鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！)優(yōu)秀論文審核通過(guò)未經(jīng)允許切勿外傳摘要鍋爐是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中主要的供熱設(shè)備之一。 電力、機(jī)械、冶金、化工、紡織、造紙、食品等工業(yè)和民用采暖都需要鍋爐供給大量的蒸汽。各種工業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)與規(guī)模不同，工業(yè)和民用采暖的規(guī)模大小不盡相同。鍋爐是供熱之源，鍋爐及其設(shè)備的任務(wù)在于安全，可靠，有效把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能，進(jìn)而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水和蒸汽。為了生產(chǎn)工藝有特殊要求外，所生產(chǎn)的熱水不需要過(guò)高溫的壓力和溫度，容量也無(wú)需很大。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展， 對(duì)能源利用率的要求越來(lái)越高。 鍋爐作為將一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源的重要設(shè)備之一，其控制和管理的水平也日趨提高。但在我國(guó)，大部分鍋爐還采用儀表和繼電器控制，甚至人工操作，已無(wú)法滿足生產(chǎn)需求。因此，對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的控制技術(shù)，不僅能夠保證安全生產(chǎn)，而且能夠節(jié)能增效，具有很好的市場(chǎng)發(fā)展空間和投資收益前景。本論文的主要方向就是采用 PLC 對(duì)工業(yè)鍋爐進(jìn)行控制。介紹了工業(yè)鍋爐的系統(tǒng)組成及選擇的控制系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中主要有水位檢測(cè)、溫度檢測(cè)、壓力檢測(cè)、水泵的自動(dòng)手動(dòng)控制等幾部分組成來(lái)實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)。并且采用 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面。采用 PID 控制算法，已達(dá)到優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約能源，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的作用。關(guān)鍵字： 鍋爐； PLC；PID； MCGS組態(tài)軟件；1AbstractBoiler is the national economy one of the main , industrial and civil vary the size of is safe, reliable and effective conversion of the fuels chemical energy intorder to process requirements, the production of industrial technology, energy efficiencyChina, most of the boiler also usesinstruments and relays, or even manually, been unable to meet production needs. Therefore, the boiler control system uses advanced control technology, not only to ensure safety in production, but also energy efficiency, with good market prospects for development and investment income.The main direction of this paper is the use of PLC control for industrial boilers.Describes the composition of industrial boiler systems and the choice of control system, mainly in the design water level detection, temperature detection, pressuretesting, water pump automanual control several components to achieve theautomatic boiler control system. MCGS configuration software design and using themonitor screen. PID control algorithm used to optimize the technical specifications to improve the economic and social benefits, improve labor productivity, save energy, improve working conditions, protect the environment and software;目錄第 1章 緒論 .11.1選題背景及意義 .11.2鍋爐控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展.21.2.1國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .21.2.2控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) .2第 2章 鍋爐的基本構(gòu)造及其工作原理.42.1概述 .42.2鍋爐的基本構(gòu)造 .42.3鍋爐的工作原理及工作過(guò)程.52.3.1燃料的燃燒過(guò)程 .62.3.2煙氣向水的傳熱過(guò)程 .62.3.3水的汽化過(guò)程 .6第 3章 鍋爐控制系統(tǒng)及其選擇的控制方式.83.1蒸汽溫度控制系統(tǒng) .83.2蒸汽壓力控制系統(tǒng) .83.3汽包液位控制系統(tǒng) .923.4爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)103.5串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定113.6串級(jí)控制系統(tǒng)的控制算法12第 4 章 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)144.1 總體設(shè)計(jì)思路144.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)144.3控制器選型及配置154.4 IO地址分配表164.5系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)184.6 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)194.7補(bǔ)水泵控制系統(tǒng)224.8給水泵控制系統(tǒng)244.9 通信網(wǎng)絡(luò)配置254.10 變頻器的選型254.11 傳感器的選型274.12其它器件的選型29第 5 章 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)315.1 PLC 控制流程圖315.2 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)特點(diǎn)375.3鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)385.4 界面設(shè)計(jì)395.3 PLC 控制程序393第1章緒論1.1 選題背景及意義由于我國(guó)總的能源特征是“富煤、少油、有氣" ，擁有豐富的煤炭資源，到2000年已探明的煤炭?jī)?chǔ)量達(dá)1145 億噸。煤炭因其儲(chǔ)量大和價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定，在本世紀(jì)50年內(nèi)，在我國(guó)的一次能源構(gòu)成中仍將占主導(dǎo)地位。由此可見，在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，燃煤工業(yè)鍋爐仍將是我國(guó)工業(yè)鍋爐的主導(dǎo)產(chǎn)品。這與目前國(guó)外的情況相差很大。如：日本燃煤工業(yè)鍋爐僅占總數(shù)的 1，美國(guó)和西歐國(guó)家約占 1 3( 石油危機(jī)后燃煤工業(yè)鍋爐略有增加 ) ，俄羅斯燃煤工業(yè)鍋爐較多，約占 40。工業(yè)鍋爐是我國(guó)主要的熱能動(dòng)力設(shè)備，使用面廣，需求量大，在工業(yè)生產(chǎn)和軍民生活中扮演重要角色。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有中、小鍋爐 30 多萬(wàn)臺(tái)，每年耗煤量占我國(guó)原煤產(chǎn)量的三分之一以上，堪稱大耗能動(dòng)力設(shè)備。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人民生活的不斷改善，鍋爐臺(tái)數(shù)還在不斷增加。作為能源轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，其工作情況的好壞直接關(guān)系到能源的利用率高低。目前我國(guó)中、小型鍋爐以燃煤鏈條鍋爐為主，燃料主要是煤炭，而且鍋爐房管理水平不高，一直沿用間斷運(yùn)行方式，鍋爐技術(shù)含量低，鍋爐的自動(dòng)化控制技術(shù)落后，處于能耗高、浪費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)，尤其是燃煤排放的 C02氣體所引起的溫室效應(yīng)，早己引起國(guó)際關(guān)注。為了將我國(guó)建設(shè)成資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，工業(yè)鍋爐的節(jié)能降耗、減少污染物生成和排放具有重大意義。近幾年隨著加入世貿(mào)組織以及中國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，如何提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，改善環(huán)境是每個(gè)部門乃至每個(gè)公民關(guān)心的大事。為此對(duì)工業(yè)鍋爐推廣應(yīng)用各種新技術(shù)、新工藝、新管理是實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、減少污染的重要途徑。其中實(shí)現(xiàn)鍋爐的自動(dòng)化控制不僅可大大節(jié)約能源，促進(jìn)環(huán)保，而且可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平。具體來(lái)講，實(shí)現(xiàn)鍋爐自動(dòng)化控制的意義在于：(1) 提高鍋爐運(yùn)行的安全性；(2) 提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性；(3) 改善勞動(dòng)條件；(4) 減少運(yùn)行人員，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。今后，隨著工業(yè)鍋爐市場(chǎng)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的好壞己成為決定鍋爐性能的重要砝碼。研究與開發(fā)功能完備、性能可靠的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)，是適應(yīng)鍋爐生產(chǎn)發(fā)展需要，具有廣闊的發(fā)展前景與研究?jī)r(jià)值。11.2 鍋爐控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀工業(yè)鍋爐是一個(gè)比較復(fù)雜的工業(yè)設(shè)備，有幾十個(gè)測(cè)量參數(shù)，控制參數(shù)和擾動(dòng)參數(shù)，它們之間相互作用，相互影響，存在明顯的或不明顯的復(fù)雜因果關(guān)系，而且測(cè)控參數(shù)也經(jīng)常變化，存在一定的非線性特性，這一切都為鍋爐的控制增加了難度。過(guò)去，我國(guó)工業(yè)鍋爐 ( 特別是燃煤鍋爐 ) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造往往是重鍋爐本體而輕燃燒和控制設(shè)備，很多鍋爐所配置的運(yùn)行監(jiān)測(cè)儀表不全，尤其缺少顯示鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行參數(shù)的儀表。因此，運(yùn)行人員在調(diào)整鍋爐時(shí)，往往由于缺少數(shù)據(jù)，不能對(duì)鍋爐的運(yùn)行狀況隨時(shí)做出準(zhǔn)確判斷并實(shí)行相應(yīng)的運(yùn)行調(diào)整，使鍋爐處于最佳工況運(yùn)行。控制水平很低，很多鍋爐仍為位式或開環(huán)控制，沒有實(shí)現(xiàn)連續(xù)閉環(huán)控 制，不能根據(jù)外界變化調(diào)節(jié)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)法使鍋爐運(yùn)行較快地適應(yīng)工況的變動(dòng)和處于持續(xù)穩(wěn)定狀態(tài)，鍋爐運(yùn)行效率的保證和提高受到了限制。 80 年代中后期，隨著先進(jìn)的控制技術(shù)引入我國(guó)的鍋爐控制以來(lái)，鍋爐的計(jì)算機(jī)控制得到了很大的發(fā)展。至 90 年代，鍋爐的自動(dòng)化控制已成為一個(gè)熱門領(lǐng)域，利用單片機(jī)、可編程序控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)以及引進(jìn)的國(guó)外控制設(shè)備開發(fā)的各種控制系統(tǒng)，己逐漸用于對(duì)原有鍋爐的技術(shù)改造中，并向新建爐體配套的方向發(fā)展，許多新的控制方法，諸如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等自動(dòng)控制的最新成果也在鍋爐自動(dòng)控制中得到了嘗試和應(yīng)用。但由于控制技術(shù)單一，或控制算法的建模往往不能反映真實(shí)的鍋爐狀況，導(dǎo)致在工程實(shí)踐中并不怎么成功，不能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益，挫傷了用戶在工業(yè)鍋爐上用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的積極性。因此提高鍋爐控制技術(shù)水平成為提高鍋爐效率的重要手段之一。如今在國(guó)外，鍋爐的控制己基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，在控制方法上大都采用了現(xiàn)代控制理論中的最優(yōu)控制、多變量頻域、模糊控制等方法，因此，鍋爐的熱效率較高、鍋爐運(yùn)行平穩(wěn)，而且減少了對(duì)環(huán)境的污染。目前，鍋爐控制的難點(diǎn)主要集中在汽包水位控制和燃燒過(guò)程控制，而鍋爐各種控制策略的研究工作也主要圍繞這兩個(gè)方面展開。雖然國(guó)內(nèi)外控制科學(xué)與工程領(lǐng)域的學(xué)者對(duì)工業(yè)鍋爐的控制策略作出了深入的研究，取得了一些成果，但仍存在一些問(wèn)題?？刂萍夹g(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代過(guò)程工業(yè)向著大型化和連續(xù)化的方向發(fā)展，生產(chǎn)過(guò)程也隨之日趨復(fù)雜，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響也日益突出，這些都對(duì)控制提出了越來(lái)越高的要求。不僅如此，生2產(chǎn)的安全性和可靠性，生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益都成為衡量當(dāng)今自動(dòng)控制水平的重要指標(biāo)。因此，僅用常規(guī)儀表己不能滿足現(xiàn)代化企業(yè)的控制要求。由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快、精度高、存儲(chǔ)量大、編程靈活以及有很強(qiáng)的通信能力等特點(diǎn)，已在過(guò)程控制中得到十分廣泛的應(yīng)用。鍋爐作為一種典型的生產(chǎn)過(guò)程，其自動(dòng)控制水平已隨著過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展。從目前的趨勢(shì)看，在大型企業(yè)中，過(guò)程控制計(jì)算機(jī)正成為一種把控制和管理融為一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。它是在自動(dòng)化技術(shù)，信息技術(shù)和各種工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將整個(gè)單位全部生產(chǎn)活動(dòng)所需的信息和各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來(lái)，形成一個(gè)能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場(chǎng)需求多變性總體最優(yōu)的高質(zhì)量、高效益、高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)，現(xiàn)已成為當(dāng)前控制領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向?，F(xiàn)在，歐美大中型企業(yè)的過(guò)程控制領(lǐng)域中， PLC鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)占有統(tǒng)治地位。 PLC鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于冶金、電力、鋼鐵、化工等連續(xù)過(guò)程控制的工業(yè)領(lǐng)域，系統(tǒng)從幾百個(gè)點(diǎn)到上萬(wàn)個(gè)點(diǎn)的規(guī)模不等。而國(guó)內(nèi)的許多企業(yè)也開始紛紛采用 PLC 系統(tǒng)進(jìn)行控制，擺脫了過(guò)去依靠人力在儀表盤前監(jiān)控、操作的落后手段，應(yīng)用 PLC 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)提高國(guó)內(nèi)工業(yè)自動(dòng)化水平有著非常積極的意義。在控制技術(shù)方面，近年來(lái)，為了獲得更好的控制性能，把基于數(shù)學(xué)模型的控制技術(shù)和基于經(jīng)驗(yàn)知識(shí)的控制技術(shù)相結(jié)合的集成控制技術(shù)受到了重視，獲得了廣泛的研究。因此，鍋爐的自動(dòng)控制當(dāng)前正朝著多學(xué)科結(jié)合的計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，管理控制一體化的趨勢(shì)發(fā)展。第 2 章 鍋爐的基本構(gòu)造及其工作原理2.1概述隨著生產(chǎn)的發(fā)展，鍋爐日益廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，成為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化的建設(shè)中，能源的需求是非常大的，然而我國(guó)的能源利用率極低，所以提高鍋爐的熱效率，具有極為重要的實(shí)際意義。2.2鍋爐的基本構(gòu)造鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽或熱水的熱交換設(shè)備。它通過(guò)燃料的燃燒釋放大量熱能，并通過(guò)熱傳遞把能量傳遞給水，把水變成蒸汽或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)和生活中所需要的熱能。所以鍋爐的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能有效的轉(zhuǎn)化為蒸汽的熱能。3鍋爐的主要設(shè)備包括汽鍋、爐子、爐膛、鍋筒、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、燃燒熱備、引風(fēng)設(shè)備、送風(fēng)設(shè)備、給水設(shè)備、空氣預(yù)熱器、水處理設(shè)備、燃燒供給設(shè)備以及除灰除塵設(shè)備等。汽鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然地循環(huán)流動(dòng)，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設(shè)備。爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達(dá)到規(guī)定的數(shù)值。鍋筒：使自然循環(huán)鍋爐各受熱面能適應(yīng)負(fù)荷變化的設(shè)備。 （需指出，直流鍋爐內(nèi)無(wú)鍋筒。）水冷壁：主要是輻射受熱面，保護(hù)爐壁的作用。過(guò)熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和真氣急需加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。過(guò)熱器一般都裝在爐膛出口。省煤器：是利用余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了鍋爐效率，節(jié)省了燃料。同時(shí)，由于提高了進(jìn)入氣飽的給水溫度，減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應(yīng)力，從而延長(zhǎng)了汽包的使用壽命。燃燒設(shè)備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒 . 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)、煙道和煙囪等幾部分。用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。送風(fēng)設(shè)備：包括有鼓風(fēng)機(jī)和分道組成。用它來(lái)供應(yīng)燃料所需的空氣。給水設(shè)備：由水泵和給水管組成?？諝忸A(yù)熱器：是繼續(xù)利用離開省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣，是一個(gè)換熱器。省煤器出口煙溫度高，裝上空氣預(yù)熱器后，可以進(jìn)一步降低排煙溫度，也可以改善燃料著火和燃燒條件，降低不完全燃燒所造成的損失，提高鍋爐機(jī)組的效率。水處理設(shè)備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水溫度，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。燃料供給設(shè)備：由運(yùn)煤設(shè)備、原煤倉(cāng)和儲(chǔ)煤斗等設(shè)備組成，保證鍋爐所需燃料供應(yīng)。除灰塵設(shè)備：是手機(jī)鍋爐灰渣并運(yùn)往儲(chǔ)灰場(chǎng)地的設(shè)備。此外，除了保證鍋爐的正常工作和安全，蒸汽鍋爐還必須裝設(shè)安全閥、水位表、高低水位報(bào)警器、壓力表、主氣閥、排污閥和止污閥等 , 還有用來(lái)消除受熱面上積灰的吹灰器，以提高鍋爐運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。圖 2.1 為鍋爐控制系統(tǒng)硬件組成圖圖 2.1 鍋爐控制系統(tǒng)硬件組成圖42.3鍋爐的工作原理及工作過(guò)程鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽的換熱設(shè)備。它通過(guò)沒有或燃?xì)獾热剂系娜紵尫呕瘜W(xué)能，并通過(guò)傳熱過(guò)程將能量傳遞給水，使水轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝?，蒸汽直接供給工業(yè)生產(chǎn)中所需的熱能，或通過(guò)蒸汽動(dòng)力機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，或通過(guò)汽輪電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｋ藻仩t的中心任務(wù)是把燃料中的化學(xué)能最有效地轉(zhuǎn)變?yōu)檎羝臒崮?。因此，近代鍋爐亦成為蒸汽發(fā)生器。鍋爐的工作過(guò)程概括起來(lái)應(yīng)該包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程：燃料的燃燒過(guò)程，煙氣向水的傳熱過(guò)程，水的汽化過(guò)程。燃料的燃燒過(guò)程燃料煤加到煤斗中并落在爐排上，電機(jī)通過(guò)減速機(jī)、鏈條帶動(dòng)爐排轉(zhuǎn)動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料煤一邊燃燒一邊向后移動(dòng)，燃燒所需要的空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入爐排中間的風(fēng)箱后，向上通過(guò)爐排到達(dá)燃料燃燒層。風(fēng)量和燃料量成比例(風(fēng)煤比 )，以便進(jìn)行充分燃燒，形成高溫?zé)煔?。燃料煤燃燒剩下的灰渣，在爐排末端通過(guò)除渣板后排入灰斗 , 這一整個(gè)過(guò)程稱為燃燒過(guò)程。煙氣向水的傳熱過(guò)程由于燃料的燃燒放熱，爐膛內(nèi)溫度很高。在爐膛四周墻面上都布置著一排水管，稱為水冷壁。高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱和對(duì)流換熱，將熱量傳遞給管內(nèi)的水。繼而煙氣受引風(fēng)機(jī)、 煙囪的引力向爐膛上方流動(dòng)。 煙氣經(jīng)出煙窗 ( 爐膛出口 ) 并通過(guò)防渣管后就沖刷蒸汽過(guò)熱器 ( 蒸汽過(guò)熱器是一組垂直放置的蛇形管受熱面，使汽鍋中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而過(guò)熱 ) 。煙氣流經(jīng)過(guò)熱器后又經(jīng)過(guò)接在上、下爐筒間的對(duì)流管束，使煙氣沖刷管束，再次以對(duì)流換熱方式將熱量傳遞給管束內(nèi)的水。沿途降低溫度的煙氣最后進(jìn)入尾部煙道，與省煤器和空氣預(yù)熱器內(nèi)的水進(jìn)行熱交換后，較低溫度的煙氣經(jīng)過(guò)除塵器除塵，去硫等一系列凈化工藝通過(guò)煙囪排出。省煤器實(shí)際上就是給水預(yù)熱器，它和空氣預(yù)熱器一樣，都設(shè)置在鍋爐尾部煙道中，以降低排煙溫度，提高鍋爐效率，從而節(jié)省燃料。水的汽化過(guò)程水的汽化過(guò)程就是蒸汽的產(chǎn)生過(guò)程，主要包括水循環(huán)和汽水分離過(guò)程。經(jīng)過(guò)除氧等處理的水由泵加壓，先流經(jīng)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入汽鍋。鍋爐工作時(shí)，汽鍋中的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。位于煙溫較低區(qū)段的對(duì)5流管束，因受熱較弱，汽水的容重較大；而位于煙氣高溫區(qū)的水冷壁和對(duì)流管束，因受熱強(qiáng)烈，相應(yīng)水的容重較小，因而容重大的往下流入下鍋筒，而容重小的則向上流入上鍋筒，形成了水的自然循環(huán)。蒸汽產(chǎn)生的過(guò)程是借助上爐筒內(nèi)裝設(shè)的汽水分離設(shè)備，以及在鍋筒本身空間中的重力分離作用，使汽水混合物得到分離。蒸汽在上鍋筒項(xiàng)部引出后進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器，而分離下來(lái)的水仍回到上鍋筒下半部分的水中。以上就是一般鍋爐工作的過(guò)程，一個(gè)鍋爐進(jìn)行工作，其主要任務(wù)是：（ 1) 要使鍋爐出口蒸汽壓力穩(wěn)定；（ 2）保證燃燒過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性；（ 3） 保持鍋爐負(fù)壓穩(wěn)定，通常我們是爐膛負(fù)壓保持在微負(fù)壓（-10 80Pa）。第 3 章 鍋爐控制系統(tǒng)及其選擇的控制方式3.1蒸汽溫度控制系統(tǒng)因?yàn)殄仩t的運(yùn)行環(huán)境不可能使理想的狀態(tài)，蒸汽的溫度總是會(huì)受到某些干擾的影響，所以必須對(duì)蒸汽的溫度加以控制，以在一定范圍內(nèi)得到溫度相對(duì)恒定的蒸汽。影響蒸汽溫度的主要因素是給煤量以及給風(fēng)量。另外，影響蒸汽溫度的因素還有給水量、蒸汽流量以及引風(fēng)量等，又考慮到了控制系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，我們又將給水量和蒸汽流量作為蒸汽溫度控制的前饋量構(gòu)成前饋控制系統(tǒng)。即采用前饋比值串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)蒸汽溫度進(jìn)行控制，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖見圖3.1 所示。圖 3.1蒸汽溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.2蒸汽壓力控制系統(tǒng)如果鍋爐內(nèi)壓力過(guò)低，將會(huì)降低蒸汽質(zhì)量；反之，如果鍋爐內(nèi)壓力過(guò)高，有可能導(dǎo)致爆炸等安全事故的發(fā)生。所以必須保證鍋爐的壓力處于一個(gè)適中的范圍，即必須對(duì)鍋爐壓力加以控制。上述蒸汽溫度控制系統(tǒng)在控制蒸汽溫度的同時(shí)就直接影響了蒸汽壓力。壓力控制系統(tǒng)分為安全壓力控制系統(tǒng)和超壓控制系統(tǒng)。安全壓力控制系統(tǒng)是鍋爐壓力在安全壓力范圍之內(nèi)的控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是在安全的基礎(chǔ)上對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使壓力維持在一定的范圍內(nèi)，以得到需要的蒸汽壓力，保證蒸汽質(zhì)量；超壓控制系統(tǒng)是鍋爐壓力超壓時(shí)所采用的壓力控制系統(tǒng)，其主要完成的功能是當(dāng)壓力超出某一壓力上限的設(shè)定值時(shí)，迅速打開安全閥，使壓力迅速降低，直到降到安6全范圍內(nèi)后又迅速關(guān)閉安全閥。其中安全壓力控制系統(tǒng)采用串級(jí)控制，而超壓控制系統(tǒng)采用單回路控制，所以蒸汽壓力控制系統(tǒng)采用串級(jí)控制，而超壓控制系統(tǒng)采用單回路控制，所以蒸汽壓力控制系統(tǒng)是綜合的控制系統(tǒng)，從某種意義上講，可以將其歸入分成控制系統(tǒng)一類，其結(jié)構(gòu)框圖見圖3.2 所示圖 3.2 蒸汽壓力控制系統(tǒng)3.3汽包液位控制系統(tǒng)如果汽包液位過(guò)高，可能會(huì)影響蒸汽質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致水滿溢出等安全事故；反之，如果汽包液位過(guò)低，鍋爐很可能會(huì)被燒壞，甚至導(dǎo)致爆炸等安全事故。能夠影響汽包液位的主要有兩大變量，那就是給水量和蒸汽流量，在其他條件不變的情況下，蒸汽流量越大，液位越低，而給水量越大則液位越高，反之則越低。其中蒸汽流量是由工業(yè)的需要所決定的，給水的主要作用就是用以維持汽包液位的，所以我們選擇給水量作為操縱量對(duì)汽包液位進(jìn)行控制，又因?yàn)榭紤]到系統(tǒng)相應(yīng)的平穩(wěn)性和快速性，除采用串級(jí)控制外，還將蒸汽流量引入前饋通道，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行前饋 - 反饋串級(jí)控制，其控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3.3 所示。圖 3.3 汽包液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.4爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)爐膛負(fù)壓是反映燃燒工況穩(wěn)定與否的重要參數(shù)，是運(yùn)行中要控制和監(jiān)視的重要參數(shù)之一。爐內(nèi)燃燒工況一旦發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓隨即發(fā)生相應(yīng)變化。在原鍋爐控制系統(tǒng)中，如果煙囪擋板開度過(guò)大，則會(huì)使?fàn)t膛負(fù)壓增加，造成空氣大量進(jìn)入爐內(nèi)，熱效率降低，同時(shí)也增加了引風(fēng)機(jī)的功耗。而且負(fù)壓過(guò)大容易使?fàn)t管氧化爆皮而減少爐管壽命。負(fù)壓過(guò)小或者正壓則是由于煙囪擋板開度過(guò)小或鍋爐超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，使?fàn)t膛產(chǎn)生正壓，鍋爐悶燒，甚至向外噴火，容易發(fā)生不安全現(xiàn)象。影響爐膛壓力的主要變量有給煤量、給風(fēng)量以及抽風(fēng)量等，而其中給煤量和給風(fēng)量是由蒸汽溫度、壓力以及蒸汽量等因素決定的，所以要想保持爐膛壓力在一定范圍內(nèi)保持不變就只有改變抽風(fēng)量，亦即通過(guò)調(diào)節(jié)抽風(fēng)量以達(dá)到控制爐膛壓力的目的。另外，又因?yàn)榭紤]到系統(tǒng)相應(yīng)的快速性，同時(shí)，又因?yàn)榻o風(fēng)量和給風(fēng)量成一定的比例關(guān)系，為了提高控制品質(zhì)以及簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，我們將且盡將給煤量引入前饋參與了爐膛壓力的控制。爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)采用了前饋串級(jí)控制，其結(jié)構(gòu)框圖見圖 3.4 所示。7圖 3.4 爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖3.5串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級(jí)控制系統(tǒng)從整體上來(lái)看是定值控制系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的控制精度。但副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準(zhǔn)確、快速地跟隨主控制器輸出地變化。主、副回路的原理不一樣，對(duì)主、副參數(shù)的要求也不同，通過(guò)正確的參數(shù)整定，可取得理想的控制效果。串級(jí)控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法、兩步整定法和一步整定法。這里采用兩步整定法。兩步整定法就是讓系統(tǒng)處于串級(jí)工作狀態(tài)，第一步按單回路控制系統(tǒng)整定副控制器參數(shù)，第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為串級(jí)控制系統(tǒng)的一個(gè)環(huán)節(jié)，仍按單回路對(duì)主控制器進(jìn)行一次參數(shù)整定。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的串級(jí)控制系統(tǒng)，其主、副回路中被控過(guò)程的時(shí)間常數(shù)應(yīng)有適當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系，一般為。主回路的工作周期遠(yuǎn)大于副回路的工作周期，主、副回路間的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)較小。兩步整定法的整定步驟如下：（1）在生產(chǎn)工藝穩(wěn)定，系統(tǒng)處于串級(jí)運(yùn)行狀態(tài)，主、副控制器均為比例作用的條件下，先將主控制器的比例度置于 100%刻度上，然后由大到小逐漸降低副控制器的比例度，直到得到副回路過(guò)渡過(guò)程衰減比為 4： 1 的比例度，過(guò)渡過(guò)程的振蕩周期為。（2）在副控制器的比例度的條件下，逐步降低主控制器的比例度，直到同樣得到主回路過(guò)渡過(guò)程衰減比為 4：1 的比例度，過(guò)渡過(guò)程的振蕩周期為。（3）按以求得的、和、的值，結(jié)合已選定的控制規(guī)律，按表2-1 衰減曲線法整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出主、副控制器的整定參數(shù)值。（4）按照“先副回路，后主回路”的順序，將計(jì)算出的參數(shù)值設(shè)置到控制器上，做一些擾動(dòng)實(shí)驗(yàn)，觀察過(guò)渡過(guò)程曲線，作適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，直到控制品質(zhì)最佳為止。表 3.1衰減曲線法整定參數(shù)計(jì)算表整定參數(shù)P（% ）TiTd控制規(guī)律PPsPI1.2Ps0.5TsPID0.8Ps0.3Ts0.1Ts83.6 串級(jí)控制系統(tǒng)的控制算法一、模擬 PID 控制規(guī)律的離散化表 3.2模擬 PID 控制規(guī)律的離散化形式模擬形式離散化形式二、數(shù)字 P、PID 控制器的差分方程PID 控制：u(n)TnTDe(n)e(n 1)u0K P e( n)e(i )TTIi 0uP (n) uI (n) uD(n) u0（1）（ 2）(3)u D ( n)K P TD e( n)e(n1)(4)TP 控制（ 5）三、PID 控制器的類型1、選用位置型控制TnTDe(n) e(n 1)u0u( n) K P e(n)e(i)TTI i 0（6）2、 PID 位置型控制示意圖圖 3.5 PID位置型控制示意圖3、位置型 PID 算法的程序流程1) 位置型的遞推形式u( )(n1)u( )(n1)( )(1)(2)n un ua0e n a1 e na2 e n（7）92) 位置型 PID 算法的程序流程只需在增量型PID 算法的程序流程基礎(chǔ)上增加一次加運(yùn)算u(n)+u(n-1)=u(n)和更新 u(n-1) 即可。圖 3.6 位置型 PID 算法的程序流程圖第 4 章 鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4.1 總體設(shè)計(jì)思路鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)和水泵通過(guò)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)工控機(jī)和可編程控制器對(duì)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)水泵實(shí)現(xiàn)控制?？刂葡到y(tǒng)以兩臺(tái)工業(yè)控制機(jī)作為上位機(jī)，以PLC(可編程控制器 ) 為下位機(jī)。上位機(jī)采用高可靠性的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通過(guò)監(jiān)控軟件完成人機(jī)界面及故障報(bào)警功能，下位機(jī)采用西門子公司 S7-200可編程控制器，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒系統(tǒng)和管網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)采用集中控制，分為三層，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖4.1 所示 :圖 4.1鍋爐控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖管理層 : 系統(tǒng)采用兩臺(tái)工控機(jī)作為上位機(jī)， 其中一臺(tái)作為主控機(jī)， 另一臺(tái)為輔控機(jī)，構(gòu)成雙機(jī)冗余系統(tǒng)。通過(guò) MPI多點(diǎn)接口與下位機(jī) PLC進(jìn)行通訊，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鍋爐的運(yùn)行進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐的遠(yuǎn)程控制。操作人員也隨時(shí)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)，了解現(xiàn)場(chǎng)每臺(tái)鍋爐的運(yùn)行狀況，并對(duì)風(fēng)機(jī)、水泵等電機(jī)進(jìn)行啟停控制和參數(shù)設(shè)定。另一方面，關(guān)于鍋爐運(yùn)行及網(wǎng)管系統(tǒng)的各種歷史數(shù)據(jù)，則存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在需要的時(shí)候，可以在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示，或由打印機(jī)打印出來(lái)?，F(xiàn)場(chǎng)控制層 :該層以西門子 S7-200系列可編程控制器為核心，一方面通過(guò)MPI多點(diǎn)接口與上位機(jī)通訊，接收上位機(jī)管理層的控制命令。另一方面運(yùn)用 RS-485總線與各變頻器進(jìn)行通信，分別對(duì)鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、爐排電機(jī)、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵等進(jìn)行啟?？刂坪碗姍C(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定，一旦電機(jī)啟動(dòng)完畢，即使 PLC與上位機(jī)通訊故障，系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與變送層 : 這一層是集散控制系統(tǒng)的最底層，主要完成現(xiàn)場(chǎng)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、鍋筒壓力、爐膛溫度、爐膛壓力以及總出水溫度、總出水壓力、總回水壓力等。變送10器將采集的溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)并傳送給可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。4.3控制器選型及配置采用西門子 S7-200 系列可編程控制器。圖 4.2 S7-200實(shí)物圖一、 PLC系統(tǒng)配置根據(jù)系統(tǒng)控制要求，綜合考慮系統(tǒng)對(duì)PLC 運(yùn)算能力的要求等因素，選用西門子的 S7-200 系列 PLC，CPU模塊選用 CPU226。S7- 200 系列可編程控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各個(gè)單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。系統(tǒng)組成 :(1) 電源負(fù)載模塊：用于將 SIMATIC S7-200 連接到直流 24V 和交流 220V 兩種供電電源電壓，輸出類型有晶體管和繼電器兩種輸出方式，它與 CPU模塊和其他信號(hào)模塊之間通過(guò)電纜連接。(2) 中央處理單元 (CPU226)：本機(jī)集成 24 輸入 16 輸出，IO 共計(jì) 40 點(diǎn)，和 CPU224相比，程序存儲(chǔ)容量擴(kuò)大了一杯，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量增加到10KB，它具有 2 個(gè)通信口，通信能力大大增強(qiáng)。它可用于點(diǎn)數(shù)較多，要求較高的小型或中型控制系統(tǒng)。(3)IO 擴(kuò)展模塊：對(duì)于 IO 點(diǎn)數(shù)不夠的情況沒就必須增加 IO 擴(kuò)展模塊，對(duì) IO 點(diǎn)數(shù)進(jìn)行補(bǔ)充。本機(jī)選用 1 個(gè) EM222（4 點(diǎn)）作為數(shù)字量的擴(kuò)展。 1 個(gè) EM235，1 個(gè) EM232 作為模擬量的擴(kuò)展。圖 4.3模塊連接方式(4)PROFIBUS-DP 模塊 EM227：通過(guò)該模塊可以把 S7-200 PLC連接到 PROFIBUS-DP 網(wǎng)絡(luò)中，從而使其作為 DP網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)從站。4.4 IO地址分配表PLC輸入、輸出點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和所需控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)量加以確定。（ 1） PLC 的開關(guān)輸入端口包括系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止按鈕，電機(jī)啟動(dòng)、停止按鈕，手動(dòng)自動(dòng)按鈕、變頻器故障及檢修復(fù)位、以及變頻器工頻、變頻運(yùn)行信號(hào)，另外PLC輸入端口還包括電動(dòng)機(jī)的熱保護(hù)繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點(diǎn)。其11開關(guān)輸入端口的分配如表4.1 所示。表 4.1 開關(guān)量輸入分配表序號(hào)名稱文字符號(hào)端口地址1鍋爐自動(dòng)位SF1I0.02鍋爐手動(dòng)位SF2I0.13出水溫度SF3I0.24室外溫度SF4I0.35循環(huán)泵自動(dòng)SF5I0.46循環(huán)泵手動(dòng)SF6I0.57啟動(dòng) 1 號(hào)循環(huán)泵SF7I0.68啟動(dòng) 2 號(hào)循環(huán)泵SF8I0.79定時(shí)加熱SF9I1.010循環(huán)泵定時(shí)按鈕SF10I1.111超壓保護(hù)BP1I1.212超溫保護(hù)BTI1.313水箱壓力上限BP2UI1.414水箱壓力下限BP2LI1.515手動(dòng)停止循環(huán)泵 1SF11I1.716手動(dòng)停止循環(huán)泵 2SF12I2.017系統(tǒng)啟停SF13I2.118警鈴消除SF14I2.219循環(huán)泵 1 缺相KF1I2.320循環(huán)泵 2 缺相KF2I2.421補(bǔ)水泵 1 缺相KF3I2.522補(bǔ)水泵 2 缺相KF4I2.623引風(fēng)機(jī)啟停SF15I2.724鼓風(fēng)機(jī)啟停SF16I3.0（2）PLC的輸出端口包括各種故障指示以及變頻器故障給 PLC的信號(hào)， PLC與這些交流接觸器的連接是通過(guò)中間繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)中的強(qiáng)電和弱電之間的隔離，保護(hù) PLC 設(shè)備，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。以上的配置都留有余量，為以后的系統(tǒng)擴(kuò)展提供方便。開關(guān)輸出端口的分配表如4.2 所示。表 4.2開關(guān)量輸出分配表序號(hào)名稱文字符號(hào)端口地址1循環(huán)泵 1號(hào)QA1Q0.02循環(huán)泵 2號(hào)QA2Q0.13補(bǔ)水泵 1號(hào)QA3Q0.24補(bǔ)水泵 2號(hào)QA4Q0.35超溫報(bào)警PG1Q0.46超壓報(bào)警PG2Q0.57循環(huán)泵 1 號(hào)燈PG3Q0.68循環(huán)泵 2 號(hào)燈PG4Q0.7129補(bǔ)水泵 1 號(hào)燈PG5Q1.010補(bǔ)水泵 2 號(hào)燈PG6Q1.111報(bào)警鈴PB1Q1.212啟動(dòng)指示燈PG7Q1.313低水位-Q1.414高水位-Q1.515工頻運(yùn)行-Q1.616變頻運(yùn)行-Q1.717引風(fēng)機(jī)燈PG8Q2.018鼓風(fēng)機(jī)燈PG9Q2.1（3）模擬量輸入輸出點(diǎn)的分配表表 4.3模擬量輸入分配表序號(hào)名稱文字符號(hào)端口地址1出水溫度模擬輸入-AIW02室外溫度模擬輸入-AIW23水位檢測(cè)輸入-AIW44壓力檢測(cè)輸入-AIW6表 4.4模擬量輸出分配表序號(hào)名稱文字符號(hào)端口地址1出水溫度模擬輸出-AQW02室外溫度模擬輸出-AQW23水位檢測(cè)輸出-AQW44壓力檢測(cè)輸出-AQW64.5系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)風(fēng)機(jī)和循環(huán)泵采用變頻啟動(dòng)和調(diào)速。變頻器輸入電源前面接入一個(gè)自動(dòng)空氣開關(guān)，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)、變頻器的過(guò)流過(guò)載保護(hù)接通，雖然變頻器本身就有欠壓、過(guò)壓，過(guò)流、過(guò)載等保護(hù)功能，但是對(duì)于有工頻運(yùn)行的水泵電動(dòng)機(jī)，還需要在工頻電源下面接入相應(yīng)的熱繼電器，來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)的過(guò)流過(guò)載保護(hù)。13圖 4.4控制系統(tǒng)的主回路本系統(tǒng)采用 4 臺(tái)變頻器連接 4 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中 1 號(hào)變頻器控制引風(fēng)電機(jī)， 功率為90KW，變頻工作方式，電機(jī)通過(guò)一個(gè)接觸器和變頻器輸出電源相聯(lián)， 3 號(hào)變頻器控制鼓風(fēng)機(jī)，功率為 37KW，變頻工作方式，電機(jī)通過(guò)一個(gè)接觸器與變頻輸出電源連接。 2 號(hào)變頻器控制一臺(tái)循環(huán)泵， 4 號(hào)變頻器控制一臺(tái)循環(huán)泵，功率都為 75KW，一臺(tái)作為備用，均采用變頻工作方式。補(bǔ)水泵，爐排電機(jī)等采用工頻運(yùn)行方式，功率為5KW。變頻器主電路電源輸入端子(R, S, T)經(jīng)過(guò)隔離開關(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(dòng)機(jī)上，如圖4.2 所示。按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)開始工作，使接觸器線圈帶電并保持，從而使接觸器動(dòng)作，1#變頻器、 3#變頻器接通電源，電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行。4.6 系統(tǒng)控制電路的設(shè)計(jì)在控制電路的設(shè)計(jì)中，首先要考慮弱電和強(qiáng)電之間的隔離的問(wèn)題。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，所有控制電機(jī)、接觸器的動(dòng)作，都是按照PLC 的程序邏輯來(lái)完成的。為了保護(hù) PLC設(shè)備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接， 而是通過(guò)中間繼電器去控制電機(jī)動(dòng)作。在 PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了14實(shí)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(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)手動(dòng)自動(dòng)、欠壓、過(guò)壓保護(hù)，電機(jī)的故障指示，變頻器的故障指示以及報(bào)警輸出，模擬量的輸入、輸出模塊?？刂齐娐分羞€必須考慮系統(tǒng)電機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)指示燈的設(shè)計(jì)，為了節(jié)省PLC的輸出端口，在電路中可以采用 PLC 輸出端子的中間繼電器的相應(yīng)常開觸點(diǎn)的斷開和閉合來(lái)控制相應(yīng)電機(jī)指示燈的亮和熄滅，指示當(dāng)前系統(tǒng)電機(jī)的工作狀態(tài)。其控制電路圖如圖 4.4 所示。手動(dòng)控制時(shí)，首先扳動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SF1,使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SF2，接觸器 QA1吸合并自保，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng) , 運(yùn)行指示燈 PG3亮。當(dāng)接觸器 QA1吸合時(shí)，中間繼電器 QA3接通，變頻器 STF 接通，變頻器啟動(dòng)。當(dāng)變頻器故障輸出時(shí)，開始報(bào)警PB0鈴響，報(bào)警指示燈亮。按下復(fù)位按鈕 SF9，中間繼電器 QA4接通，常閉觸頭 SF7打開，解除報(bào)警，變頻器停止運(yùn)行。使電動(dòng)機(jī)停止時(shí)，按下按鈕SF2，接觸器線圈失電，主觸頭 SF4打開，電動(dòng)機(jī)停止。自動(dòng)控制時(shí)，扳動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SA6，通過(guò) PLC編程控制，來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)控制。15L1FA1SF1SF6SF11234手動(dòng)停止自動(dòng)SF4SF4SF8NPG0QA0SF2SF3QA1PG1SF4PG2SF5QA2PG3SF7QA3PB0SF7SF9PG4QA4SF7圖 4.5控制系統(tǒng)的控制回路164.7補(bǔ)水泵控制系統(tǒng)圖 4.6補(bǔ)水泵系統(tǒng)方案圖為了保護(hù) PLC設(shè)備， PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過(guò)中間繼電器去控制電機(jī)或者閥門的動(dòng)作。在PLC 輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實(shí)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(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命，增強(qiáng)系統(tǒng)工作的可靠性。由于每臺(tái)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(tái)電機(jī)三相輸入電源前面都接入兩個(gè)電流互感器，電流互感器和熱繼電器、兩個(gè)電流表連接。圖 4.7 是電流互感器的接線圖，兩個(gè)電流表一個(gè)安裝在控制柜上，另一個(gè)安裝在操作臺(tái)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(cè)電機(jī)的工作狀態(tài)，同時(shí)熱繼電器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的過(guò)熱保護(hù)。17BE1BE2A1A2MAM圖 4.7電流互感器的接線圖補(bǔ)水泵有兩臺(tái)臺(tái)， 1# 和 2#補(bǔ)水泵都配有變頻器。當(dāng) 1#補(bǔ)水泵采用變頻控制啟動(dòng)后仍不能滿足要求時(shí)，讓 1#補(bǔ)水泵工作于工頻同時(shí)啟動(dòng) 2#補(bǔ)水泵。電動(dòng)機(jī)的工頻運(yùn)行和變頻運(yùn)行分別由接觸器 QA1、QA2、QA3、QA4控制，圖 4.8 中 V