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、 補(bǔ)水箱 、 循環(huán)水泵 、補(bǔ)水泵 等部分組成。 補(bǔ)水箱內(nèi)的水由兩路提供。一路是來自 用戶網(wǎng) 通過熱交換形成的冷凝水。一路是來自自來水管的自來水。 當(dāng) 回水不足以維持供熱所需的水時。啟動補(bǔ)水泵，用補(bǔ)水箱內(nèi)的水， 加入到 鍋爐 。 圖 1 總體系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 圖 體 方案選擇 以往 供暖鍋爐系統(tǒng)中帶有循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等水泵類 的 設(shè)備， 通常是 根據(jù)不同的生產(chǎn)需求往往采用調(diào)整閥、回流 閥、截止閥等節(jié)流設(shè)備進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制。 這樣，不僅造成大量的能源浪費(fèi)，管路、閥門等密封性能的破壞，還加速了閥體的磨損，嚴(yán)重時損壞設(shè)備而影響生產(chǎn)。目前，風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備多數(shù)采用異步電動機(jī)直接驅(qū)動的方式運(yùn)行，存在啟動電流大、機(jī)械沖擊、電氣保護(hù)特性差等缺點。不僅影響設(shè)備使用壽命，而且當(dāng)負(fù)載出現(xiàn)機(jī)械故障時不能瞬間動作保護(hù)設(shè)備，時常出現(xiàn)泵損壞同時電機(jī)也被燒毀的現(xiàn)象。 對于如何 供暖鍋爐 的基本功能和它存在的缺陷等問題提出兩種改造方案 。 第一種就是 利用單片機(jī)進(jìn)行控制 中心的，但是由于單片機(jī)工作狀態(tài)的不穩(wěn)定性，抗 干擾能力比較差。所以不在此處選用。 第二種就是用可編程控制器 原來的繼電接觸式電控系統(tǒng)改造為 僅可以消除掉它原來存在的所有缺陷，而且增加了故障檢修功用 戶 回水 補(bǔ)水 箱 補(bǔ) 水泵 鼓風(fēng)機(jī) 循環(huán) 水泵 鍋 爐 自來水 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 能，可以在發(fā)生故障的部位進(jìn)行報警。 第二個方案用 可編程控制器 電接觸式電控系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，改造后可以減少強(qiáng)電元?dú)饧?shù)目，而且增加了一些故障自診斷功能。提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可靠性，安全性。使電氣控制系統(tǒng)的工作更加靈活，更容易維修，更能適應(yīng)經(jīng)常變動的工藝條件。因此我們選擇第二種方案。 3 變頻調(diào)速在供暖鍋爐控制中的應(yīng)用 頻調(diào)速基本原理 目前，隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為一項成熟的交流調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速器作為該技術(shù)的主要應(yīng)用產(chǎn)品經(jīng)過幾代技術(shù)更新，己日趨完善，能夠適應(yīng)較為惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，目能提供較為完善的控制功能，能滿足各種生產(chǎn)設(shè)備異步電動機(jī)調(diào)速的要求。變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成 正 比的關(guān)系 水泵多配用交流異步電機(jī)拖動，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低時，既可節(jié)約能量，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。由異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速公式 ： )1(60)1(0 (1) 式中， n 異步 電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 r/ 0n 異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 r/ p 電動機(jī)的磁極對數(shù) ； f 電源頻率，電動機(jī)定子電壓頻率 ； S 轉(zhuǎn)速差 ； %10000 n ) 由 公式可見改變電動機(jī)極對數(shù) P、改變轉(zhuǎn)速差 通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交 交電源變換技術(shù)，集電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。 實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓的電路有兩種 ： 交 交變頻器，交 。 上面是交 交變頻器 ，下面是 交 圖 2 變頻器種類 整流器 濾 波 逆變器 濾波 逆變器 直流 流 F 交流 流 流 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 (1)交 交變頻器 它是由三個環(huán)節(jié)組成 ： 可控硅整流電路，其作用是將電壓、定頻率的交流電路變?yōu)殡?壓 可調(diào)的直流電 ； 可控硅逆變電路，其作用是將整流電路輸出的直流電變換為頻率可調(diào)的交流電 ； 濾波環(huán)節(jié)，它在整流電路和逆變電路之間，一般是利用無電源電容或電抗器對整流后的電壓或電流進(jìn)行濾波。 (2)交 它是由兩組反并聯(lián)的整流電路組成，直接將電網(wǎng)的交流電通過變頻電路同時調(diào)節(jié)電壓和頻率，變成電壓和頻率可調(diào)的交流電輸出，交 少換流電路，減少損耗，效率高，波型好，但調(diào)速范圍小，控制線路復(fù)雜，功率因數(shù)低，目前較少采用 2。 3. 2 變 頻調(diào)速在供暖鍋爐系統(tǒng)中的應(yīng)用 由于變頻調(diào)速可以實現(xiàn)電機(jī)無級調(diào)速，具有異步電機(jī)調(diào)壓調(diào)速和串級調(diào)速無可比擬的優(yōu)越性，在鍋爐系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速在供熱鍋爐系統(tǒng)中主要應(yīng)用在風(fēng)機(jī)調(diào)速和水泵調(diào)速。 4 鍋爐控制系統(tǒng)總體設(shè)計 4. 1 系統(tǒng)功能分析 本文針對鍋爐 進(jìn)行 變頻改造，設(shè)計一套基于變頻調(diào)速技術(shù)的鍋爐系統(tǒng)。根據(jù)要求，并結(jié)合鍋爐控制的發(fā)展趨勢，本系統(tǒng)具備如下功能 ： (1)遠(yuǎn)程 /就地控制 系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程控制和就地控制兩種控制功能。通過操作臺和可編程控制器對鍋爐系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵實現(xiàn)遠(yuǎn) 程控制。同時，也可直接操作變頻控制柜，實現(xiàn)就地控制。 (2)單動 /聯(lián) 動模式 本系統(tǒng)工作在單動 /聯(lián)動兩種工作模式下。單動和聯(lián)動模式下均可實現(xiàn)遠(yuǎn)程 /就地控制和參數(shù)設(shè)定，但單動模式下，需人工根據(jù)氣候、負(fù)荷的變化設(shè)定鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵等電機(jī)的轉(zhuǎn)速，相當(dāng)于“開環(huán)控制” ； 聯(lián)動模式下，操作人員只需根據(jù)室內(nèi)溫度和室外溫度的變化設(shè)定鍋爐的出水溫度和爐膛負(fù)壓等參數(shù)，系統(tǒng)自動地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，減少了人工干預(yù)，提高了自動化水平。 (3)檢測功能 系統(tǒng)通過安裝在鍋爐現(xiàn)場的各類傳感器，可檢測出水溫度、回水溫度、出水流量、回水壓力 、出水壓力、 補(bǔ) 水流量、循環(huán) 水 泵壓力等參數(shù)，并可以將這些數(shù)據(jù)通過 變送器傳送 到可編程控制器處理，所有參數(shù)均可在 操作臺 顯示上顯示出來。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 (4)超溫超壓報警 按規(guī)定，鍋爐控制系統(tǒng)必須包含超溫超壓報警功能，當(dāng)系統(tǒng)中的溫度、壓力等信號超過上下限時，必須提示報警信息，對某些重要參數(shù)，還設(shè)置了報警聯(lián)動功能，即超限 時 停爐或停泵處理。 體設(shè)計思路 針對鍋爐房的現(xiàn)狀，本系統(tǒng)對鍋爐房的鼓風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵等設(shè)備進(jìn)行變頻改造。每臺鼓風(fēng)機(jī)配置一臺變頻器，共 2臺。對于 4臺循環(huán)泵， 給其中兩臺容量較大的電機(jī) 配置兩臺變頻器， 另外容 量較小的電機(jī)不配備變頻器， 作為備用。對于 4臺補(bǔ)水泵，也配置兩臺變頻器， 給其中兩臺容量較大的電機(jī) 配置兩臺變頻器， 另外容量較小的電機(jī)不配備變頻器。 所有變頻器均安裝在變頻控制柜內(nèi)，置于變頻控制室，操作變頻控制柜的面板，可實現(xiàn)就地控制。 7過 1/觸器和繼電器等開關(guān)設(shè)備，以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。如果 直接在 控制柜上 通過控制面板進(jìn)行啟 /?？刂疲械氖謩涌刂撇糠?(操作臺部分 )均予保留，一旦變頻控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可自動或手動轉(zhuǎn)為原有的 手動方式控制，從而可避免造成供暖中斷，切實保證供暖正常。 統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)屬于熱水鍋爐供暖系統(tǒng)，主要通過熱水循環(huán)給用戶供暖，一般分為燃燒控制系統(tǒng)、循環(huán)泵控制系統(tǒng)和補(bǔ)水泵控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用集中控制，分為 三部分 ，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 3所示 。 圖 3 系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 西門子 列可編程控制器 電氣控制回路 （帶變頻器） 電氣控制回路（帶變頻器） 電氣控制回路（帶變頻器） 1#風(fēng)機(jī) 1#環(huán)泵 1#水泵 鍋爐本體 傳感器與變送器 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 5 系統(tǒng)硬件設(shè)計 編程控制器 由于 供暖鍋爐 自動控制系統(tǒng)控制設(shè)備相對較少，因此 7格低廉，具有較高的性能 /價格比，廣泛適用于一些小型控制系統(tǒng)。 擴(kuò)展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點 。 根據(jù)控制系統(tǒng)實際所需端子數(shù)目，考慮 以后新設(shè)備的介入或設(shè)備調(diào)整留有余地，因此選用的 開關(guān)量輸出 ( 10點，輸出形式為 開關(guān)量輸入為 14點，輸入形式為 +24于實際的開關(guān)量輸出有 26點，所以需要擴(kuò)展，擴(kuò)展模塊選擇的是 1個 模塊有 16個開關(guān)量輸出點，輸出形式為 開關(guān)量輸入為 16點，輸入形式為 +24 此外，為了方便的將管網(wǎng)壓力信號、電機(jī)頻率信號和同相比較信號傳輸給經(jīng)比較計算后轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的控制信號，選擇了 模塊有 4個模擬輸入 ( 1個模擬輸出 (號通道。輸入輸出信號接入端口時能夠自動完成了 A/準(zhǔn)輸入信號能夠轉(zhuǎn)換成一個字長 (16數(shù)字信號 ； 輸出信號接出端口時能夠自動完成 D/個字長 (16數(shù)字信號能夠轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號。 過 系統(tǒng) 1個 3個此 0個數(shù)字信號輸入， 26個數(shù)字信號輸出，以及 4個模擬輸入信號， 4個模擬輸出信號。輸入和輸出均有余量，可以滿足日后系統(tǒng)擴(kuò)充的要求 3。 表 1 規(guī)格 型號 系列 連接方法 工作電壓 輸入類型 輸出類型 程序容量 I/O 點 主控單元 子型 220V 4電器 12K 24 點 14I/10O 24N 數(shù)字量 擴(kuò)展單元 子型 244電器 32 點 16I/16O N 模擬量 擴(kuò)展單元 子型 24 5 點 4I/1O N 出點 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 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。系統(tǒng)采用分組運(yùn)行的方式，把 l#水泵電機(jī) 和 2#水泵電機(jī) 組成第一組 ；把 3#水泵電機(jī) 和 4#水泵電機(jī) 組成第二組。 兩組采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行，自動控制系統(tǒng)可以根據(jù)運(yùn)行時間的長短來調(diào)整選擇不同的機(jī)組運(yùn)行。要求控制的現(xiàn)場設(shè)備有 兩 臺電機(jī)接觸器的動作，變頻器的控制端子，熱繼電器輸入及報警。 所示。 表 2 I/I 名稱 輸入 O 名稱 輸出 動 /自動 /停止選擇 #補(bǔ)水泵變頻運(yùn)行 水泵電機(jī)啟動按鈕 #補(bǔ)水泵工頻運(yùn)行 水泵電機(jī)停止按鈕 #補(bǔ)水泵運(yùn)行 動 /自動 /停止選擇 #補(bǔ)水泵變頻運(yùn)行 環(huán)水泵電機(jī)啟動按鈕 #補(bǔ)水泵工頻運(yùn)行 環(huán)水泵電機(jī)停止按鈕 #補(bǔ) 水泵運(yùn)行 動 /自動 /停止選擇 #循環(huán)水泵變頻運(yùn)行 風(fēng)機(jī)啟動按鈕 #循環(huán) 水 泵工頻運(yùn)行 風(fēng)機(jī)停止按鈕 #循環(huán)水泵運(yùn)行 水泵電機(jī)過載輸入 #循環(huán)水泵變頻運(yùn)行 環(huán)水泵電機(jī)過載輸入 #循環(huán) 水 泵工頻運(yùn)行 風(fēng)機(jī)電機(jī)過載輸入 #循環(huán)水泵運(yùn)行 #變頻器故障輸入 #鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行 #變頻器故障輸入 #鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行 #變頻器故障輸入 水泵電機(jī)過載指示 #變頻器故障輸入 環(huán)水泵電機(jī)過載指示 #變頻器故障輸入 風(fēng)機(jī)電機(jī)過載指示 #變頻器故障輸入 L 電鈴報警 循環(huán)水出口溫度 #變頻器啟動 /停止切換 循環(huán)水出口壓力 #變頻器啟動 /停止切換 補(bǔ)水出口溫度 #變頻器啟動 /停止切換 補(bǔ)水出口壓力 #變頻器啟動 /停止切換 #變頻器啟動 /停止切換 #變頻器啟動 /停止切換 循環(huán)水出口溫度 變頻器 頻率調(diào)節(jié) 輸入口 循環(huán)水出口壓力 (1)輸入端口 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 自動控制系統(tǒng) 停止 按鈕 ， 另外 入形式是熱繼電器的常 閉 觸點。 和變頻器故障輸入信號。 (2)輸出端口 別對應(yīng)變頻 /工 頻 兩個工作狀態(tài)， 以實現(xiàn)控制系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電 之間的隔離，保護(hù) 強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。 對于變頻器，需要一個中間繼電器來控制變頻器的通斷，來實現(xiàn)變頻器的運(yùn)行和停止 ； 此外，對于電動機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，報警指示輸出既需要 3個端口顯示哪一 部分 電機(jī)故障，也需要一個輸出端子進(jìn)行蜂鳴器報警輸出。 出點 自動控制系統(tǒng) 力信號是以標(biāo)準(zhǔn)電流信號 4 溫度 傳感器檢測的管網(wǎng) 溫度 信號 。變頻器反饋的電機(jī)頻率信號，電機(jī)頻率信號是 0 。 頻器配置 近 20年來，以功率晶體管 8位微處理器為控制核心的、按壓頻比 u/性能和品種上出現(xiàn)了巨大的技術(shù)進(jìn)步。 頻器輸入輸出接口 本系統(tǒng)選用的變頻器為 對本系統(tǒng)的應(yīng)用情況，可將變頻器端子上的信號分為 ： 1 輸入信號 ： (1)控制變頻器運(yùn)行的啟停信號 (2)變頻器的壓力反饋信號 接遠(yuǎn)傳壓力表的反饋信號。 (3)入。 2 輸出信號 ： (1)為數(shù)字量輸出口，變頻器內(nèi)部出現(xiàn)故障時，進(jìn)行指示。 (2)為數(shù)字量輸出口，變頻器運(yùn)行指示。 (3)為數(shù)字量輸出口，變頻器停止運(yùn)行指示。 (4)U、 V、 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 S T V W 24V 電機(jī) 變頻器內(nèi) 置 通訊：本變頻器完成與上位機(jī)的頻率、電流、電壓、壓力、故障狀況，給定等參數(shù)進(jìn) 行通訊，通過 整個變頻器端子示意圖如圖 4。 圖 4 變頻器接線圖 在 此 控制 系統(tǒng)中，整個信息的反饋是靠壓力變送器，在 變頻器和 靠硬件電器來聯(lián)接的，具體參數(shù)的聯(lián)系都是與上位機(jī)的通訊來實現(xiàn)的，選用的 頻器和 圖 5所示。 圖 5 變頻器接線 原理 圖 感器與變送器 這一部分是控制系統(tǒng)的底層，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、預(yù)處理和變送等工作。這些數(shù)據(jù)主要包括鍋爐的出水溫度、出水壓力、以及總出水溫度、總出水壓力、總回水壓力等。變送器將采集的溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號變頻器 力傳感器 變頻器內(nèi) 置 水泵電機(jī) 出口壓力 定值 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 并傳送給可編程控制器 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。 力 變送器工作原理 列壓力變送器采用了先進(jìn)的電子陶瓷技術(shù)、厚膜電子技術(shù)、 術(shù)和 號傳輸技術(shù) ， 測量元件內(nèi)無中介液體 ,是完全固體的。其工作原理是 ： 介質(zhì)壓力直接作用于陶瓷膜片 ,使測量膜片產(chǎn)生偏移。膜片位移產(chǎn)生的電容量 ,由與其直接連接的電子部件檢測、放大和轉(zhuǎn)換為 0 20C 的標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。 力變送器選型 壓力檢測元件采用 E+H 公司的 壓力變送器。 壓力變送器相對壓力的最大測量范圍為 0 40 最小測量范圍為 0 1 更換測量元件可以改變壓力測量范圍。 變送器由 壓電源供給 30壓 ,能夠準(zhǔn)確地將出水口的壓力信號線性地轉(zhuǎn)換成 4 20C 標(biāo)準(zhǔn)信號。 度傳感器選型 用 現(xiàn)多點溫度檢測 ， 這種測量方法需要溫度傳感器的精度高 ,體積小 ,測量電路簡單 ,而且能夠在 高 溫下工作。所以我們選用美國 司生產(chǎn)的數(shù)字輸出 度傳感器 其特性如下 ： 獨(dú)特的單線接口方式 ： 微處理器連接時僅需要一條口線就可以實現(xiàn)微處理器與 雙向通訊 在使用中不需要任何外圍元件 可用數(shù)據(jù)線供電 ,電壓范圍 ： +溫范圍 ： +125 通過編程可實現(xiàn) 9 12 位的數(shù)字讀數(shù)方式 ,分辨率可達(dá) 12 位精度的最大轉(zhuǎn)換時間為 750 用戶可自設(shè)定非易失性的報警上下限值 支持多點組網(wǎng)功能 ,多個 以并聯(lián)在唯一的三線上 ,實現(xiàn)多點測溫 負(fù)壓特性 ,電源極性接反時 ,溫度計不會因發(fā)熱而燒毀 ,但不能正常工作 每個 分配了一個獨(dú)一無二的 64 位序列碼 ,允許多個 工作在同一條一線總線上 ,從而減少了系統(tǒng)傳感器接口。 兩 種封裝模式 ： 3 腳和 8 腳封裝 ,其中 3 腳封裝比較常用 ,我們選用 3 腳 體積封裝。 用 溫度傳感器有許多優(yōu)點 ,但實際應(yīng)用的時候 ,由于 用的是 1線協(xié)議方式 ,即在一根數(shù)據(jù)線實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸 ,因此 ,對讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時序要求。 嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 單總線訪問 的一線工作協(xié)議流程 ： 初始化總線上所有器件 對 操作指令 發(fā)存儲器操作指令 數(shù)據(jù)處理。操作過程的工作時序包括初始化時序 ,讀時序和寫時序。 在接入系統(tǒng)之前 ,先用讀序列號的程序讀出每個 序列號 ,然后每個序列號分別對應(yīng)系統(tǒng)中的編號 1 n ,讀的時候把要讀的那個 讀完后再換另一個 , 同時記錄每個 序列號。系統(tǒng)運(yùn)行時 ,初始化完成后 ,匹配序列號 ,然后讀對應(yīng)傳感器的溫度值 ,讀完后 ,匹配下一個序列號 ,再讀對應(yīng)傳感器的溫度值 ,直到讀完總線上所有的傳感器 ,接著再讀下一輪。 通過兩種方式供電 ： 寄生電源方式和 外加電源工作方式。寄生電源方式不需外加電源 ,當(dāng)總線 (信號線 ) 為高時穩(wěn)定電源的提供是通過單線上的上拉電阻實現(xiàn) ,總線信號為低時則由其內(nèi)部的電容供電 ,在此種方式下 加電源工作方式需要外加電源正負(fù)極分別接引腳 本系統(tǒng)選用外加電源工作方式 ,采用此種方式能增強(qiáng) 保證工作的穩(wěn)定性。 我們采用外加電源的工作方式 ,在同一條總線上同時掛接 135個 以穩(wěn)定 ,準(zhǔn)確的測量溫度值。能夠滿足我們實際檢測的要求。在實際的工程應(yīng)用中 ,由于 放在水里測量 溫度 ,我們用圓柱狀的不銹鋼的傳感器外殼套在 對其進(jìn)行密封 ,以防止進(jìn)水短路 ,同時可以增加它的耐壓 ,耐腐蝕性能。當(dāng)某個 我們把好的 讀出其序列號 ,再換接到系統(tǒng)中。 以 18點溫度檢測系統(tǒng)見圖 6。 1 18成的多點溫度檢測系統(tǒng) 6 系統(tǒng)構(gòu)成 水泵控制系統(tǒng) 水泵系統(tǒng) 方案 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 圖 7 補(bǔ)水系統(tǒng)方 案圖 在硬件系統(tǒng)設(shè)計中，采用 2臺變頻器，其中 1#,3#水泵電機(jī)有變 頻 /工頻兩種工作狀態(tài)，每臺電機(jī)都通過兩個接觸器與工頻電源和變頻器輸出電源相聯(lián) ， 變頻器輸入電源前面接入一個空氣開關(guān)，來實現(xiàn)電機(jī)、變頻器的接通，空氣開關(guān)的容量依據(jù) 電 機(jī)的額定電流來確定。所有接觸器的選擇都要依據(jù)電動機(jī)的容量適當(dāng)選擇4。 在控制電路的設(shè)計中，首先要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問題。在整個控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、閥門接觸器的動作，都是按照 為了保護(hù) 是通過中間繼電器去控制電機(jī)或者閥門的動作。在 間引入中間繼電器，其目的是為了實現(xiàn)系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù)系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。 由于每臺電機(jī)的工作電流都在幾百安以上，為了顯示電機(jī)當(dāng)前的工作電流，必須在每臺電機(jī)三相輸入電源前面都接入兩個電流互感器，電流互感器和熱繼電器、兩個電流表連接，如圖 8所示。 圖 8是 電流互感器的接線圖 ，兩個電流表 一 個安裝在控制柜上，另一個安裝在 操作臺 上，可以方便地觀察 電機(jī)的三相工作電流，便于 工 作人員監(jiān)測電機(jī)的工作狀態(tài)， 同時熱繼電器可以實現(xiàn)對電動機(jī)的過熱保護(hù)。 報警部分 顯示部分 制器 水位傳感器 變頻器 電控部分 保護(hù)部分 補(bǔ)水 泵 壓力給定 至鍋爐 壓力變送器 M 補(bǔ)水箱 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 2 電流互感器的接線圖 補(bǔ)水泵 有 三 臺， 1#、 2#、 3#。 其中 1#和 3#補(bǔ)水泵 配有變頻器。當(dāng) 1#補(bǔ)水泵采用變頻控制啟動后仍不能滿足要求時，讓 1#補(bǔ)水泵 工作于工頻同時啟動 2#補(bǔ)水泵， 2#補(bǔ)水泵采用 工頻 控制。 以此類推啟動 3#。 1 # 補(bǔ) 水 泵F R 1P 1K M 1變 頻 器K M 2Q F 2 Q F 3K M 32 # 補(bǔ) 水 泵P 補(bǔ) 水 泵F R 3P 4K M 4變 頻 器K M 5Q F 5F R 2圖 9 補(bǔ)水 泵系統(tǒng)電氣 控制圖 變頻器主電路電源輸入端子 (R, S, T)經(jīng)過空氣開關(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(jī)上，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向預(yù)設(shè)定不一致時，需要調(diào)換輸出端子 (U, V, W)的任意兩相。特別是對于有變頻 /工頻兩種 狀態(tài)的電動機(jī)，一定要保證在工頻電源拖動和變頻輸出電源拖動兩種情況下電機(jī)旋向的一致性，否則在變頻 /工頻的切換過程中會產(chǎn)生很大的轉(zhuǎn)換電流，致使轉(zhuǎn)換無法成功 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 控制電路之中存在電路之間互鎖的問題，由于控制系統(tǒng)是實現(xiàn)分組的組內(nèi)自動循環(huán)，所以電路的自鎖包括組內(nèi)互鎖和組間互鎖。組內(nèi)互鎖是指同一組中電動機(jī)的互鎖，組間互鎖是指不同機(jī)組之間電動機(jī)的互鎖。在實現(xiàn)組內(nèi)互鎖的時候，嚴(yán)禁出現(xiàn)一臺電動機(jī)同時接在工頻電源和變頻電源的情況，同時要求變頻器始終只與一臺電動機(jī)相連，而且當(dāng)大容量電動機(jī)變頻工作的時候，小容量電動機(jī)要么是工頻工作運(yùn) 行，要么是停止工作。 所以在大容量電動機(jī)變頻工作的時候，要自動切斷小容量電動機(jī)的變頻控制電路?？刂齐娐返慕M間互鎖是通過輸入按鈕，控制 輸入端口來實現(xiàn)的，當(dāng)選擇一組機(jī)組運(yùn)行時，按下另一組起動按鈕則為無效操作。 控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機(jī)和閥門的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計，為了節(jié)省 輸出端口，在電路中可以采用 出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點的斷開和閉合來控制相應(yīng)電機(jī)和閥門的指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)和閥門的工作狀態(tài)。 環(huán)泵控制系統(tǒng) 循環(huán)泵 控制 系統(tǒng)有 4 臺循環(huán)泵，本系統(tǒng)配置兩 臺變頻器，另外一臺作為備用。每臺循環(huán)泵均通過變頻器啟動，并根據(jù)負(fù)荷的變化切換到工頻運(yùn)行，變頻器啟動下一臺循環(huán)泵，依次類推，最后其中一臺循環(huán)泵變頻運(yùn)行，其他工作循環(huán)泵工頻運(yùn)行，剩下循環(huán)泵處于停止?fàn)顟B(tài)作為備用。系統(tǒng)的電氣控制圖如圖 10 所示。 1 # 循 環(huán) 水 泵F R 5P 7K M 7變 頻 器K M 8Q F 8 Q F 9K M 92 # 循 環(huán) 水 泵P 循 環(huán) 水 泵F R 7P 1 0K M 1 0變 頻 器K M 1 1Q F 1 1 Q F 1 2K M 1 24 # 循 環(huán) 水 泵F R 8P 6圖 10 循環(huán) 泵系統(tǒng)電氣控制圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 風(fēng)機(jī) 控制系統(tǒng) 鼓風(fēng)機(jī) 控制系統(tǒng)包括 2 臺 鼓風(fēng)機(jī)，本 文 對每臺 鼓風(fēng)機(jī) 配置一個變頻控制柜，每臺電機(jī)配置一臺變頻器。其電氣控制原理相對簡單。 F R 9K M 1 3P 1 3變 頻 器F R 1 0P 1 4K M 1 4變 頻 器M 1M 2圖 11 鼓 風(fēng)機(jī) 電氣圖 7 法的實現(xiàn) 在模擬量閉環(huán)過程控制領(lǐng)域內(nèi)，擴(kuò)展模擬量處理模塊，如 據(jù) 供的 程功能模塊，只需設(shè)定好 數(shù) ，運(yùn)行 能求得輸出控制值，實現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。 (1)在模擬量的控制中，經(jīng)常用到 算來執(zhí)行 路的功能， 路指令使這一任務(wù)的編程和實現(xiàn)變得非常容易。如果一個 路的輸出 M(t)是時間的函數(shù)， 則可以看作是比例項、積分項和微分項三部分之和。即 ： t /)( 00 （ 3） 以上各量都是連續(xù)量，第一項為比例項，最后一項為微分項，中間兩項為積分項。 其中 P 是給定值與被控制變量之差，即回路偏差。 K 為回路的增益。 用數(shù)字計算機(jī)處理這樣的控制算式，連續(xù)的算式必須周期采樣進(jìn)行離散化，同時各信號也要離散化，公式如下 n n s i n d i = K c ( S P - P V n ) + K c T / T ( S P - P V n ) + M X + K c T / T ( S P - P V n ) （ 4） 公式中包含 9個用來控制和監(jiān)視 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 表，回路表的格式見表 3。 表 3 參數(shù) 偏移地址 數(shù)據(jù)格式 I 0類型 中斷描述 過程