plc在鍋爐供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用論文

1、<p>　　PLC在鍋爐供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：本文主要采用溫度傳感器來采集室外溫度信號、鍋爐出回水溫度信號、鍋爐內(nèi)水溫信號及用水位傳感器來采集鍋爐水位信號，并把這些信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊送給PLC,與PLC內(nèi)部設(shè)定的參數(shù)進行比較，以判斷是否需要用變頻器來調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速變化、鍋爐爐膛負壓是否需要調(diào)節(jié)及鍋爐是否需要補水，從而實現(xiàn)PLC的自動控制的目的。</p><p

2、>　　關(guān)鍵詞：可編程控制器（PLC），傳感器，變頻器，自動控制， </p><p>　　Abstract：The text mostly adopts temperature transducer to collect signal of the temperature outside room、signal of out and in water temperature and boiler water

3、temperature, adopts water level transducer to collect signal of boiler water level, makes use of transducer controlling rotate speed of circulation pump and sends the signals to PLC with modulus diversion. Then, the sign

4、als compare with parameter of enactment inside of PLC, in order to judge whether PLC need to put up relevant operation,</p><p>　　Key words: Programmable Logic Controller; sensor; transducer; Auto-control<

5、/p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　20世紀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)和補水系統(tǒng)中,大都存在著能耗大、穩(wěn)定性不高、操作勞動強度大的問題,造成了極大的資源浪費。針對這一系列問題,采用PLC 控制的變頻調(diào)速系統(tǒng)對其進行改造,對循環(huán)泵、補水泵進行自動控制,穩(wěn)定性得到很大

6、提高,節(jié)能效果顯著，并且循環(huán)泵電機實現(xiàn)軟啟動,補水泵電機實現(xiàn)軟啟、軟停,減少了對電器和機械的沖擊,延長了其使用壽命,有效地減少了維護量。PLC在供暖鍋爐的控制有著十分重要的作用，它有通用性強、安裝簡單、維修方便、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案</b></p><p>　　本系統(tǒng)的主要組成部分有:溫度和水位控制部

7、分功能,循環(huán)控制部分, 故障報警部分。組成框圖如圖1所示。</p><p>　　循環(huán)泵部分,循環(huán)系統(tǒng)有2 臺75 </p><p>　　kW循環(huán)泵,互為備用，根據(jù)鍋爐的</p><p>　　出回水溫度的差來控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)</p><p><b>　　速。</b></p><p>　　補水部分,補水

8、系統(tǒng)有2 臺7. 5</p><p>　　kW補水泵,互為備用,根據(jù)水位傳感器檢測到的水位確定PLC給執(zhí)行怎樣做。</p><p>　　溫度控制部分,當室外溫度低于設(shè)定的值時，需要開氣引風(fēng)機和加快循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，否則不需要；當水溫在設(shè)定范圍內(nèi)，自動運行。當水溫不在設(shè)定范圍內(nèi)，需要開引風(fēng)機和加煤。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件部分配置</p><

9、;p>　　整個供暖控制系統(tǒng)由可編程序控制器( PLC) 、變頻器1 臺、傳感器9臺（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臺循環(huán)電機和2 臺補水電機、引風(fēng)機、送煤機等設(shè)備組成。</p><p>　　3.1 PLC的配置</p><p>　　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)計為適應(yīng)具體的應(yīng)用提供了極大

10、的靈活性，便于擴展功能，有效的提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟性。</p><p>　　FPO-C32的主要功能有：快速的中央處理運算能力，極豐富的編程指令集，操作便捷，易于掌握；強大的通訊能力，豐富的擴展模塊，系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試周期短。</p><p><b>　　3.2 變頻器配置</b></p><p>　　在本系統(tǒng)中選用ABB公司的ACS600變頻器。AC

11、S600變頻器具有很寬的功率范圍（2.2—3000kw）可以滿足本設(shè)計的要求75kw和7.5kw，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制，并具有完整的保護功能以及靈活的編程能力[1]。</p><p><b>　　3.3調(diào)節(jié)閥配置</b></p><p>　　電動調(diào)節(jié)閥選用西門子的VVF592。該電動調(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

12、水，高壓熱水，熱油，飽和或過熱蒸汽，介質(zhì)溫度為1-220OC。手動調(diào)解閥采用上海良工品牌的鑄鋼渦輪蝶閥。</p><p><b>　　3.4 傳感器配置</b></p><p>　　在系統(tǒng)中用到了溫度傳感器、水位傳感器、壓力傳感器。</p><p>　　采用溫度傳感器PT100檢測溫度,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

13、-200至6500C的范圍。</p><p>　　采用光敏三極管檢測水位用高亮二極管與光敏三極管3DU配合檢測水位[2]。</p><p>　　采用MS3系列壓力變送器檢測壓力，它產(chǎn)生具有壓力范圍廣、耐磨損、抗沖擊及耐腐蝕等突出特點，能在嚴寒地區(qū)及高溫地區(qū)長期工作。</p><p>　　4 系統(tǒng)的具體設(shè)計與實現(xiàn)</p><p>　　本系統(tǒng)的主

14、要功能有: 檢測部分功能、控制部分功能、故障報警功能。系統(tǒng)原理框圖如圖2所示。</p><p>　　4.1 溫度控制部分</p><p>　　本系統(tǒng)中，采用供暖溫度自動調(diào)節(jié)功，即根據(jù)室外溫度變化，能自動調(diào)節(jié)給定溫度。這可以用一個室外的傳感器，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)機和送煤。當室外溫度低于某一值時，就需要開始供暖，否則就不需要了。在負載一

15、定時，該部分用一個溫度傳感器來測量水溫，并把這個溫度之送入PLC，進行計算。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。 </p><p>　　4.2 補水控制部分</p><p>　　用高亮二極管與光敏三極管3DU配合檢測水位，不透明懸浮物隨

16、水位而上下移動 ，其以安裝在最下面的高亮二極管和三極管為例，來說明其檢測水位的原理。實現(xiàn)方法如圖4所示。當水位未到達安裝位置時 ，高亮二極管發(fā)出的光就能透過玻璃管和水到達光敏三極管，此時光敏三極管就會導(dǎo)通；當水位到達安裝位置時，不透明懸浮 圖3 水位檢測實現(xiàn)方法圖 </p><p>　　物就會擋住高亮二極管發(fā)出的光，此時光敏三極管不導(dǎo)通。用此方法來檢測水位，當水位到達下限值，自動開啟補水泵1；當水

17、位值到達上限值時，自動關(guān)閉補水泵1；當水位到達下下限值，系統(tǒng)報警；當水位值到達上限值時，系統(tǒng)報警。報警系統(tǒng)開啟，補水泵2開 始工作。當補水泵1出現(xiàn)故障時即該停止補水時沒有停止，該補水時沒有補水。兩臺補水泵都故障時整個系統(tǒng)斷電，系統(tǒng)停止工作。 &

18、lt;/p><p><b>　　4.3 循環(huán)泵部分</b></p><p>　　循環(huán)泵部分的子程序部分當出水溫度和回水溫度在規(guī)定范圍之內(nèi)，開啟循環(huán)泵1，有變頻器控制循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速，使鍋爐內(nèi)水循環(huán)達到供暖。當循環(huán)泵1出現(xiàn)故障時，用備用的循環(huán)泵2。循環(huán)泵1出現(xiàn)故障即是出水溫度與回水溫度的差值非常大即設(shè)定的最大溫差時，循環(huán)泵故障報警，改用循環(huán)泵2來替代循環(huán)泵1工作。被替代的泵在循

19、環(huán)順序中可以自動跳過,順沿循環(huán)。循環(huán)框圖如圖4所示[4]。</p><p>　　4.4 手動/ 自動切換部分</p><p>　　對原系統(tǒng)的控制電路進行改造時,保留原系統(tǒng)的手動控制功能,以備變頻調(diào)速系統(tǒng)出故障時使用.在控制臺上設(shè)有手動/ 自動選擇的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)。系統(tǒng)在啟動時，不能用自動控制，所以設(shè)置一個手動控制功能。當采用手動控制時，電動調(diào)節(jié)閥處于全開狀態(tài)，PLC不再起控制作用而相當于一個

20、接口。入汽流量有手動控制閥門來控制。設(shè)定值、當開關(guān)置于自動位置時系統(tǒng)的啟動控制權(quán)在PLC ,置于手動位置時,利用原系統(tǒng)進行手動控制。</p><p><b>　　4.5 報警與保護</b></p><p>　　補水失靈報警，再補水過程中，當水位到達下下限水位時，報警系統(tǒng)報警，開啟補水泵。當水位到達上上限水位時，報警系統(tǒng)報警，關(guān)閉補水泵。 </p><

21、;p>　　循環(huán)泵故障報警，開啟循環(huán)泵后，一定時間內(nèi)出水溫度和回水溫讀的差值很大，認為此循環(huán)泵故障報警，開啟另一臺循環(huán)泵。</p><p><b>　　5 系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)</b></p><p>　　5.1 I/O口的分配</p><p>　　表1 I/O口分配表</p><p>　　圖5 PLC接線圖</

22、p><p>　　系統(tǒng)選用日本松下的FPO-C32可編程序控制器,壓力傳感器選用電阻遠傳壓力表;溫度傳感器選用pt100,測得的溫度電壓信號5V送到PLC 的 A/D 模塊. 接線圖如圖5所示。</p><p>　　5.2 初始化子程序部分</p><p>　　這一部分包括狀態(tài)初始化子程序和PID 初始化子程序. 狀態(tài)初始化子程序主要在PLC每1個掃描周期開始時對系統(tǒng)參數(shù)

23、及狀態(tài)進行設(shè)置;而PID初始化子程度是對鍋爐內(nèi)的高低水位、回水溫度和出水溫度、室外溫度的模擬量PID控制參數(shù)表的寫入和地址分配[5]。</p><p><b>　　6 結(jié)束語</b></p><p>　　本文利用PLC完善的功能與溫度傳感器、光敏三極管、壓力傳感器、變頻器等相結(jié)合，有效而可靠地實現(xiàn)了對供暖鍋爐的自動控制。實踐表明PLC抗干擾能力好，壽命長，可靠性高，非

24、常適合工業(yè)控制系統(tǒng)及類似的生產(chǎn)線，大有推廣應(yīng)用的價值。</p><p>　　循環(huán)泵子程序部分，循環(huán)泵控制梯形圖如6所示。</p><p>　　圖6 循環(huán)泵控制梯形圖</p><p>　　溫度控制部分梯形圖如圖7所示。</p><p>　　圖7溫度控制部分梯形圖</p><p><b>　　參考文獻 

25、; </b></p><p>　　[1] 袁希光等.傳感器技術(shù)手冊[M].北京國防工業(yè)出版社,1986</p><p>　　[2] 王永平，陳建華.基于S7—200PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2002，7（3）</p><p>　　[3] 張承慧.變頻調(diào)速系統(tǒng)效率優(yōu)化控制理論及其應(yīng)用[J]，山東大學(xué)博士論文， 2001<

26、/p><p>　　[4] 段文澤等. 泵站調(diào)速節(jié)能的自適應(yīng)控制[J]. 電氣傳動，1990,20（3）:38-45</p><p>　　[5] 郁漢琪，陸寶春等. 基于專家PID調(diào)節(jié)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的研究[J].電氣傳動自動化，1998,20（6）：41-44</p><p>　　[6] 劉國榮，陽憲惠等. 模糊自適應(yīng)PID