溫度傳感器來采集鍋爐水溫信號(hào)畢業(yè)論文.doc

摘要：本文主要采用溫度傳感器來采集鍋爐水溫信號(hào)，用水位傳感器來采集鍋爐水位信號(hào)，用變頻器來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，并把這些信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換送給PLC(ProgrammableLogicController),與PLC內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，以判斷是否需要進(jìn)行相應(yīng)的操作，從而實(shí)現(xiàn)PLC的自動(dòng)控制的目的。關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC），傳感器，變頻器，自動(dòng)控制，報(bào)警Abstract：Thetextmostlyadoptstemperaturetransducertocollectsignalofboilerwatertemperature,adoptsw-aterleveltransducertocollectsignalofboilerwaterlevel,makesuseoftransducerc-ontrollingrotatespeedofcirculationpumpandsendsthesignalstoPLC(Programm-ableLogicController)withmodulusdiversion.Then,thesignalscomparewithpara-meterofenactmentinsideofPLC,inordertojudgewhetherPLCneedtoputuprele-vantoperation,andthatrealizeauto-controlofPLC.Keywords:ProgrammableLogicController(PLC),sensor,transducer,Auto-control,alarm引言：20世紀(jì)60年代，供暖鍋爐控制的過程主要是繼電器控制系統(tǒng)，但繼電器控制存在著很多的缺陷。而且目前應(yīng)用的鍋爐供暖循環(huán)和補(bǔ)水系統(tǒng)中,大都存在著能耗大、穩(wěn)定性不高、操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的問題,造成了極大的資源浪費(fèi)。針對(duì)這一系列問題,采用PLC控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行改造,對(duì)循環(huán)泵、補(bǔ)水泵進(jìn)行自動(dòng)控制,穩(wěn)定性得到很大提高,節(jié)能效果顯著，并且循環(huán)泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng),補(bǔ)水泵電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟啟、軟停,減少了對(duì)電器和機(jī)械的沖擊,延長(zhǎng)了其使用壽命,有效地減少了維護(hù)量。PLC在供暖鍋爐的控制有著十分重要的作用，它有通用性強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單、維修方便、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)的主要組成部分有:溫度和水位控制部分功能,循環(huán)控制部分,故障報(bào)警部分。組成框圖如圖1所示。循環(huán)泵部分,循環(huán)系統(tǒng)有2臺(tái)75kW循環(huán)泵,互為備用，根據(jù)鍋爐的出回水溫加熱模塊溫度檢測(cè)模塊水位檢測(cè)模塊加水模塊顯示模塊循環(huán)模塊圖1系統(tǒng)框圖PLC2度的差來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。補(bǔ)水部分,補(bǔ)水系統(tǒng)有2臺(tái)7.5kW補(bǔ)水泵,互為備用,根據(jù)水位傳感器檢測(cè)到的水位確定PLC給執(zhí)行怎樣做,這樣控制精度高并且使系統(tǒng)更安全、可靠。溫度控制部分,當(dāng)室外溫度低于設(shè)定的值時(shí)，需要開氣引風(fēng)機(jī)和加快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，否則不需要；當(dāng)水溫在設(shè)定范圍內(nèi)，自動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)水溫不在設(shè)定范圍內(nèi)，需要開引風(fēng)機(jī)和加煤。2系統(tǒng)硬件部分配置整個(gè)供暖控制系統(tǒng)由可編程序控制器(PLC)、變頻器1臺(tái)、傳感器9臺(tái)（室外溫度、出水溫度、回水溫度、鍋爐水溫、下下限水位、下限水位、上限水位、上上限水位、鍋爐壓力）、2臺(tái)循環(huán)電機(jī)和2臺(tái)補(bǔ)水電機(jī)、引風(fēng)機(jī)、送煤機(jī)等設(shè)備組成。2.1PLC的配置本系統(tǒng)采用了松下公司的FPO系列PLC，由于它的模塊化設(shè)計(jì)為適應(yīng)具體的應(yīng)用提供了極大的靈活性，便于擴(kuò)展功能，有效的提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。FPO-C32的主要功能有：快速的中央處理運(yùn)算能力，極豐富的編程指令集，操作便捷，易于掌握。強(qiáng)大的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試周期短。2.2變頻器配置在本系統(tǒng)中選用ABB公司的ACS600變頻器。ACS600變頻器具有很寬的功率范圍（2.23000kw）可以滿足本設(shè)計(jì)的要求75kw和7.5kw，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，并具有完整的保護(hù)功能以及靈活的編程能力1。其重要特性如下：無與倫比的電機(jī)速度及轉(zhuǎn)矩控制，電機(jī)辨識(shí)運(yùn)行及速度自我微調(diào)功能。內(nèi)置PID控制器，降低了您的投資成本。ACS600SingleDrive能在幾毫秒內(nèi)測(cè)出電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和狀態(tài)，所以在任何狀態(tài)下都能立即起動(dòng)，無起動(dòng)延時(shí)。零轉(zhuǎn)速下，不需速度反饋就能提供電機(jī)滿轉(zhuǎn)矩。ACS600SingleDrive能夠提供可控且平穩(wěn)的最大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。可達(dá)到200%的額定轉(zhuǎn)矩。不需特殊硬件的磁通制動(dòng)模式可以提供最大的制動(dòng)力矩。在磁通優(yōu)化模式下，電機(jī)磁通自動(dòng)適應(yīng)于不同的負(fù)載以提高效率同時(shí)降低電機(jī)的噪音，變頻器和電機(jī)的總效率可提高1%-10%。2.3電動(dòng)調(diào)節(jié)閥配置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選用西門子的VVF592。該電動(dòng)調(diào)解閥的額定沖程20mm的法蘭二通閥PN25，適用于開路或閉路中的低壓熱水，生活熱水，高壓熱水，熱油，飽和或過熱蒸汽，介質(zhì)溫度：1-220OC。其口徑：DN50-DN150。2.4手動(dòng)閥配置手動(dòng)調(diào)解閥采用上海良工品牌的鑄鋼渦輪蝶閥。2.5傳感器配置在系統(tǒng)中用到了溫度傳感器、水位傳感器、壓力傳感器。采用PT100溫度傳感器檢測(cè)溫度,它是一種穩(wěn)定性和線性都比較好的鉑絲熱阻傳感器,可以工作在-200至6500C的范圍。用光敏三極管檢測(cè)水位用高亮二極管與光敏三極管3DU配合檢測(cè)水位2。它無污染且檢測(cè)準(zhǔn)確。MS3系列壓力變送器，采用先進(jìn)的鈦/硅-藍(lán)寶石傳感器和變送器電路，產(chǎn)生具有壓力范圍廣、耐磨損、抗沖擊及耐腐蝕等突出特點(diǎn)，彌補(bǔ)了其他變送器的不足。能在嚴(yán)寒地區(qū)及高溫地區(qū)長(zhǎng)期工作。2.6配電器由于CPU的電源為24DC，所以要用一個(gè)配電器，是220V的交流電壓變?yōu)?4DC的直流電壓。3系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的主要功能有:檢測(cè)部分功能、控制部分功能、故障報(bào)警功能。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。出水溫度回水溫度可編程控制器PLC循環(huán)變頻器1循環(huán)泵2循環(huán)泵保護(hù)、報(bào)警補(bǔ)水系統(tǒng)1補(bǔ)水泵2補(bǔ)水泵水溫水位下限下下限和上上限水位上限圖2原理框圖43.1溫度控制部分本系統(tǒng)中，采用供暖溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功，即根據(jù)室外溫度變化，能自動(dòng)調(diào)節(jié)給定溫度。這可以用一個(gè)室外的傳感器，來采集并把它送到PLC，并與設(shè)定的溫度相比，看是否需要供暖和是否需要開氣引風(fēng)機(jī)和送煤。當(dāng)室外溫度低于某一值時(shí)，就需要開始供暖，否則就不需要了。在負(fù)載一定時(shí)，該部分用一個(gè)溫度傳感器來測(cè)量水溫，并把這個(gè)溫度之送入PLC，進(jìn)行計(jì)算。把所得的值與給定溫度通過PID算法來控制是否需要開引風(fēng)機(jī)和加煤、是否需要加大電磁閥的閥門、是否需要加快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。3.2補(bǔ)水控制部分用高亮二極管與光敏三極管3DU配合檢測(cè)水位，不透明懸浮物隨水位而上下移動(dòng)，其以安裝在最下面的高亮二極管和三極管為例，來說明其檢測(cè)水位的原理。實(shí)現(xiàn)方法如圖4所示。當(dāng)水位未到達(dá)安裝位置時(shí)，高亮二極管發(fā)出的光就能透過玻璃管和水到達(dá)光敏三極管，此時(shí)光敏三極管就會(huì)導(dǎo)通；當(dāng)水位到達(dá)安裝位置時(shí)，不透明懸浮物就會(huì)擋住高亮二極管發(fā)出的光，此時(shí)光敏三極管不導(dǎo)通。用此方法來檢測(cè)水位，當(dāng)水位到達(dá)下限值，自動(dòng)開啟補(bǔ)水泵1；當(dāng)水位值到達(dá)上限值時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉補(bǔ)水泵1；當(dāng)水位到達(dá)下下限值，系統(tǒng)報(bào)警；當(dāng)水位值到達(dá)上限值時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。報(bào)警系統(tǒng)開啟，補(bǔ)水泵2開圖3水位檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法圖始工作。當(dāng)補(bǔ)水泵1出現(xiàn)故障時(shí)即該停止補(bǔ)水時(shí)沒有停止，該補(bǔ)水時(shí)沒有補(bǔ)水。兩臺(tái)補(bǔ)水泵都故障時(shí)整個(gè)系統(tǒng)斷電，系統(tǒng)停止工作。由于在現(xiàn)實(shí)生活中，存在從供暖管中放水的現(xiàn)象，所以要設(shè)定一個(gè)補(bǔ)水部分，以保證管內(nèi)的水量已定。水位控制部分的控制框圖如圖4所示。4.3循環(huán)泵部分循環(huán)泵部分的子程序部分