《变频调速在供暖锅炉控制中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《变频调速在供暖锅炉控制中的应用（85页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了越来越高的要求。结合现状,本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。该控制系统以两台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制器为下位机，系统通过变频器控制电动机的启动、运行和调速。上位机监控软件采用三维力控PCAuto3.6设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启/停控制、参数设定、报警联动、历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并
2、接收上位机的控制指令以完成风机启/停控制、参数设定、循环泵控制和其余电动机的控制。本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定、可靠。采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。关键词: 锅炉控制;变频调速技术;PLC;组态软件AbstractAlong with social economys swift development, the urban construction scales unceasing expansion, as well as the people living stand
3、ards unceasing enhancement, set more and more high request to the city life heatings user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory system, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technology he
4、ating boiler control system.This control system takes the superior machine by two industry cybertrons, west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine, system through frequency changer control motors start, movement and velocity modulation. The superior machine mon
5、itoring software uses the three dimensional strength to control the PCAuto3.6 design, mainly completes the system operation contact surface design, realizes the system to open/stops functions and so on control, parameter hypothesis, warning linkage, historical data inquiry. The lower position machin
6、e control procedure uses Siemenss STEP7 programming software design, mainly completes the simulation quantity signal processing, temperature and pressure signal functions and so on PID control, and receives the superior machine control command to complete the air blower to open/stops the control, th
7、e parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motors control .This article designs the frequency conversion control system has realized the boiler combustion process automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boilers computer control and the frequ
8、ency conversion control not only may save the energy greatly, the promotion environmental protection, moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key word: Boiler control; Frequency conversion velocity modulation technology; PL
9、C; Configuration software目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1项目背景及课题的研究意义11.2供暖锅炉控制的国内外研究现状21.3本文所做工作3第二章 变频调速在供暖锅炉控制中的应用42.1变频调速基本原理42.2变频调速在供暖锅炉系统中的应用42.3变频调速节能分析5第三章 锅炉控制系统原理73.1引言73.1.1偏差控制方式73.1.2 PID控制方式83.2循环流量控制103.3燃烧过程控制11第四章 锅炉控制系统总体设计124.1系统功能分析124.2系统方案设计124.2.1总体设计思路124.2.2系统结构134.3系统硬件配置14第五
10、章 锅炉控制系统的硬件设计165.1系统主电路的设计165.2系统控制电路的设计175.3系统主要元器件的选择205.3.1 PLC的选型205.3.2通信网络配置255.3.3变频器的选型255.3.4传感器的选型285.3.5其他主要元器件的选择28第六章系统软件的设计296.1 S7-300系列PLC简介296.1.1 S7-300编程方式简介296.1.2 S7-300 PLC的存储区306.2PLC控制程序设计316.2.1 PLC控制流程图326.2.2 PLC控制程序36第七章 监控组态软件设计387.1组态软件设计特点387.2项目组态397.2.1开发平台和运行环境397.2
11、.2项目结构397.2.3项目任务417.3界面设计427.4报警记录44结论46参考文献47附录148附录249外文文献翻译53致谢8381第一章绪论1.1 项目背景及课题的研究意义随着城市建设的迅速发展，我国北方地区冬季城市集中供暖成为城市现代化必然采取的步骤。而供暖面积的不断扩大，使如何科学有效地控制和管理供暖系统，提高供暖的经济效益和社会效益，成为急需解决的重要课题。在供暖系统中，锅炉房供暖所占比例很大，据对我国北方地区29个大中城市近3.5亿平方米的供暖调查，锅炉供暖占84%，热力供暖占12%，其他供暖占4%。在今后相当长的时间内，集中热力供暖是发展趋势，但无法取代锅炉供暖的主流地位
12、。锅炉是消耗能源、产生大气污染、事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。目前我国供暖锅炉以燃煤链条锅炉为主，燃用的主要是中、低质煤，而且锅炉房管理水平不高，一直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化控制技术落后，造成了严重的能源浪费和环境污染。据统计，我国目前拥有工业锅炉50万台，每年消耗的燃煤占全国原煤产量的三分之一，约4亿吨。锅炉每年排放烟尘约620万吨，约510万吨，此外还有大量的N02等有害气体，成为我国大气煤烟型污染的主要来源之一，尤其是燃煤排放的CO，气体所引起的温室效应，早己引起国际关注。本系统供暖锅炉自动控制系统，主要由进口变频器、可
13、编程控制器、压力变送器、温度变送器和泵房机组以及电气控制柜等组成。其中泵房机组包括：1#引风机为90 kw，变频启动和调速；2#鼓风机37kw，变频启动和调速；3#、4#循环水电机为75 kw，变频启动和调速；其余电动机10台，均为直接启动，功率为5kw，工频运行。本设计是供暖锅炉自动控制系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。该控制系统由可编程控制器、变频器、压力变送器、温度变送器和泵房组、工控机以及电气控制柜等构成。系统通过变频器控制电动机的启动、运行和调速。由于供暖锅炉系统中的风机、水泵负载转矩与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比，采用交流变频调速控制风机、水
14、泵流量代替传统阀门、挡板控制流量，可以大大节省该类负载的驱动电机的耗电量，.达到节能的目的，如果普遍采用交流变频调速，平均节电率在30%左右。用变频器启动风机、水泵等电动机，由于变频器内部具有矢量转矩控制技术，保证了电机良好的启动性能，实现电机软启动，有效地限制了电机的启动电流，明显降低电机启动噪声。同时，电机的软启动避免了频繁的工频启动对风机、水泵等大电机的冲击，有效地保护设备，延长设备使用寿命。锅炉的计算机控制使锅炉始终处于最佳工作状态，提高了锅炉的运行效率和燃煤的燃烧效果，不仅节约燃煤，也减少了烟尘和有害气体的排放，具有较好的环保效果。同时，计算机控制系统通过各种传感器检测锅炉温度、压力
15、、流量等参数，传送至微机和仪表盘，并实现温度和压力等参数的自动控制，工人在计算机控制室就可以全面了解锅炉房各部分的运行情况，大大改善了工人的工作条件，提高了自动化程度和管理水平。因此 ，采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状当前，节能与环保已成为人类社会面临的两大课题。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一，燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重，而且锅炉设备陈旧，生产效率和自动化程度低，进一步加重了环境污染的程度。在欧美和日本等发达国家，石油和天然气已成为第一能源，占能源消费的60%左右，燃油和燃气锅炉的已逐步取代燃煤锅炉，对风机和水泵等电机的变频控制已相当成熟自20世纪90年代以来，随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制、自适应控制等智能控制算法的发展以及智能控制器的应用，锅炉控制水平大大提高，已实现优化控制国内对锅炉控制的研究起步较晚，始于80年代初期。国内研究锅炉控制比较成熟的企业有上海杜比公司、南京仁泰公司等，但仍然存在一些问题:1、 大多数现有的锅炉控制系统可控制的主要还是开关量设备，如风机、炉排和水泵的开关或者阀门控制。不能对它们精确连续
