西门子6ES7511-1FL03-0AB0安装调试

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PLC在工业锅炉自动控制中的应用

1 引言

锅炉是发电厂及其它工业企业中较普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得较佳控制效果。

2 系统的组成

系统运行的示意图如图1所示。

由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。

锅炉是个较复杂的调节对象，为保提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是：汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有：

（1） 汽包水位调节系统

被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。

（2） 过热蒸汽温度调节系统

维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不**过允许工作温度。

（3） 燃烧调节系统

使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料量与空气量之间保持一定比例，以保证经济燃烧;使引风量与送风量相适应，以保持炉膛负压稳定。

这里将讨论锅炉汽包水位调节系统、燃烧调节系统及蒸汽温度调节系统。

2.1 系统的检测信号及锅炉的控制任务

锅炉设备的信号包括：蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽压力、加水量、炉膛负压、鼓风量、烟气含氧量、当已知检测信号的情况下，锅炉的控制任务是：在用户蒸汽机需要的情况下，plc控制加水阀、输煤量、鼓风量与引风量，使保持锅炉汽包水位稳定，蒸汽压力稳定，炉膛负压稳定，烟气稳定，使燃料能量较充分地燃烧，以取得较大的热效率

PLC在恒压供水变频调速控制系统中的应用

4 系统工作过程

加上起动信号（x4）后，此信号被保持，当条件满足（即x2为“1”）时，开始起动程序，此时由plc控制1#

电机变频运行（此时y0、y6、y7亮），同时定时器t0开始计时（10s），若计时完毕x2仍亮，则关闭y0、y6（y7仍亮），t2延时1s（延时是为了两方面的原因：一是使开关充分熄弧，防止电网倒送电给变频器，烧毁变频器;二是让变频带器减速为零，以重新起动另一台电机）。延时完毕，则有1#机投入工频运行，2#机投入变频运行，此时y1、y2、y6、y7亮，同时定时器t1开始计时（10s），若计时完毕x2仍未灭，则关闭y2、y6，（y1、y7仍亮，）t3延时1s，延时完毕，将2#机投入工频运行，3#机投入变频运行，（此时y1、y3、y4、y6、y7亮，）再次等待y7灭掉后，则整个起动程序执行完毕，转入正常运行调节程序，此后起动程序不再发生作用，直到下一次重新起动。在起动过程中，无论几台电机处于运行状态，x2一旦灭掉，则应视为起动结束（y7灭掉），转入相应程序。综合整个起动过程，完成3台电机的起动较多需要22s的时间。

运行过程中，若模拟调节器节上、下限值均未达到（即x1、x2灭），则此时变频器处于模拟调节状态（此时相应电机运行信号和y6亮）。

若达到模拟调节上限值（x1亮），则定时器t4马上开始定时（5s）。定时过程中监控x1，若x1又灭掉，则关闭定时器，继续摸拟调节;若t4定时完毕，x1仍亮，则起动一低速（y8亮），进行多段速调节，同时定时器t5开始定时（3s），定时完毕。若x1仍亮，则关闭此多段速，起动一更低速（y9），同时定时器t6定时（10s）。定时完毕，若x1仍亮，则关掉y9，此后x0很快会通，转入切换动作程序。在此两级多段速调节过程中，无论何时，若x0亮，则会关闭相应多段速和定时器，同时进行切换动作，即转入切换程序。同样，若无论何时，x1灭掉，则关闭运行多段速和定时器，转入模拟调节。

若达到模拟调节下限值（x2亮），则定时器t7马上开始定时（5s），定时过程中监控x2，若x2又灭掉，则关闭定时器，继续摸拟调节，若t7定时完毕，x2仍亮，则起动一高速（y7、y2），进行多段速调节，同时定时器t8开始定时（3s），定时完毕。若x2仍亮，则关闭此多段速，起动一更高速（y8、y9），同时定时器t9定时（10s），定时完毕。若x2仍亮，则关掉y8、y9，此后x3很快会通，转入加电机动作程序。在此两级多段速调节过程中，无论何时，若x3亮，则会关闭相应多段速和定时器，同时进行加电机动作，即转入加电机程序。同样，若无论何时，x2灭掉，则关闭运行多段速和定时器，转入模拟调节。

电机切换程序分为电机切除程序和加电机程序两部分。此程序动作的条件是：起动结束后无论何时x0亮，一旦条件满足，即由plc根据电动机的运行状态来决定相应切换哪台电机，切换时只能切换工频运行电机。

若工作状态是1台变频1台工频，则立即切除工频电机，然后计数值减1，即完成此过程，再由调节程序运行，调节至满足要求为止。

若3台电机同时工作，则应由plc来决定切除哪台工频运行电机。切除依据是3台电机对应计数器的大小，谁大切谁，切除掉一台后，要由定时器定时（5s）等待，以便变频器调节一段时间，防止连续切除动作。这主要是考虑到本系统的非线性和大小惯性因素而采取的措施。

图3运行时模拟调节子程序流程图加电机程序，其动作程序是：起动结束后无论何时x2亮，一旦条件满足，立即关掉变频运行电机和变频器，延时一段时间后（原因同上），将原变频运行电机投入工频运行，同时打开变频器和将要起动电机的变频开关，完成加电机。

同样，若原有2台电机工频工作，则x2一亮，立即开始加另一台电机（无延时），（加电机依据是判断计数值，谁小加谁）但加电机完成以后，定时器要开始定时（5s）等待，让变频器调节一段时间，防止连续加电机动作。其过程分为：1#→ 2#、1# → 3#、2# → 3#、2# → 1#、3# → 2#、 3# → 1#。

5 结束语

用变频调速来实现恒压供水，与用调节阀门来实现恒压供水相比较，节能效果十分显著。其优点是：起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击;由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等的使用寿命;可以起动和停机时的水锤效应;在锅炉和其他燃烧重油的场合，恒压供油可使油的燃烧更加充分，大大地减轻了对环境的污染

机械传动在机械工程中应用非常广泛，主要是指利用机械方式传递动力和运动的传动。分为两类：一是靠机件间的摩擦力传递动力与摩擦传动，二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动。
机械传动按传力方式分，可分为：
1摩擦传动。
2链条传动。
3齿轮传动。
4皮带传动。
5蜗轮蜗杆传动。
6棘轮传动。
7曲轴连杆传动
8气动传动。
9液压传动（液压刨）
10万向节传动
11钢丝索传动（电梯、起重机中应用较广）
12联轴器传动
13花键传动。