燃?xì)忮仩t溫度的PLC控制系統(tǒng)

1、畢業(yè)論文題目：燃?xì)忮仩t的PLC控制系統(tǒng)學(xué)生姓名： TOC o 1-5 h z 系別:專業(yè)班級(jí):指導(dǎo)教師:o年五月摘要燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際供暖中負(fù)荷多變的特點(diǎn)，采用先進(jìn) 的變頻技術(shù)和模糊控制技術(shù)專門進(jìn)行研發(fā)的，其主要功能是改變鍋爐的燃?xì)饬?，使?爐節(jié)能運(yùn)行。該系統(tǒng)對(duì)提高燃料利用率有明顯效果。目前，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)越 來(lái)越高，改變供暖的燃料品種，燃燒清潔燃料,是降低空氣污染的有效措施。近幾年來(lái), 我國(guó)城市燃?xì)饨Y(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，西氣東輸、西電東運(yùn)等工程的實(shí)施,更為燃?xì)忮仩t PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用起到了至關(guān)重要的推動(dòng)作用。關(guān)鍵詞：PLC；燃?xì)忮仩t；控制系統(tǒng)目錄 TOC o 1-

2、5 h z HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 一、PLC的由來(lái)1（二）PLC的基本概念-PLC的定義及燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn).1 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 二、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序概述2 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document （一）燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 2 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document （二）、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中的各種模擬量的內(nèi)存配置 3 HYP

3、ERLINK l bookmark44 o Current Document （三）、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng) 4 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document （1）鍋爐的控制程序 4 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document （2）燃?xì)忮仩t控制的應(yīng)用 5 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document （3）汽壓調(diào)節(jié)工作的應(yīng)用 5 HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 三、應(yīng)用前景預(yù)測(cè)6 HYPERLINK l bookmark

4、65 o Current Document 四、總結(jié)6 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 參考文獻(xiàn)8 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 謝辭9一、PLC的由來(lái)(-)PLC技術(shù)系統(tǒng)的由來(lái)可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè) 控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù) 的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控

5、制的范圍，因此，今天這種裝置稱 作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的 簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。(二)PLC的基本概念-PLC的定義及燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng) 的特點(diǎn)燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際供暖中負(fù)荷多變的特點(diǎn)，采用 先進(jìn)的變頻技術(shù)和模糊控制技術(shù)，改變鍋爐的燃?xì)饬?，使鍋爐節(jié)能運(yùn)行。該系統(tǒng)對(duì)提 高燃料利用率有明顯效果，同時(shí)兼顧安全性和穩(wěn)定性：高可操控性：首先所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的外 電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離；其次各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時(shí) 間常數(shù)一般為1020

6、ms ；第三各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾；第四采用 性能優(yōu)良的開(kāi)關(guān)電源。第五對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選；第六良好的自診斷功能， 一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大； 第七大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng)，使可*性 更進(jìn)一步提高。豐富的I/O接口模塊PLC針對(duì)不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，如：交流或直流；開(kāi)關(guān) 量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位；強(qiáng)電或弱電等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè) 現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開(kāi)關(guān)；接近開(kāi)關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈; 控制閥等直接連接。另外為了提高操作性能，它還有多種人-機(jī)對(duì)話的接口

7、模塊；為 了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。（3）采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外， 絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用 模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來(lái)，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需 要自行組合。（4）編程簡(jiǎn)單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對(duì) 使用者來(lái)說(shuō)，不需要具備計(jì)算機(jī)的專門知識(shí)，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理 解和掌握。（5）安裝簡(jiǎn)單，維修方便不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。 使用時(shí)只需將現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接

8、，即可投入運(yùn)行。各種模 塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。由于采用模塊 化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過(guò)更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢 復(fù)運(yùn)行。二、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的程序概述（一）燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一個(gè)鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)主要包含一下幾個(gè)部分：設(shè)備狀態(tài)的采集；系統(tǒng)狀態(tài)的采集; 鍋爐和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。設(shè)備狀態(tài)的采集主要是鍋爐輸出的狀態(tài)點(diǎn)，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵給出的狀態(tài)點(diǎn)，以 及水箱等其他設(shè)備的狀態(tài)點(diǎn)。鍋爐輸出的狀態(tài)點(diǎn)主要包括鍋爐的運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)、鍋爐 故障狀態(tài)點(diǎn)、鍋爐出水溫度、鍋爐回水溫度、鍋爐排煙溫度；循環(huán)泵和補(bǔ)水泵以及 輔助其工作的變頻設(shè)備的狀態(tài)

9、點(diǎn)一般是由水泵控制柜或變頻控制柜中集中取出的。 水箱的液位狀態(tài)一般直接送到PLC控制柜。系統(tǒng)狀態(tài)的采集根據(jù)鍋爐系統(tǒng)的不同有差別。一般來(lái)講，目前設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主要 分為一次側(cè)與二次側(cè)。一次側(cè)的是鍋爐水循環(huán)系統(tǒng)，二次側(cè)水循環(huán)系統(tǒng)常用的換熱 器有兩種一種是板式換熱器，另一種是容積式換熱器。一次側(cè)采集的狀態(tài)包括一次 側(cè)供水溫度、一次側(cè)回水溫度、一次側(cè)供水壓力、一次側(cè)回水壓力；二次側(cè)采集的 狀態(tài)包括二次側(cè)供水溫度、二次側(cè)回水溫度、二次側(cè)供水壓力、二次側(cè)回水壓力； 如果需要根據(jù)室外溫度實(shí)現(xiàn)鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制那么還需要增加室外溫度的采 集。鍋爐和各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制主要是對(duì)鍋爐本體的啟?？刂坪透鞣N電動(dòng)閥門的控

10、 制。這里所說(shuō)的對(duì)鍋爐本體的啟?？刂浦饕峭ㄟ^(guò)鍋爐自身的控制器提供的控制點(diǎn) 控制鍋爐。鍋爐本體自帶的控制器這里暫不介紹。鍋爐提供的控制點(diǎn)是開(kāi)關(guān)量控制 點(diǎn)，一般是常開(kāi)點(diǎn)。根據(jù)影響鍋爐運(yùn)行的狀態(tài)點(diǎn)的組合條件，給出允許鍋爐啟動(dòng)信 號(hào)。簡(jiǎn)單的說(shuō)就是需要什么樣的條件鍋爐才能啟動(dòng)或停止。閥門的控制有兩種方式， 一種是開(kāi)關(guān)量控制閥門打開(kāi)與關(guān)閉，另一種是模擬量輸出控制閥門打開(kāi)與關(guān)閉。（二）、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)中的各種模擬量的內(nèi)存配置我們的鍋爐系統(tǒng)中存在大量的模擬量信號(hào)，這些信號(hào)一般來(lái)說(shuō)輸入都是由模擬 量采集模塊將連續(xù)的變化量（大部分為4-20mA的電流信號(hào)，0-5V或010V的電 壓信號(hào)）轉(zhuǎn)換離散的數(shù)

11、字量，存儲(chǔ)到PLC內(nèi)存里的；輸出是由模擬量輸出模塊將我 們要輸出的存儲(chǔ)在內(nèi)存中的數(shù)字離散信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)或者電流信號(hào)。無(wú)論是內(nèi) 存中采集上來(lái)的數(shù)值還是我們輸出的數(shù)值都不是我們得到的理想的數(shù)值，還需要轉(zhuǎn) 換程序?qū)⑦@些量轉(zhuǎn)換成可讀懂的數(shù)據(jù)。鍋爐控制系統(tǒng)中的模擬量輸入值主要是：鍋爐出水溫度、鍋爐回水溫度、鍋爐 排煙溫度、鍋爐出水壓力、鍋爐回水壓力、一次供水壓力、一次回水壓力、一次供 水溫度、一次回水溫度、采暖供水溫度、采暖回水溫度、采暖供水壓力、采暖回水 壓力、生活供水溫度、生活回水溫度、生活供水壓力、生活回水壓力、水流量、供 熱量、閥門開(kāi)度、室外溫度、變頻器頻率等等。當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)種類根據(jù)設(shè)計(jì)院

12、設(shè) 計(jì)的不同，所需要采集的數(shù)據(jù)種類也不同。鍋爐控制系統(tǒng)中的模擬量輸出值主要是：各中需要模擬量控制的閥門開(kāi)啟值和 變頻器的給定頻率。考慮到這些模擬量經(jīng)過(guò)程序轉(zhuǎn)換之后一般為實(shí)數(shù)類型（REAL）的數(shù)值，所以每個(gè) 數(shù)值存儲(chǔ)到內(nèi)存后所占用的內(nèi)存空間為4個(gè)字節(jié)，即32位的數(shù)值。那么我們可以這 樣標(biāo)準(zhǔn)化采集量。因?yàn)橐粋€(gè)PLC控制鍋爐臺(tái)數(shù)的上限是10臺(tái)，所以總供需要200 個(gè)字節(jié)。于是我們把VB100-VB299的內(nèi)存段分配給與鍋爐相關(guān)的采集值。（三）、燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)鍋爐控制程序也是控制系統(tǒng)的核心部分。鍋爐控制程序的目的是保障鍋爐的 正常工作，故障時(shí)立即報(bào)警，并準(zhǔn)確判斷報(bào)警位置，為鍋爐操作人員提供

13、最大的方 便。一般來(lái)講鍋爐控制系統(tǒng)目前主要分為兩種方式：自動(dòng)控制與手動(dòng)控制。手動(dòng)控 制是最基本的控制功能，在這里就不再敘述，而熟悉自動(dòng)控制系統(tǒng)的方式與方法對(duì) 我們?nèi)粘９芾砗缅仩t的自安全和穩(wěn)定有非常大的幫助。（1）鍋爐的控制程序鍋爐的控制程序重要為控制啟動(dòng)程序和停止程序，需要控制的設(shè)備主要有鍋爐 燃燒機(jī)、鍋爐碟閥、變頻器、三通調(diào)節(jié)閥等等。鍋爐燃燒機(jī)控制鍋爐的啟動(dòng)和停止， 鍋爐碟閥控制鍋爐水循環(huán)的通斷，通過(guò)變頻器可以控制泵的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)水流的循 環(huán)，三通閥的設(shè)置主要是為了節(jié)能的需要，可以調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的熱量分配。a.鍋爐 的啟動(dòng)前需要燃?xì)忾y開(kāi)、鍋爐碟閥開(kāi)、燃燒機(jī)無(wú)故障、循環(huán)水泵無(wú)故障并且運(yùn)行等 必要

14、的前提條件。只能在所有條件都滿足的條件下才能從PLC給燃燒機(jī)輸出允許鍋 爐啟動(dòng)的信號(hào)。這個(gè)條件無(wú)論是自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制都需要給到鍋爐燃燒機(jī)才能 啟動(dòng)鍋爐。b、鍋爐啟動(dòng)的程序。判斷是否有啟動(dòng)信號(hào)，是何種啟動(dòng)信號(hào)（自動(dòng)啟動(dòng) /手動(dòng)啟動(dòng)），通過(guò)判斷鍋爐碟閥是否打開(kāi)，也就是說(shuō)鍋爐本體是否能夠形成水循環(huán)。 這樣做的目的是處于安全的考慮，如果鍋爐本體水流不能循環(huán)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。鍋爐閥 沒(méi)有打開(kāi)，那么鍋爐啟動(dòng)前提條件必不滿足，鍋爐允許啟動(dòng)信號(hào)不滿足導(dǎo)致鍋爐不 能啟動(dòng)。待鍋爐碟閥打開(kāi)后啟動(dòng)條件滿足，啟動(dòng)程序輸出啟動(dòng)信號(hào)。需要注意的一 點(diǎn)是自動(dòng)啟動(dòng)和手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)的互鎖，即選擇自動(dòng)控制時(shí)復(fù)位手動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)，選擇 手動(dòng)

15、控制時(shí)，復(fù)位自動(dòng)啟動(dòng)信號(hào)。c、鍋爐停止的程序。鍋爐停止是相對(duì)于鍋爐啟動(dòng) 的一個(gè)逆向過(guò)程。只要將鍋爐啟動(dòng)程序逆向操作即可完成鍋爐的停止操作。（2）燃?xì)忮仩t控制的應(yīng)用按下啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，引風(fēng)機(jī)便開(kāi)始動(dòng)作，待引風(fēng)機(jī)電流正常后，送風(fēng)機(jī)隨之動(dòng)作， 進(jìn)行前吹掃。若無(wú)其他異常變化，點(diǎn)火系統(tǒng)的閥門打開(kāi)將點(diǎn)火所需燃料供給噴嘴； 噴嘴燃燒控制閥打開(kāi)，此時(shí)應(yīng)處于低流量燃燒狀態(tài)，火焰檢測(cè)器依據(jù)燃燒情況，發(fā) 出檢測(cè)信號(hào)來(lái)加大燃料流量調(diào)節(jié)閥及風(fēng)機(jī)風(fēng)門開(kāi)度；燃燒狀態(tài)正常后，點(diǎn)火系統(tǒng)閥 門即關(guān)閉。應(yīng)注意的是，當(dāng)爐膛內(nèi)燃?xì)怏w積濃度達(dá)到爆炸區(qū)間時(shí)，如遇金屬撞擊或 放電等產(chǎn)生的火花會(huì)發(fā)生爆炸，因此應(yīng)由火焰檢測(cè)器來(lái)確認(rèn)主噴嘴部位的燃燒狀態(tài)

16、， 實(shí)現(xiàn)對(duì)燃料流量的控制。燃燒控制一般分有級(jí)調(diào)節(jié)和無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)兩種。燃?xì)忮仩t所配 燃燒器均配置為無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，其燃料供給量隨熱負(fù)荷改變而改變，克服了有級(jí)調(diào)節(jié)對(duì) 鍋爐熱沖擊力大的缺點(diǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定，燃料損失少，但成本較高。（3）汽壓調(diào)節(jié)工作的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)際上是由變頻器驅(qū)動(dòng)氣閥向噴氣嘴供天然氣，由于燃?xì)饬髁吭跐M足一定 條件下與蒸汽壓力、流量存在某種控制關(guān)系，因此可利用這一關(guān)系實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)燃?xì)饬?量來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)蒸汽流量與壓力的目的。由設(shè)在蒸汽出口管處的壓力傳感器反饋蒸汽 壓力信號(hào)，并與變頻器中的設(shè)定蒸汽壓力值相比較構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，即現(xiàn)地控制 單元根據(jù)蒸汽壓力實(shí)際情況，設(shè)定供氣系統(tǒng)流量值。當(dāng)其蒸汽壓力和流量需增加時(shí)，

17、變頻器輸出電壓和頻率升高，天然氣泵轉(zhuǎn)速升高，泵口出氣量增加；當(dāng)蒸汽流量要 減少時(shí)，變頻器輸出電壓和頻率降低，氣泵轉(zhuǎn)速降低，泵口出氣量減少，并始終保 持管網(wǎng)壓力恒定，使其保持在設(shè)定壓力值上。變頻供氣采用數(shù)字式增量PID調(diào)節(jié)方 式，自動(dòng)閉環(huán)調(diào)節(jié)回路調(diào)節(jié)的量是該管路蒸汽實(shí)際流量值P和流量參考值P0相比較 所產(chǎn)生的差值信號(hào)送PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行PID運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為適當(dāng)模擬控制信 號(hào)送變頻器進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，以達(dá)到運(yùn)行流量值P在任何流量狀態(tài)始終接近于設(shè)定參 考流量值P0。過(guò)程如下：（1）當(dāng)實(shí)際流量低于P1時(shí)，為加快響應(yīng)速度，氣泵滿速運(yùn) 行。（2）當(dāng)實(shí)際流量位于P1P2時(shí)，為避免積分飽和，分離積分項(xiàng)，采用

18、PD控制。（3）當(dāng)實(shí)際流量位于P2P3時(shí)，采用PID控制。（4）當(dāng)實(shí)際流量位于P3P4時(shí)，采 用自適應(yīng)PID控制。（5）當(dāng)實(shí)測(cè)流量P0+0.1，且在采樣周期中，流量持續(xù)上升，則 變頻器斷開(kāi)。（6）在采樣周期中，流量持續(xù)下降，則變頻器開(kāi)通，其他情況實(shí)行 PID控制。（7）實(shí)測(cè)流量大于P4時(shí)，關(guān)閉變頻器電源。這種控制方法不僅考慮了實(shí)測(cè)流量和設(shè)定流量的偏差，且考慮了實(shí)測(cè)流量變化 趨勢(shì)，可減少超調(diào)和波動(dòng)，具有自適應(yīng)效果。P1、P2、P3、P4選擇為：P1=P0X94%， P2=P0X97%，P3=P0-0.2，P4=P0+ 0.2。（P0：設(shè)定流量值）三、應(yīng)用前景預(yù)測(cè)隨著時(shí)代的發(fā)展，如何環(huán)保、高效的提

19、供采暖及生活熱水越來(lái)越緊迫的提了出 來(lái)，燃煤改燃?xì)鉂M足了人們要求。國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)工程西氣東輸及“氣化工程”的不 斷推進(jìn)，為燃?xì)忮仩t推波助瀾，促進(jìn)了燃?xì)忮仩t的研制、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。燃?xì)忮仩t是我國(guó)節(jié)能鍋爐發(fā)展的一個(gè)方向，而實(shí)現(xiàn)完全智能化控制及遠(yuǎn)程技 術(shù)服務(wù)系統(tǒng)是燃?xì)忮仩t發(fā)展的必然趨勢(shì)。燃?xì)忮仩tPLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的智能化、高 速度、高性能極大促進(jìn)了燃?xì)忮仩t革命時(shí)代的技術(shù)革新進(jìn)程。在我國(guó)，燃?xì)忮仩tPLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)還剛剛起步，技術(shù)發(fā)展還不成熟，但它的技術(shù)優(yōu)越性在當(dāng)時(shí)代中是無(wú) 可比擬的，它在一系列先進(jìn)技術(shù)支持下必將成為新時(shí)期燃?xì)飧锩鼤r(shí)代的領(lǐng)跑者，并 且隨著我國(guó)西氣東輸工程的進(jìn)展加快，該系統(tǒng)必將有一個(gè)良好的開(kāi)發(fā)前景：（1）高層 民用建筑的發(fā)展：自80年代以來(lái)，中國(guó)的大中城市的高層民用建筑有較大的發(fā)展;進(jìn) 入90年代以后，高層民用建筑增加的速度更快，而且高度也在不斷增加。如此眾多的 高層建筑的出現(xiàn)，給與之配套的鍋爐房設(shè)置帶來(lái)一系列問(wèn)題，如場(chǎng)地緊張、對(duì)周圍環(huán) 境的影響、對(duì)自動(dòng)化程度和可靠性要求較高等。這些都促進(jìn)了燃?xì)忮仩t的應(yīng)用。（2） 高新經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)的建設(shè):改革開(kāi)放政策吸引大量外資企業(yè)來(lái)華投資，全國(guó)各地紛 紛開(kāi)發(fā)高新經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，改善了投資環(huán)境。由于高