基于plc的蒸汽锅炉自动控制系统

基于plc的蒸汽锅炉自动控制系统内容摘要：

件和转换元件组成。 当传感器的输出为规定（a）电压输入接线图5（b ）电压型负载接线图图 3 输入输出模块接线图的标准信号时，则称为变送器。 变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的器件，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件 [3]。 一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。 现在大量的传感器大多输出的就是标准的信号，然而仍叫传感器，实际上已是变送器了，所以在这里不分传感器和变送器，但选择时有一个首要前提就是它应能提供标准的信号，以便与 PLC 的输入模块进行匹配连接。 温度变送器的选择在温度测量中，有许多不同的测量方法， 将铂电阻作为敏感元件具有这样的特性：（1）电阻值与温度变化具有良好的线形关系。 （2）电阻温度系数大，便于精确测量。 （3）电阻率高，热容量小，反应速度快。 （4）在温度范围内都具有稳定的物理性质和化学性质。 STY 系列一体化温度变送测温探头是高阻性 PT1000 铂电阻，由测温探头、温度转换模块、保护外壳三部分组成。 其技术指标如表 2 所示，其外形和接线图如图 4 所示。 表 2 STY 系列技术指标6测量范围200～ 6000C供电电源 24V 稳定性 优于 %/年输出信号4～ 20A，0 ～10A1～ 5V，0 ～ 10V功 耗 1W 温度系数 〈%/负载电阻 500 误 差 %,%,% 供电误差 〈 177。 %所选型号 STTHB6C100D1N2G/2T201P5L1S0图 4 STTH—B6 温度变送器外形和接线图 压力传感器的选择 本系统压力传感器采用 MSS3 系列压力变送器，该变送器由先进的钛/ 硅—蓝宝石传感器和变送器电路组成，产品具有压力范围宽，温度范围广耐磨损抗冲击及防腐蚀的特点，弥补了其它传感器工作原理上的不足，且能在高温地区长期稳定的工作。 其技术参数如表 3 所示。 流量变送器的选择LUGB－21/ZX 涡街流量传感器的特点：该传感器是一种新型流量传感器，可以用于多种数据散集系统，与 XS 型流量显示仪配套组成流量计，用于测量管表 3 MSS3 系列压力变送器技术参数量 程 0～ 4Kpa，0～1000Kpa ，0～0 长期稳定性 〈，〈，〈70Mpa 压力形式 绝压，表压，负压 工作电压 12～ 36V DC输出信号 4～20MA ， 0～5V ，0～10V 环境温度 40～70C综合精度 %，%，% 介质温度 40～200C零点漂移 〈0. 1，〈，〈 过载能力 150%灵敏度温度漂移〈，〈，〈 响应时间 ms所选型号 MSS3G2NM1AAWT1（4085）量程 0～100Mpa道中液体、气体、蒸汽的瞬时流量和累积流量，并输出信号控制相应设备。 该传感器广泛用于电力、机械、轻工、冶金、石油、化工、造纸、科研及城市供水、供热、供气以及各种工业过程控制、能源管理和环境工程等领域。 其技术参数如表 4 所示。 型号说明：LUGB21 不带现场显示、LUGBZX 带现场显示，可显示瞬时流量和累积流量）。 8表 4 LUGB－21/ZX 涡街流量传感器 水位传感器的选择LCT4 系列射频导纳液位变送器，是在吸收国外同类产品的先进技术、功能的基础上而设计生产的物位测量仪表。 其高可靠性能的传感器和独特稳定的电路模块全部采用进口器件，它采用导纳测量方法将被测介质的阻抗和容抗信息综合在一起，提高了长期测量可靠性、稳定性、灵敏度和精度，几乎能测量所有介质的物位，而不受传感器探头上挂料、温度、介质密度变化影响。 可广泛应用于工业领域的液位、料位、界面的连续测量及油水含量分析，变送器将被测物位转换成 4～20mADC 标准电流信号。 其主要技术参数如表 5。 表 5 LCT4 系列射频导纳液位变送器技术参数 变频器的选择普通型40～＋ 130℃，10～ ＋250℃高温型10～＋ 300℃，10～ ＋380℃测量介质液体、气体、过热/饱和蒸汽介质温度防爆型 40～ ＋80 ℃三线制电压脉冲低电平 0～1V；高电平＞ 4V工作电压 24VDC输出信号二线制电流信号 4～20MA环境温度 25～＋55℃精度等级液体177。 1%；　气体177。 1%；　蒸汽177。 %所选型号 LUGB21（不带现场显示）量 程 ～6M，1～60M 介质温度 180～+500℃精 度 177。 % 供电电压 额定电压 24VDC信号输出 4～20mADC 两线 工作压力 真空 ～32MPa最大负载电阻 600Ω（24VDC 时） 相对湿度 ≤85%响应时间 20ms 电气接口： G1/2＂内螺纹环境温度 40～+60℃ 防爆等级 ExiaⅡBT6所选型号 LCT—41113P2B9给电动机提供频率可变电源的设备就是变频器，变频器是变频调速系统的核心部分。 变频器与电动机完美的控制构成了性能优良的变频调速系统。 对变频器的选型要从容量、输出电压、输出频率、保护构造、U/F（电压/频率）模式、电网逆变器的切换、瞬停，再启动等方面进行综合考虑，进而选择满足要求的机种、机型。 (1)容量选择通常变频器主要技术指标以适用电机功率，输出容量，额定输出电流表示。 其中，额定输出电流为变频器可以连续输出的最大交流电流有效值，不管用于何种用途，都不允许连续超过此值。 (2)变频器输出电压与输出频率选择一般情况变频器输出电压可按电机额定电压选定。 变频器的最高输出频率对于不同的机种有不同的值，最高频率有 50、60、1200HZ 甚至更高。 变频范围在 0～50HZ 的变频，一般调速范围在 0～额定转速之间，大容量通用变频器均属于此类。 最高输出频率较高的变频器由于输出电压不变并为恒功率特性，要注意在高速区转矩的减小。 进行频率选择时，根据逆变器的使用目的来确定最高输出频率，选择机种时，可将此作为一个选择根据。 依照上述变频器选择原则而选择多功能、通用型的 FRA500 系列，其技术参数和特点：4 ～800KW（3 相 380V，FRA540(L) 系列） ，采用先进磁通矢量控制方式，调速比可达 1：120 （～60Hz ） ，可拆卸式风扇和接线端子，维护方便。 具有柔性 PWM，实现更低噪音运行。 内置 RS485 通信口，并可支持各种常用的现场 PID 等多种功能，适合各种应用场合。 5 控制系统软件设计 控制系统的软件流程图控制系统的软件流程图如图 5 所示。 N Y 主程序系统初始化手动控制自动。 调汽包水位控制子程序调燃烧过程控制子程序调系统异常报警程序10图 5 主程序流程图 I/O 口分配I/O 口分配情况如表 6 所示。 PLC 的电气接线图PLC 的电气接线图如图 6 所示。 锅炉控制过程设计 PID 的选择及其控制规律一套控制系统主要是由被控对象、执行机构、检测变送器等完成一定任务的元部件构成的，这些元部件各自都有本身的动态和静态特性、控制方案以及干扰的形式和幅值。 一般说来，被控对象、执行机构、检测变送器等元部件一旦选定，其特性就被固定下来了，所以，设计的剩下的一项主要任务就是确定控制规律、合理地选择控制器的形式及参数，以得到最佳的控制质量。 P、PI 、 PD、PID 控制器如表 7 所示。 PID 参数的整定PID 参数的整定有两种可用的方法，理论设计法及实验确定法。 常用行之有效的是实验确定法。 具。