基于PLC的水暖鍋爐控制系統改造設計畢業(yè)論文.doc

目錄1緒論.12供暖鍋爐改造設計思路.12.1供暖鍋爐改造設計要求.12.2鍋爐系統的結構.22.3整體方案選擇.23變頻調速在供暖鍋爐控制中的應用.33.1變頻調速基本原理.33.2變頻調速在供暖鍋爐系統中的應用.44鍋爐控制系統總體設計.44.1系統功能分析.44.2總體設計思路.54.3系統結構.55系統硬件設計.65.1可編程控制器PLC的選型.65.2PLC配置.65.3I/O接線.85.4變頻器配置.85.5傳感器與變送器.95.5.1壓力變送器工作原理.105.5.2壓力變送器選型.105.5.3溫度傳感器選型.106系統構成.116.1補水泵控制系統.116.2循環(huán)泵控制系統.136.3燃燒控制系統.157PID控制原理.158程序設計.188.1主程序設計.158.2子程序設計.159結束語.26致謝.25參考文獻.2611緒論鍋爐是供熱設備中最普遍的動力設備之一，它的功能是把燃料中的貯能，通過燃燒轉化成熱能，以蒸汽或熱水的形式輸向各種設備。目前，大多數鍋爐都是人工控制的，或簡單的儀表單回路調節(jié)系統，燃料浪費很大。鍋爐作為一個設備總體，有許多被控制量與控制量，許多參數之間明顯地存在著復雜的關系。對于鍋爐這個復雜的系統，由于其內部能量轉換機理過于復雜，采用常規(guī)的方式進行控制，難以達到理想的控制效果，因此，必須采用智能控制方式控制，才能獲得最佳控制效果?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)既能代替?zhèn)鹘y的繼電器接觸器控制系統,又具有擴展各種輸入輸出模塊,如A/D模塊、熱電偶熱電阻模塊,構成多功能控制系統?，F代PLC集成度高、功能強、抗干擾能力強、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定。在傳統工業(yè)的現代化改造中發(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熱設備的安全性及供熱質量，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，一方面浪費人力；另一方面在出現事故隱患時，操作人員難以及時發(fā)現，很容易造成運行中設備的事故。該設計對整個鍋爐的運行進行監(jiān)測、報警、控制以保證鍋爐正常、可靠地運行，除此以外為保證鍋爐運行的安全，在進行微機系統設計時，對鍋爐水位、鍋爐壓力等重要參數應設置常規(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。系統由可編程邏輯控制器(PLC)、變頻器組成，能完成對給水、鼓風等進行自動控制，使鍋爐的水位、蒸汽壓力保持在規(guī)定的數值上，以保證鍋爐的安全運行，達到降低能耗、提高供氣質量的目的，同時對運行參數如壓力、溫度等進行顯示，還可對水位、壓力、爐溫等參數越限時報警，發(fā)出聲光信號。由于PLC具有輸入輸出光電隔離、停電保護、自診斷等功能，所以抗干擾能力強，能置于環(huán)境惡劣的工業(yè)現場中，故障率低。PLC編程簡單，易于通信和聯網，用于水暖鍋爐控制能提高性能價格比，如果從長遠觀點看，其壽命長，故障率低，易于維修，所以選用1。2供暖鍋爐改造設計思路2.1供暖鍋爐改造設計要求(1)PLC容量和性能要與任務相適應，PLC運行速度要滿足實時控制的要求(2)要確定PLC的型號、需要的傳感器和變頻器的型號、PLC硬件接線圖和梯形圖2(3)要有PLC的I/O接口地址分配表(4)系統具有手動/自動轉換、在線監(jiān)控及在現場調試、驅動電機過熱保護2.2鍋爐系統的結構鍋爐控制系統，一般由以下幾部分組成，即由鍋爐本體、補水箱、循環(huán)水泵、補水泵等部分組成。補水箱內的水由兩路提供。一路是來自用戶網通過熱交換形成的冷凝水。一路是來自自來水管的自來水。當回水不足以維持供熱所需的水時。啟動補水泵，用補水箱內的水，加入到鍋爐。圖1總體系統結構圖2.3整體方案選擇以往供暖鍋爐系統中帶有循環(huán)泵、補水泵等水泵類的設備，通常是根據不同的生產需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞，還加速了閥體的磨損，嚴重時損壞設備而影響生產。目前，風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現泵損壞同時電機也被燒毀的現象。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進行控制中心的，但是由于單片機工作狀態(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PLC進行改造，把原來的繼電接觸式電控系統改造為PLC控制。不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水箱補水泵鼓風機循環(huán)水泵鍋爐自來水3能，可以在發(fā)生故障的部位進行報警。第二個方案用可編程控制器PLC對原來的繼電接觸式電控系統進行技術改造，改造后可以減少強電元氣件數目，而且增加了一些故障自診斷功能。提高了系統的穩(wěn)定性，可靠性，安全性。使電氣控制系統的工作更加靈活，更容易維修，更能適應經常變動的工藝條件。因此我們選擇第二種方案。3變頻調速在供暖鍋爐控制中的應用3.1變頻調速基本原理目前，隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術的發(fā)展，變頻調速技術已經發(fā)展為一項成熟的交流調速技術。變頻調速器作為該技術的主要應用產品經過幾代技術更新，己日趨完善，能夠適應較為惡劣的工業(yè)生產環(huán)境，目能提供較為完善的控制功能，能滿足各種生產設備異步電動機調速的要求。變頻調速技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系水泵多配用交流異步電機拖動，當電機轉速降低時，既可節(jié)約能量，經濟效益十分顯著。由異步電動機的轉速公式：pSfSnn/)1(60)1(0(1)式中，n異步電動機的同步轉速r/min；0n異步電動機轉子的轉速r/min；p電動機的磁極對數；f電源頻率，電動機定子電壓頻率；S轉速差；%10000nnns(2)由公式可見改變電動機極對數P、改變轉速差S及改變電源頻率f都可以改變轉速。通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交-直-交電源變換技術，集電