--9-1緒論1.1課題背景和意義能源現(xiàn)已成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生產(chǎn)活動(dòng)需求的首要物質(zhì)基礎(chǔ)，是制約人類(lèi)生存的關(guān)鍵條件之一。隨著工業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜化與自動(dòng)化的逐漸增加，控制規(guī)模的不斷增大，生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新，作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力和能量來(lái)源核心的鍋爐，也向著擴(kuò)大容積容量、提高安全系數(shù)，提升系統(tǒng)控制參數(shù)的要求。我國(guó)北方入冬以來(lái)，由于天氣寒冷需要設(shè)備供暖，那么用鍋爐供暖成為了主要的設(shè)備。那么怎樣才能經(jīng)濟(jì)合理地監(jiān)控供熱系統(tǒng)并且改善對(duì)其的自動(dòng)控制，提高供暖的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，是人類(lèi)社會(huì)所要面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。熱水鍋爐是以水為媒介，向用戶(hù)提供熱能。要讓鍋爐燃燒穩(wěn)定，工作效率高，就要使得煤炭發(fā)揮最大熱能效益，同時(shí)節(jié)約煤炭資源。故本設(shè)計(jì)由PLC和上位機(jī)組態(tài)軟件，組成的熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)。將探討供暖熱水鍋爐控制中的主要環(huán)節(jié)，并介紹熱水鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的硬件和軟件的實(shí)現(xiàn)。1.2課題關(guān)鍵問(wèn)題的描述本課題關(guān)鍵問(wèn)題在于燃燒過(guò)程中如何控制各個(gè)參數(shù)，使得燃燒時(shí)鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定以及安全性高、經(jīng)濟(jì)效益高。再通過(guò)反應(yīng)來(lái)的參數(shù)對(duì)其燃燒進(jìn)行自動(dòng)控制，選擇用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。所面臨的難題就是如何用PLC來(lái)控制變頻器，從而控制各個(gè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒過(guò)程的自動(dòng)控制。另外就是如何采集鍋爐燃燒過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)并且反饋至PLC，那么信息的采集與反饋應(yīng)用到壓力傳感器、含氧量傳感器、溫度傳感器。燃煤的工業(yè)鍋爐的燃燒過(guò)程為，燃料煤加到煤斗中，進(jìn)入爐排面上，爐排借電動(dòng)機(jī)貨輪來(lái)帶動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)。燃燒所需要的空氣是鼓風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上通過(guò)爐排到達(dá)燃燒燃料層，風(fēng)量和燃料量要成比例，進(jìn)行充分燃燒形成高溫?zé)煔?。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過(guò)除渣板后排入灰斗，這整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為燃燒過(guò)程。燃燒過(guò)程進(jìn)行得完善與否，是鍋爐正常工作的根本條件。要使燃料量、空氣量和負(fù)荷蒸汽量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這就要根據(jù)所需要的負(fù)荷蒸汽量，來(lái)控制燃料量和送風(fēng)量，同時(shí)還要通過(guò)引風(fēng)設(shè)備控制爐膛負(fù)壓。1.3國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀（1）國(guó)外現(xiàn)狀在國(guó)外，熱水供暖鍋爐燃燒控制的技術(shù)發(fā)展比較早，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，熱水供暖鍋爐燃燒控制技術(shù)已經(jīng)達(dá)到高度自動(dòng)化控制。在國(guó)外熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集鍋爐運(yùn)行過(guò)程中蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓等多種參數(shù)，并能夠根據(jù)采集到的各個(gè)參數(shù)動(dòng)態(tài)來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)鍋爐在熱水供暖鍋爐控制階段能夠考慮到“假水位”等延遲因素，使用最優(yōu)控制策略完成鍋爐燃燒過(guò)程中的控制。上世紀(jì)六十年代，在發(fā)達(dá)國(guó)家中熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)主要以電動(dòng)單元組合儀表檢測(cè)與控制。到了上世紀(jì)七十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)理論的快速發(fā)展，使得熱水供暖鍋爐燃燒控制的計(jì)算機(jī)控制成為了可能。在近一、二十年以來(lái)，隨著快速發(fā)展的控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，使熱水供暖鍋爐燃燒控制應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制很快得到了普及。如今在國(guó)外，熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。因此，熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,鍋爐的熱效率提高，節(jié)約了煤炭資源并且減少了環(huán)境的污染。（2）國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)對(duì)熱水供暖鍋爐燃燒控制的研究始于80年代初期。當(dāng)時(shí)大多數(shù)系統(tǒng)主要是在引進(jìn)國(guó)外全套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行研究學(xué)習(xí)以及操作使用，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。經(jīng)過(guò)多年工業(yè)國(guó)人努力的研究與實(shí)際應(yīng)用，目前，我國(guó)在熱水供暖鍋爐燃燒控制監(jiān)控方面的研究有了快速的提升。現(xiàn)如今節(jié)能、環(huán)保是人類(lèi)面臨的兩大課題，燃燒的主要是中、低質(zhì)煤，工業(yè)對(duì)自然的污染十分嚴(yán)重，而且熱效率和自動(dòng)化控制程度比較低，降低了煤炭利用率，浪費(fèi)煤炭能源，同時(shí)對(duì)環(huán)境有污染。因此，我國(guó)工業(yè)匠人不惜日夜，自強(qiáng)不息努力在研究第一線(xiàn)，虛心學(xué)習(xí)先進(jìn)國(guó)外技術(shù)，使得熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)在各個(gè)方面有了很大的提升。到了80年代中后期，隨著先進(jìn)的控制技術(shù)引入我國(guó)的熱水供暖鍋爐燃燒控制，熱水供暖鍋爐的計(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)化控制已經(jīng)成為一個(gè)熱門(mén)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)外自動(dòng)控制設(shè)備開(kāi)發(fā)的各種控制系統(tǒng),已經(jīng)逐漸用于對(duì)原有鍋爐的技術(shù)改造中，并與新建爐體配套的方向發(fā)展。目前我國(guó)對(duì)熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的研究已經(jīng)成熟，對(duì)各個(gè)參數(shù)檢測(cè)變送，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制并且運(yùn)行穩(wěn)定。1.4本文的工作本文主要研究設(shè)計(jì)了熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，并針對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題，提出了基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：(1)了解當(dāng)時(shí)熱水供暖鍋爐燃燒控制存在的問(wèn)題，并且調(diào)研國(guó)內(nèi)外熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，具體的開(kāi)展工作，并針對(duì)目前存在的問(wèn)題提出具體的方案設(shè)計(jì)。(2)對(duì)PLC控制變頻器研究，熱水供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)必須需要實(shí)時(shí)采集鍋爐內(nèi)部的爐膛負(fù)壓、出水溫度、含氧量等信息，PLC根據(jù)給定作相對(duì)應(yīng)的調(diào)整，因此需要查閱PLC的工作原理以及PLC控制變頻器的工作。(3)對(duì)燃燒過(guò)程中的參數(shù)獲取需要傳感器原理研究，為了自動(dòng)控制鍋爐燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要研究變送器、測(cè)控儀的使用原理，并根據(jù)系統(tǒng)的需求，確定硬件的選型。(4)運(yùn)用昆侖組態(tài)軟件做仿真，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。1.5論文結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介第一部分：提出熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題與難點(diǎn)，調(diào)研了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，并且介紹了本文主要的工作內(nèi)容與研究方法，在其最后大概介紹了每個(gè)章節(jié)的主要工作內(nèi)容。第二部分：對(duì)熱水供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)的工藝流程以及控制要求詳細(xì)介紹，并且完成總體方案設(shè)計(jì)。第三部分：熱水供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)。其中介紹了硬件的選型，并且分析PLC的優(yōu)點(diǎn)以及工作原理，也對(duì)變送器、測(cè)控儀以及變頻器進(jìn)行介紹，并介紹了具體的選型。第四部分：燃燒控制系統(tǒng)的電氣控制原理圖，主要介紹了系統(tǒng)的主電路原理圖，控制電路原理圖，PLC與變頻器、電動(dòng)機(jī)的外部接線(xiàn)圖，以及PLC的I/O分配表。第五部分：熱水供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒控制系統(tǒng)原理的研究分析，提出了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，包括控制原理分析，鍋爐控制系統(tǒng)梯形圖程序，完成系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。同時(shí)完成系統(tǒng)仿真測(cè)試，通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證鍋爐燃燒控制系統(tǒng)正常運(yùn)行的穩(wěn)定性和操作系統(tǒng)的可控性。

2鍋爐燃燒系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)供暖鍋爐的整套控制系統(tǒng)是依據(jù)燃煤熱水鍋爐的使用及控制理念設(shè)計(jì)的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)燃煤熱水鍋爐的自動(dòng)控制和維護(hù)其安全運(yùn)行的作用。本設(shè)計(jì)將鍋爐的啟爐、運(yùn)行、停爐等均采用自動(dòng)控制。在整個(gè)供暖期，計(jì)算機(jī)依據(jù)反饋的信號(hào)對(duì)熱負(fù)荷的改變做出判別，自動(dòng)改變各數(shù)據(jù)信息。以PLC為控制中心，鍋爐為被控對(duì)象，設(shè)計(jì)熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量的控制，使得供熱適應(yīng)熱負(fù)荷等功能。熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)示意圖如圖2.1所示。圖2.1熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)示意圖2.1鍋爐燃燒控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)要求①系統(tǒng)配有20t/h熱水鍋爐，供暖面積約為12萬(wàn)平發(fā)米。②鼓風(fēng)機(jī)主/備用可選擇，具有定時(shí)控制、自動(dòng)控制、手動(dòng)控制功能。③具有過(guò)載、短路等保護(hù)功能；④故障機(jī)停機(jī)后，手動(dòng)復(fù)位。⑤在組態(tài)軟件上完成監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)與開(kāi)發(fā)。2.1.2系統(tǒng)需求（1）通過(guò)控制送風(fēng)量和引風(fēng)量，保障系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在鍋爐燃燒的運(yùn)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)獲取爐膛負(fù)壓，保持爐膛壓力在某一范圍內(nèi)變化。如果爐膛負(fù)壓在這個(gè)安全范圍超出時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)送風(fēng)量和引風(fēng)量，使得爐膛負(fù)壓穩(wěn)定。系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器實(shí)時(shí)獲取鍋爐內(nèi)部壓強(qiáng)的變化，PLC根據(jù)設(shè)定的壓強(qiáng)從而調(diào)節(jié)相對(duì)應(yīng)的變頻器，控制引風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。通過(guò)控制爐排的轉(zhuǎn)速，保障燃燒效益最大化。控制給煤量是整個(gè)燃燒控制系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)之一，是節(jié)約煤炭能源，提高經(jīng)濟(jì)效益的主要實(shí)現(xiàn)途徑。要想使出水溫度達(dá)到所需要的溫度，那么主要應(yīng)控制煤的燃燒量，即控制爐排的轉(zhuǎn)速。爐排轉(zhuǎn)速過(guò)快，送煤量過(guò)多，煤粉無(wú)法在有限的時(shí)間內(nèi)充分燃燒，就同爐渣一起排放出去，浪費(fèi)煤炭資源；爐排轉(zhuǎn)速過(guò)慢，送煤量太少，無(wú)法在一定時(shí)間內(nèi)使得出水溫度到達(dá)所需要的值，無(wú)法達(dá)到對(duì)出水溫度的要求。因此通過(guò)溫度傳感器采集出水溫度的值，將其信號(hào)檢測(cè)變送給PLC，PLC再通過(guò)控制變頻器，從而控制爐排的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，最終達(dá)到控制給煤量的目的。（3）燃燒過(guò)程智能化傳統(tǒng)的鍋爐控制方案需要人時(shí)刻觀察操作，當(dāng)人處于疲勞狀態(tài)，容易引發(fā)事故，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，能夠做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鍋爐內(nèi)部參數(shù)的變化，并根據(jù)鍋爐內(nèi)部參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)變頻器，從而調(diào)節(jié)給煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)智能化控制鍋爐燃燒系統(tǒng)的運(yùn)行。2.2鍋爐燃燒工藝流程該系統(tǒng)主要包括：鍋爐供煤、鍋爐送風(fēng)、鍋爐引風(fēng)、鍋爐燃燒、除灰除渣。（1）燃料的燃燒過(guò)程燃煤的工業(yè)鍋爐的燃燒過(guò)程為，燃料煤加到煤斗中，進(jìn)入爐排面上，爐排借電動(dòng)機(jī)貨輪來(lái)帶動(dòng)，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒，一面向后移動(dòng)。燃燒所需要的空氣是鼓風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上通過(guò)爐排到達(dá)燃燒燃料層，風(fēng)量和燃料量要成比例，進(jìn)行充分燃燒形成高溫?zé)煔?。圖2.2燃燒系統(tǒng)工藝示意圖燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過(guò)除渣板后排入灰斗，這整個(gè)過(guò)程稱(chēng)為燃燒過(guò)程。燃燒過(guò)程進(jìn)行得完善與否，是鍋爐正常工作的根本條件。要使燃料量、空氣量和負(fù)荷蒸汽量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這就要根據(jù)所需要的負(fù)荷蒸汽量，來(lái)控制燃料量和送風(fēng)量，同時(shí)還要通過(guò)引風(fēng)設(shè)備控制爐膛負(fù)壓。如圖2.2燃燒系統(tǒng)工藝示意圖。（2）鍋爐燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖圖2.3鍋爐燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖本系統(tǒng)通過(guò)壓力檢測(cè)變送器實(shí)時(shí)采集鍋爐內(nèi)部負(fù)壓、鍋爐含氧量、出水溫度數(shù)值，并與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，當(dāng)不滿(mǎn)足要求時(shí)，PLC控制變頻器工作（出水溫度相關(guān)與供煤量、鍋爐含氧量相關(guān)與鼓風(fēng)機(jī)、爐膛負(fù)壓相關(guān)與引風(fēng)機(jī)），從而調(diào)整給煤機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，并保持鍋爐控制系統(tǒng)運(yùn)行的最優(yōu)化。如圖2.3是鍋爐燃燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

3熱水供暖鍋爐燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1可編程控制器可編程控制器就是所謂的PLC，1985年國(guó)際電工委員會(huì)對(duì)PLC作了這樣的定義：PLC是數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)門(mén)為工業(yè)工程的應(yīng)用設(shè)計(jì)。采用了可編程序的存儲(chǔ)器在內(nèi)部存儲(chǔ)并執(zhí)行運(yùn)算、定時(shí)等操作的指令，通過(guò)輸入與輸出來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程。PLC有諸多工業(yè)控制的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中尤為重要。其主要特點(diǎn)：編程簡(jiǎn)單易學(xué)；抗干擾能力強(qiáng)；重量輕，體積??；調(diào)試周期短；I/O接口模塊多。3.1.1可編程控制器的工作原理PLC是計(jì)算機(jī)技術(shù)與繼電器接觸器控制電路相結(jié)合的產(chǎn)品，所以它對(duì)于控制對(duì)象有特別強(qiáng)的接口能力，但它本質(zhì)上還是一臺(tái)微型的計(jì)算機(jī)，所以它的特點(diǎn)相似于微型計(jì)算機(jī)：是以中央處理單元為核心，在編程的程序管理下運(yùn)行。I/O部件來(lái)連接PLC與其控制對(duì)象的接口，同時(shí)需要專(zhuān)門(mén)的電源及功能模塊。PLC的基本組成部件如圖3.1所示。存儲(chǔ)器ROM/RAM存儲(chǔ)器ROM/RAM電源輸入接口中央處理器CPUI/O擴(kuò)展單元擴(kuò)展接口外部設(shè)備接口輸出接口PLC工作運(yùn)行是從用戶(hù)程序的0號(hào)存儲(chǔ)地址開(kāi)始，沒(méi)有中斷時(shí)，按照存儲(chǔ)地址號(hào)遞增方式順序執(zhí)行，直至END指令結(jié)束執(zhí)行。再?gòu)念^開(kāi)始掃描執(zhí)行，并一直重復(fù)運(yùn)行，直至切換到STOP的工作狀態(tài)。PLC對(duì)輸入/輸出信號(hào)是集中批處理。PLC的掃描工作方式：輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出刷新。3.1.2西門(mén)子S7-200PLCS7-200PLC的CPU是將集成電源、微處理器以及數(shù)字量I/O端口集成在小盒子中，形成功能強(qiáng)大的S7-200系列PLC，如圖3.2所示。圖3.2S7-200PLC外形西門(mén)子S7-200PLC的CPU是32位的。其工作方式：CPU的存儲(chǔ)卡插槽的上部，有3個(gè)指示燈顯示工作方式。綠色是表示運(yùn)行狀態(tài)；紅色是表示停止?fàn)顟B(tài)；SF燈亮表示系統(tǒng)故障。本文用到了型號(hào)為CPUSR40的S7-200，模擬量模塊型號(hào)是EMAE04，它有4模擬量輸入通道，電源電壓24VDC。3.2變頻器控制變頻器是利用半導(dǎo)體器件的通斷功能將工頻電源變換成其他頻率的電能控制裝置。變頻器能夠非常節(jié)能，因此在當(dāng)下是非常普遍應(yīng)用的。3.2.1變頻器的特點(diǎn)及工作原理M3~逆變電路控制電路(頻率設(shè)定)整流電路M3~逆變電路控制電路(頻率設(shè)定)整流電路中間電路圖3.3變頻器硬件組成框圖變頻器的就是將固定的交流電源的頻率和電壓變成連續(xù)可調(diào)的頻率和電壓。當(dāng)下經(jīng)常使用的是交-直-交變頻器，該電路主要包括四個(gè)部分：控制電路、整流電路、中間電路、逆變電路。其電路組成如圖3.3所示。西門(mén)子MM440變頻器的功率輸出器件采用的是絕緣柵雙極性晶體管（IGBT），運(yùn)行可靠性高。CPU單元是MM440變頻器的核心單元，按照所設(shè)定的參數(shù)，通過(guò)邏輯運(yùn)算輸出控制正弦波的信號(hào)，然后通過(guò)SPWM調(diào)制，放大輸出正弦波交流電來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。3.2.2MM440變頻器參數(shù)設(shè)定本文主要用西門(mén)子MM440變頻器三臺(tái)，三相380~480V變頻，功率范圍可達(dá)到250KW，額定輸入頻率50HZ/60HZ。MM440變頻器接線(xiàn)端子如圖3.4所示。圖3.4MM440變頻器端子示意圖MM440變頻器的參數(shù)設(shè)定：變頻器參數(shù)的設(shè)定是改變電動(dòng)機(jī)的頻率，使得電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠控制，當(dāng)DIN1與變頻器的24V電源端連接時(shí)對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率，也就是選擇固定頻率1，設(shè)定為25HZ，當(dāng)DIN1與DIN2同時(shí)與變頻器的24V電源端接通是對(duì)應(yīng)另一個(gè)頻率，選擇固定頻率1和固定頻率2，頻率為固定頻率1+固定頻率2，固定頻率2設(shè)定為35HZ。與鼓風(fēng)機(jī)連接的變頻器的相應(yīng)參數(shù)見(jiàn)表3.1。表3.1MM440變頻器參數(shù)設(shè)定序號(hào)變頻器參數(shù)出廠(chǎng)值設(shè)定值說(shuō)明1P0304230380電動(dòng)機(jī)額定電壓2P03051.865電動(dòng)機(jī)額定電流3P03070.7530電動(dòng)機(jī)額定功率4P031050.0050.00電動(dòng)機(jī)額定頻率5P031101430電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速6P100023固定頻率設(shè)定7P108000電動(dòng)機(jī)最小頻率8P108250.0060.00電動(dòng)機(jī)最大頻率9P070022選擇命令10P10010.0025固定頻率111P10025.0035固定頻率23.3元器件的選型3.3.1鼓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)的選型1.G4-73離心鼓風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)及額定電流計(jì)算本設(shè)計(jì)需要一臺(tái)G4-73離心鼓風(fēng)機(jī)，選擇9D機(jī)號(hào)，它的轉(zhuǎn)速1450r/min，鼓風(fēng)流量23003~44128m3/h,全壓為1775~2668Pa，電機(jī)功率為30~37kw。30kw鼓風(fēng)機(jī)額定電流：i2.Y4-73離心引風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)及額定電流計(jì)算本設(shè)計(jì)需要一臺(tái)Y4-73離心引風(fēng)機(jī)，選擇機(jī)型為12D，其轉(zhuǎn)速1450r/min，引鳳流量為54526~104600m3/h,全壓為1961~2949Pa，電機(jī)功率為90~110kw。100kw引風(fēng)機(jī)額定電流：i3.yct-355-4爐排電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率55kw。55kw爐排電動(dòng)機(jī)額定電流：i3.3.2傳感器的選型1.PTY802差壓壓力傳感器表3.2PTY802差壓壓力傳感器的主要參數(shù)名稱(chēng)說(shuō)明量程0~1KPa~1MPa精度0.5~1Fs輸出信號(hào)4~20mA0~10V電源電壓24DCV密封等級(jí)IP65絕緣電阻大于2000KW介質(zhì)溫度-20~85℃負(fù)載電阻電流輸出型：大于800W電壓輸出型：大于50KWPTY802差壓壓力傳感器是全套一體化設(shè)計(jì)的不銹鋼材質(zhì)外殼以及輸出標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)，它的芯片主要采用比較特殊的進(jìn)口材料。穩(wěn)定性能比較高的壓力傳感器，通過(guò)可靠性能比較好的放大電路。以及它的溫度補(bǔ)償性能夠更穩(wěn)定、更可靠。外殼采取了不銹鋼封焊的結(jié)構(gòu)，以及具有較好的防潮能力和優(yōu)良的介質(zhì)兼容性能。其差壓壓力變送器采用了工業(yè)比較先進(jìn)的高精度、穩(wěn)定性能高的傳感器，配有了ASIS系統(tǒng)性能良好集成電子放大電路，可以承受數(shù)千次的沖擊。性能良好的壓力傳感器，工業(yè)生產(chǎn)擁有嚴(yán)格的校驗(yàn)，以及完善的組件裝配工藝，從而提高了優(yōu)異工業(yè)產(chǎn)品品質(zhì)。該系列壓力傳感器對(duì)鍋爐爐膛內(nèi)氣壓壓力的測(cè)量是相對(duì)比較適合。PTY802差壓壓力傳感器的主要參數(shù)如表3.2。2.氧化鋯傳感器氧氣檢測(cè)探頭主要是通過(guò)氧化鋯陶瓷敏感元件來(lái)檢測(cè)各種環(huán)境中的含氧量。氧化鋯含氧濃度差電池主要應(yīng)用于實(shí)際的測(cè)量，需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是將氧化鋯的檢測(cè)接觸頭，感應(yīng)的正負(fù)電極以及將所需要測(cè)量的氣體與參考空氣進(jìn)行比較嚴(yán)格的分離的問(wèn)題，氧化鋯傳感器可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程中鍋爐燃燒的狀態(tài)，但是由于鍋爐內(nèi)部溫度極高，對(duì)于氧化鋯的使用不合理，因此要通過(guò)間接的方式進(jìn)行測(cè)量鍋爐燃燒的程度，也就是將氧化鉻傳感器安裝在排煙管道里，通過(guò)測(cè)量煙中的含氧量，從而間接測(cè)量出鍋爐內(nèi)部的含氧量。WDG1210直插式氧量傳感器的主要參數(shù)如表3.3表3.3WDG1210直插式氧量傳感器的主要參數(shù)名稱(chēng)說(shuō)明測(cè)量范圍0~10%到0~25%體積氧氣精度滿(mǎn)量程的±1%輸出信號(hào)4~20mA，0~10V電壓范圍100~240VAC±10%功率250W電流等級(jí)峰值4A響應(yīng)時(shí)間滿(mǎn)量程90%，5秒以?xún)?nèi)材料探頭材料：RA330合金鋼機(jī)殼材料：鋁合金3.PT100溫度傳感器許多的電阻式溫度傳感器是以鉑(Pt)作的電阻式溫度檢測(cè)器，它最為穩(wěn)定、耐酸堿、不會(huì)變質(zhì)、相對(duì)線(xiàn)性等諸多優(yōu)點(diǎn)。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類(lèi)。PT100溫度傳感器也是一種以鉑(Pt)作的電阻式溫度傳感器，它屬于正電阻系數(shù)，也就是說(shuō)溫度升高其電阻也就隨之增大，兩者之間的變量關(guān)系是：其中=0.00392，為100W，T為攝氏溫度。PT100溫度傳感器主要參數(shù)與特性指標(biāo)如表3.4。表3.4PT100溫度傳感器主要參數(shù)名稱(chēng)說(shuō)明測(cè)量范圍-200~400℃電阻變化0.385W/℃輸出信號(hào)4~20mA，0~10V負(fù)載電阻≤500W功耗≤1W誤差0.2%~0.5%FS電源24VDC

4鍋爐燃燒控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)對(duì)于熱水供暖熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)燃燒過(guò)程中供煤量、引風(fēng)量、個(gè)風(fēng)量的控制，本文主要通過(guò)可編程控制器來(lái)控制變頻器，再通過(guò)變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，用含氧量傳感器、溫度傳感器、以及壓力傳感器來(lái)檢測(cè)鍋爐在燃燒過(guò)程中各個(gè)參數(shù)的變化，將其信號(hào)傳送給PLC，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。圖4.1系統(tǒng)主電路原理圖本系統(tǒng)的主電路圖就是三臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)，分別為給煤機(jī)M1、引風(fēng)機(jī)M2、鼓風(fēng)機(jī)M3的電路圖，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別由接觸器KM1、KM2、KM3控制接通，分別由三臺(tái)變頻器控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)了三個(gè)量的變化。總電源的通斷由隔離開(kāi)關(guān)QS控制，主電路短路保護(hù)由熔斷器FU1負(fù)責(zé)，當(dāng)主電路出現(xiàn)短路時(shí)熔斷器的熔體熔斷而切斷電路，起到保護(hù)電路作用。而三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)由熱繼電器FR1、FR2、FR3保護(hù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于過(guò)載狀態(tài)下時(shí)，熱繼電器動(dòng)作，用它的常閉觸頭使得控制電路斷電，從而使得電動(dòng)機(jī)斷電停止。該系統(tǒng)主電路圖如圖4.1所示。4.2PLC與變頻器的外部接線(xiàn)圖本系統(tǒng)選用的是西門(mén)子MM440變頻器，用到三臺(tái)變頻器分別控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，而變頻器與電動(dòng)機(jī)以及PLC三者存在著一定的關(guān)系。PLC與變頻器的外部接線(xiàn)圖如圖4.2所示。圖4.2PLC與變頻器的外部接線(xiàn)圖壓力傳感器、溫度傳感器、含氧量傳感器所采集到的信號(hào)是以4~20mA的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)傳送給PLC的模擬量模塊EMAE04，此過(guò)程是模擬量的輸入，輸入端子需要三個(gè)，在PLC的擴(kuò)展模塊中只有EMAE04有三個(gè)以上的輸入端口，EMAE04再將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送給PLC，PLC再根據(jù)傳送來(lái)的數(shù)字量來(lái)判斷繼電器輸出。PLC為繼電器輸出，與變頻器之間是通過(guò)中間繼電器KA來(lái)信號(hào)傳遞，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速，也就是說(shuō)用中間繼電器的常開(kāi)觸頭來(lái)控制變頻器的接通。西門(mén)子MM440變頻器的DIN1、DIN2、DIN3、DIN4端子是數(shù)字量輸入，通過(guò)各個(gè)端子的接通與否，來(lái)選擇變頻器的設(shè)定頻率，使得電動(dòng)機(jī)以這個(gè)頻率旋轉(zhuǎn)。4.3系統(tǒng)控制電路原理圖4.3.1PLC的I/O分配表輸人信號(hào)與輸出信號(hào)在PLC端口上的地址分配主要是進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在接下來(lái)的一章中來(lái)說(shuō)，I/O分配表進(jìn)行編程主要關(guān)鍵。I/O分配表主要把I/O點(diǎn)的名稱(chēng)、代碼和地址以表格的形式列寫(xiě)出來(lái)，這樣也可以方便后面編程。輸入信號(hào)主要有啟動(dòng)、停止按鈕等，輸出信號(hào)主要有接觸器與繼電器線(xiàn)圈等。PLC的I/O分配表如表4.1所示。表4.1PLC的I/O分配表輸入信號(hào)輸出信號(hào)名稱(chēng)代碼地址名稱(chēng)代碼地址供煤機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1I0.0電源指示燈HL0Q0.0引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB2I0.1KM1線(xiàn)圈KM1Q0.1鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3I0.2KM2線(xiàn)圈KM2Q0.2供煤機(jī)停止按鈕SB4I0.3KM3線(xiàn)圈KM3Q0.3引風(fēng)機(jī)停止按鈕SB5I0.4供煤機(jī)工頻運(yùn)行KA1Q0.4鼓風(fēng)機(jī)停止按鈕SB6I0.5引風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行KA2Q0.5供煤機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB7I0.6鼓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行KA3Q0.6引風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB8I1.0變頻器故障保護(hù)KA4Q1.0鼓風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB9I1.1故障報(bào)警HAQ1.1自動(dòng)停止按鈕SB10I1.2供煤機(jī)變頻運(yùn)行KA5Q1.2故障復(fù)位按鈕SB11I1.3KA6Q1.3變頻器故障開(kāi)關(guān)ACI1.4引風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行KA7Q1.4手動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SC右I1.5KA8Q1.5自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)SC左I1.6鼓風(fēng)機(jī)變頻運(yùn)行KA9Q1.6KA10Q1.7壓力模擬量輸入AIW16模擬量輸出，頻率給定AQW16溫度模擬量輸入AIW18模擬量輸出，頻率給定AQW18含氧量模擬量輸入AIW20模擬量輸出，頻率給定AQW204.3.2控制電路原理圖圖4.3控制電路原理圖本系統(tǒng)的控制電路原理圖如圖4.3所示?？刂齐娐分械娜蹟嗥鱂U2做短路保護(hù)，當(dāng)控制回路出現(xiàn)短路時(shí)，熔斷器的熔體熔斷從而切斷電源保護(hù)電路。HL為電源指示燈，當(dāng)合上隔離開(kāi)關(guān)QS時(shí)，電源指示燈亮。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)有六個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)停止與啟動(dòng)，SB1、SB2、SB3分別為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)按鈕，SB4、SB5、SB6分別為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的停止按鈕，HL1、HL2、HL3分別為三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行指示燈。接觸器KM的輔助常開(kāi)觸頭是自鎖環(huán)節(jié)，主要實(shí)現(xiàn)欠電壓、失電壓保護(hù)作用，當(dāng)電源電壓由于某種原因而嚴(yán)重欠電壓或者失電壓時(shí)，接觸器KM斷電，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)電源電壓恢復(fù)正常時(shí)候，接觸器KM的線(xiàn)圈也不會(huì)自動(dòng)得電，電動(dòng)機(jī)也就不會(huì)突然啟動(dòng)，影響燃燒過(guò)程以及保護(hù)電氣設(shè)備和操作人員安全，只有在工作人員按下啟動(dòng)按鈕時(shí)候才能啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)。本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了手/自動(dòng)卻換功能。手動(dòng)操作時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)接通在右邊端子上，按下供煤機(jī)啟動(dòng)按鈕SB1，接觸器KM1線(xiàn)圈得電，接觸器KM1輔助觸頭閉合形成自鎖，主觸頭KM1同時(shí)閉合，供煤機(jī)M1啟動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL1亮；按下供煤機(jī)停止按鈕SB4時(shí)，KM1線(xiàn)圈失電，主觸頭KM1斷開(kāi)，供煤機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL1滅。同理，按下引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB2，接觸器KM2線(xiàn)圈得電，接觸器KM2輔助觸頭閉合形成自鎖，主觸頭KM2同時(shí)閉合，供煤機(jī)M2啟動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL2亮；按下供煤機(jī)停止按鈕SB5時(shí)，KM2線(xiàn)圈失電，主觸頭KM2斷開(kāi)，供煤機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL2滅。同理，按下引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3，接觸器KM3線(xiàn)圈得電，接觸器KM3輔助觸頭閉合形成自鎖，主觸頭KM3同時(shí)閉合，供煤機(jī)M3啟動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL3亮；按下供煤機(jī)停止按鈕SB6時(shí)，KM3線(xiàn)圈失電，主觸頭KM3斷開(kāi)，供煤機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)運(yùn)行指示燈HL3滅。自動(dòng)控制時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)接通在左邊端子上，分別按下啟動(dòng)按鈕SB7、SB8、SB9，中間繼電器KA1、KA2、KA3線(xiàn)圈得電，常開(kāi)觸頭閉合，三臺(tái)電動(dòng)機(jī)接入電路，通過(guò)PLC編程來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在自動(dòng)控制過(guò)程中，當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，AC將會(huì)閉合，故障報(bào)警電鈴HA響起來(lái)，此時(shí)按下復(fù)位按鈕SB10，中間繼電器KA4線(xiàn)圈得電，其常開(kāi)觸頭KA4自鎖，常閉觸頭KA4斷開(kāi)，使得中間繼電器KA1、KA2、KA3線(xiàn)圈都斷電，常開(kāi)觸頭KA1、KA2、KA3斷開(kāi)，切斷了接觸器線(xiàn)路，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

5鍋爐燃燒系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與組態(tài)仿真5.1PLC控制程序設(shè)計(jì)對(duì)于西門(mén)子S7-200PLC的編程，是相對(duì)簡(jiǎn)單易懂的，在本設(shè)計(jì)中有三個(gè)模擬量的輸入，所以用到了EM235的擴(kuò)展模塊，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換算法，將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。在編寫(xiě)程序之前將先有總體思路來(lái)畫(huà)出流程圖，再通過(guò)編寫(xiě)梯形圖來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能要求。給出出水溫度、爐膛負(fù)壓、煙囪含氧量的設(shè)定值，通過(guò)PLC內(nèi)置PID運(yùn)算，確定出供煤機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。在自動(dòng)控制中，實(shí)時(shí)根據(jù)三個(gè)傳感器所轉(zhuǎn)換的數(shù)字量大小，通過(guò)變頻器改變電動(dòng)機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。如圖5.1是電動(dòng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)控制啟動(dòng)/停止的流程圖，通過(guò)手動(dòng)選擇按鈕進(jìn)行手動(dòng)控制三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止，而自動(dòng)控制是根據(jù)PLC的程序進(jìn)行自動(dòng)控制。手動(dòng)/自動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)確定地址號(hào)啟動(dòng)電機(jī)手動(dòng)控制自動(dòng)運(yùn)行自動(dòng)控制手動(dòng)結(jié)束是啟動(dòng)停止手動(dòng)自動(dòng)結(jié)束電機(jī)啟/停結(jié)束N自動(dòng)開(kāi)始圖5.1電機(jī)啟動(dòng)/停止流程圖如圖5.2是在自動(dòng)控制過(guò)程中，通過(guò)三個(gè)傳感器采集的數(shù)字量大小來(lái)判斷并選擇電動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的變換，也就是說(shuō)變頻器參數(shù)的選擇，而改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率。壓力是否超過(guò)上限壓力是否超過(guò)上限結(jié)束壓力是否超過(guò)下限溫度是否超過(guò)上限溫度是否超過(guò)下限氧氣是否超過(guò)上限壓力是否超過(guò)下限電機(jī)工頻運(yùn)行電機(jī)低頻運(yùn)行電機(jī)高頻運(yùn)行NNNNNNYYYYYY開(kāi)始圖5.2電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行流程圖5.2PLC控制程序調(diào)試5.2.1手動(dòng)控制程序手動(dòng)控制程序是通過(guò)開(kāi)關(guān)量對(duì)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與停止，但是在手動(dòng)的過(guò)程中，工作人員要時(shí)刻觀察三個(gè)傳感器所測(cè)得的出水溫度、爐膛負(fù)壓與煙囪含氧量，從而控制供煤機(jī)、引風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)與停止，控制供煤量、引風(fēng)量與鼓風(fēng)量。如圖5.3所示是供煤機(jī)的手動(dòng)控制程序梯形圖。首先選擇手動(dòng)控制，再按下啟動(dòng)按鈕SB1，輸入信號(hào)為I0.0，啟動(dòng)供煤機(jī)。圖5.3供煤機(jī)的手動(dòng)控制程序梯形圖5.2.2自動(dòng)控制程序自動(dòng)控制是通過(guò)比較指令接通中間繼電器，使得變頻器改變電動(dòng)機(jī)的頻率而改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)在給壓力傳感器的輸入信號(hào)AIW16給定為20000，壓力量程為0~150Pa，系統(tǒng)需求為80~100Pa。溫度傳感器的輸入信號(hào)AIW32給定為15000，溫度量程為0~100℃，系統(tǒng)需求為60~80℃。含氧量傳感器的輸入信號(hào)AIW48給定為10000，量程為0~15%，系統(tǒng)要求為1%~10%。通過(guò)模擬量采集與處理得到工程實(shí)際值，即壓力、溫度與含氧量分別為98.13Pa、42.82℃與3%。在這樣的給定中，引風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)是工頻運(yùn)行狀態(tài)，而供煤機(jī)是高頻運(yùn)行狀態(tài)。如圖5.4所示是供煤機(jī)高頻運(yùn)行的梯形圖，圖5.5所示是引風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)是工頻運(yùn)行的梯形圖。圖5.4供煤機(jī)高頻運(yùn)行的梯形圖圖5.5引風(fēng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)工頻運(yùn)行的梯形圖5.2.3模擬量采集與處理模擬量模塊EMAE04對(duì)應(yīng)數(shù)字量為5530~27648，是PLC將輸入的4~20Ma的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為工程量。如圖5.6是溫度模擬量采集與處理的梯形圖。圖5.6溫度模擬量采集與處理的梯形圖5.3昆侖通態(tài)MCGS組態(tài)仿真5.3.1昆侖通態(tài)MCGS軟件介紹MCGS(MonitorandControlGeneratedSystem)是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺(tái)的，可以快速得構(gòu)造出上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)以及前端數(shù)據(jù)的控制與處理。MCGS組態(tài)軟件的功能特點(diǎn)：簡(jiǎn)易的操作界面；并行處理性能強(qiáng)；多媒體畫(huà)面生動(dòng)；安全機(jī)制完善；報(bào)警功能多樣化；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為用戶(hù)分步組態(tài)提供極大方便；支持多種硬件設(shè)備；網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大；可維護(hù)性和可擴(kuò)充性良好；用戶(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，系統(tǒng)可靠性高；設(shè)立對(duì)象元件庫(kù)，組態(tài)工作簡(jiǎn)單方便；實(shí)現(xiàn)對(duì)工控系統(tǒng)的分布式控制和管理；強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和廣泛的數(shù)據(jù)獲取。5.3.2燃燒系統(tǒng)的組態(tài)仿真用昆侖組態(tài)MCGS組態(tài)軟件仿真熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)，首先建立鍋爐燃燒系統(tǒng)的工藝流程畫(huà)面，建立好畫(huà)面后對(duì)其進(jìn)行與程序相對(duì)應(yīng)的變量聯(lián)系起來(lái)，也就是通過(guò)設(shè)備窗口添加設(shè)備通道，將程序中的變量連接到到設(shè)備通道。變量設(shè)定好之后工程下載，可以在觸摸屏上監(jiān)控，手動(dòng)是也可以在觸摸屏上操作。如圖5.7是添加設(shè)備通道后，進(jìn)行工程下載。圖5.7工程下載示意圖連接到觸摸屏上，對(duì)組態(tài)畫(huà)面手動(dòng)操作，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)在畫(huà)面中是流動(dòng)快流動(dòng)。當(dāng)選擇自動(dòng)時(shí)，按下自動(dòng)按鈕，三臺(tái)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，轉(zhuǎn)速的快慢表示流動(dòng)塊流動(dòng)的速度，停止按鈕是自動(dòng)工作停止三臺(tái)電動(dòng)機(jī)，三個(gè)傳感器檢測(cè)到的值在顯示屏上也能清楚看到。如圖5.8是鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的工作過(guò)程。圖5.8鍋爐燃燒控制系統(tǒng)工作過(guò)程

結(jié)論本文的設(shè)計(jì)出發(fā)于北方入冬時(shí)期寒冷氣候的取暖問(wèn)題，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，建立在節(jié)約資源與保護(hù)環(huán)境的理念，為取暖解決關(guān)鍵型問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制。所要做的工作就是應(yīng)用西門(mén)子S7-200PLC和MM440變頻器來(lái)控制燃燒過(guò)程中各個(gè)參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化。設(shè)計(jì)首先是對(duì)熱水鍋爐燃燒系統(tǒng)背景的調(diào)查，從而確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案，對(duì)鍋爐燃燒的工藝流程充分理解，隨后就是對(duì)各個(gè)部分詳細(xì)查閱資料，掌握工作原理。對(duì)于硬件的選型是非常重要的，選擇三臺(tái)電動(dòng)機(jī)都要對(duì)其計(jì)算額定電流，選擇傳感器考慮到工業(yè)工程中實(shí)踐應(yīng)用以及變頻器的選型，主要還要對(duì)變頻器各個(gè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，才能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，而間接控制供煤量、引風(fēng)量和鼓風(fēng)量。而選擇西門(mén)子S7-200PLC主要是操作簡(jiǎn)單，編程也是簡(jiǎn)單易懂，同時(shí)PLC技術(shù)易調(diào)校、抗干擾性能強(qiáng)以及可靠性高等特點(diǎn)。對(duì)于軟件的實(shí)現(xiàn)主要在于PLC的編程，如何實(shí)現(xiàn)鍋爐燃燒的自動(dòng)控制，都要通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)，同時(shí)要對(duì)傳感器采集的模擬量進(jìn)行數(shù)字量轉(zhuǎn)換。三臺(tái)電動(dòng)機(jī)高頻、低頻與工頻運(yùn)行是通過(guò)比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)出水溫度、煙囪含氧量和爐膛負(fù)壓的要求來(lái)比較選擇輸出信號(hào)的通斷。昆侖組態(tài)MCGS的仿真過(guò)程主要是建立畫(huà)面，再對(duì)應(yīng)程序?qū)Ξ?huà)面設(shè)定，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控畫(huà)面。

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附錄A鍋爐燃燒系統(tǒng)程序Network1//程序段注釋LDI1.5LDI0.0OM0.1ALDANI0.3=M0.1Network2//供煤機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行LDNQ1.0LDM0.1OQ0.4OM0.6ALD=Q0.4Network3LDI1.5LDI0.1OM0.2ALDANI0.4=M0.2Network4//引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行LDNQ1.0LDM0.2OQ0.5OM0.7ALD=Q0.5Network5LDI1.5LDI0.2OM0.3ALDANI0.5=M0.3Network6//鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行LDNQ1.0LDM0.3OQ0.6OM1.0ALD=Q0.3Network7//進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)LDI1.6ANQ1.0ANI1.2=M0.4Network8//變頻器接通，電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行LDM0.4LPSLDR<=VD50,100.0AR>=VD50,80.0OQ0.4ALD=Q0.4LRDLDR<=VD104,80.0AR>=VD104,60.0OQ0.5ALD=Q0.5LPPLDR<=VD204,0.1AR>VD204,0.01OQ0.6ALD=Q0.6Network9//變頻器故障報(bào)警以及復(fù)位LDI1.6AI1.4LPSANQ1.0=Q1.1LPPLDI1.3OQ1.0ALD=Q1.0Network10//電源指示燈傳感器接通LDSM0.0=Q0.0=M0.5Network11//壓力信號(hào)采集與處理LDM0.5LPSITDAIW16,VD0AENODTRVD0,VD10LRDMOVR150.0,VD20AENOMOVRVD10,VD30-R5530.0,VD30LPPMOVRVD20,VD40AENO*RVD30,VD40AEN