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1、PLC控制锅炉恒压供水系统设计摘 要随着时代的发展，可编程控制器PLC是专为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后就受到普遍重视，发展也十分迅速，在工业自动控制系统中占有及其重要的地位。本文介绍了基于PLC的变频恒压锅炉供水系统的构成和工作原理，论述了采用多泵并联供水方案的合理性，分析了多泵供水方式的各种供水状态及转换条件，给出了实现有效状态控制的电气设计方案和PLC控制程序设计方案。论文详细说明了可编程逻辑控制器PLC在锅炉自动供水过程中的应用，PLC实时控制，PLC恒压供水控制可行性的设计，将会更有助于人们的学习和生活。关键词：PLC，恒压供水，变频器、PLC CONTROL SYS
2、TEM DESIGN OFCONSTANT PRESSURE WATER SUPPLY BOILERABSTRACTWith the development of the times, PLC programmable logic controller is designed for applications in industrial environments designed industrial computer, after the emergence of universal importance, very rapid development of industrial autom
3、ation systems and play an important status. This paper introduces the PLC based on the frequency of the constant pressure of the boiler water supply system structure and working principle, on the parallel multi-pump water supply program is reasonable, analysis of a number of ways a variety of water
4、pump the state water supply and conversion conditions, to out of state to achieve effective control of the electrical design and PLC control program design. Paper details the PLC programmable logic controller automatic water supply in the boiler in the process of application, PLC real-time control,
5、PLC control constant pressure water supply feasibility of the design, will be more conducive to peoples learning and living. KEY WORDS: PLC, Constant Pressure of Water Supply, Inverter- 1 -目 录第一章 绪论11.1 选题背景11.2 目的及意义11.3 自控系统方案论证2第二章 PLC的概述 42.1 PLC的产生 42.2 PLC的特点及应用 42.3 PLC的发展趋势 6第三章 系统的理论分析及方案的确
6、定83.1 变频恒压供水系统理论分析83.1.1 变频恒压供水系统节能原理83.1.2 变频恒压控制的理论模型 103. 2变频恒压供水系统控制方案的确定113.2.1供水系统的控制流程113.2.2系统控制流程说明153.2.3供水系统中水泵切换条件分析16第四章 系统硬件设计194.1 PLC的选型194.2 S7-200 CPU224 PLC特点194.3 I/O分量194.4 变频器的技术参数 20第五章 恒压供水系统设计 215.1系统分析215.2系统控制的工艺要求215.3电器控制系统原理图215.4系统程序设计23结论28谢辞29参考文献30PLC控制锅炉恒压供水系统设计第一章
7、 绪论1.1 选题背景 随着国民经济的发展，社会对电能的需要正在不断地增大。生产的发展和人民生活水平的提高使得用电结构发生了很大的变化，工业用电比例逐年下降，市政用电比例逐年上升，电网日负荷曲线峰谷差日趋增大。很多电站锅炉由于用电和用汽的随时变化而要进行调峰，所以低负荷运行时即使炉内稳燃问题能够得到解决，锅炉水循环方面仍可能出现停滞、倒流、自由水位和传热恶化等问题，引起水冷壁爆管事故的发生，对大机组电站锅炉的安全运行构成很大威胁。另外，在锅炉运行时，锅炉火焰中心偏斜、结渣、低负荷运行，只投入部分燃烧器或单侧送引风机运行等都会增大水冷壁之间的热偏差。汽包水位低到下降管不能正常降水或汽包压力变化太
8、快(气压上升时上升管产汽量减少或气压下降时下降管中的水汽化)都会造成水循环失常，威胁锅炉的安全运行。 随着科学技术的发展，机组的定期维修必将被状态维修所代替，而状态维修的关键是要了解机组的实时运行参数，以便为状态维修提供可靠的数据并保障锅炉的安全运行。锅炉水循环的好坏直接关系到锅炉运行的安全性和可靠性。随着电子计算机技术、信号采集技术和数据处理技术的迅猛发展，锅炉水循环运行状态在线监测与报警系统的研制与开发成为可以实现的技术。因此，加强锅炉水循环的实时监测，可以及时对影响水循环的重要参量进行分析，对有关性能指标进行评估，对水循环故障进行预测预报、分析原因，并对现有锅炉进行有效的改造，提高锅炉运
9、行的可靠性，这对大型发电机组和供热机组具有十分重要的意义。 目前，大机组的锅炉正在大量广泛的被社会所应用，而外在水资源也进一步被集中控制，这样，锅炉的供水就完全由水源的控制方决定，因此，供水控制系统的控制精度是否准确、控制逻辑是否正确和保护功能是否可靠，将直接影响整个锅炉机组系统的安全和经济运行。1.2 目的及意义-3-自动供水系统是锅炉系统中的一个极为重要的组成部分，它通过各类仪表和检测仪器，实现把外在水源连续、均匀地供给锅炉，然后供给锅炉各系统正常工作，控制锅炉压力，保证锅炉生产能力及其安全，是锅炉系统的重要辅助设备。保障锅炉工作的可靠性就是最大的经济性。以电厂30万千瓦机组的发电锅炉为例
10、，如果发生事故停炉一天，就少发电720万千瓦时。它的损失不仅是少发电，还直接影响工农业生产，如果将后续损失也考虑进去，则30万千瓦机组锅炉停炉一天所造成的总损失将超过3000万元，换句话说，停炉几天所造成的损失就相当于建设电站的总投资。再者，现代大容量锅炉启停一次所多消耗的费用也是一个相当可观的数字。1.3 自控系统方案论证 20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位。
11、但是继电接触器控制系统有明显的缺点:设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘(柜)就要更换，所以通用性和灵活性较差。 到20世纪60年代，由于小型计算机的出现和大规模生产及多机群控的发展，人们曾试图用小型计算机来实现工业控制的要求，但由于价格高，输入、输出电路不匹配和编程技术复杂等原因，一直未能得到推广应用。目前，大部分锅炉的控制系统采用基于单片机的控制器控制，取得了较好的控制效果。但是，采用单片机控制系统，软件编程复杂，对操作人员要求较高，积木式搭建的硬件可靠性较低，而且价格
12、较贵。 PLC是一种专门用于工业环境过程控制的数字运算操作的电子系统，是集自动控制、计算机网络、通信等功能于一体的自动化装置，可靠性高、抗干扰能力强、功能完善，具有编程简单、体积小、重量轻等特点。同时，利用变频器的各种功能，方便实现了设备的复杂运行方式，辅之以PLC的控制，使控制回路简单化，可以提高设备运行的安全性和可靠性，延长维修周期。对于节约能源和提高经济效益及保证安全方面有重大意义。 本设计采用PLC 控制系统，不仅简单方便而且可靠性大大提高。第二章 PLC的概述2.1 PLC的产生20世纪20年代起，人们把各种继电器、定时器、接触器及其触点按一定的逻辑关系连接起来组成控制系统，控制各种
13、生产机械，这就是大家所熟悉的传统继电接触器控制系统。由于它结构简单、容易掌握、价格便宜，在一定范围内能满足控制要求，因而使用面甚广，在工业控制领域中一直占主导地位。但是继电接触器控制系统有明显的缺点:设备体积大，可靠性差，动作速度慢，功能少，难于实现较复杂的控制，特别是由于它是靠硬连线逻辑构成的系统，接线复杂，当生产工艺或对象需要改变时，原有的接线和控制盘(柜)就要更换，所以通用性和灵活性较差。 进人20世纪80年代以来，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和32位微处理器构成的微机化PLC得到了惊人的发展，使PLC在概念、设计、性能价格比以及应用等方面都有了新的突破。
14、不仅控制功能增强，功耗、体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且远程I/O和通信网络、数据处理以及图像显示也有了长足的发展，所有这些已经使PLC:应用于连续生产的过程控制系统，使之成为今天自动化技术的三大支柱之一。2.2 PLC的特点及应用可编程序控制器(programlogiealeontroller)，简称pLc，是一种专为在工业环境应用而设计的数字运算电子系统，它是以微处理机为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是当今工业发达国家自动控制的标准设备之一。由于PLC采用了“三机一体化”的综合技术即集计算机、仪
15、器仪表、电气控制于一身，具有高可靠性、强抗千扰能力、组合灵活、编程简单、维修方便和低成本等诸多特点，因而与其它控制器相比它更加适合工业控制环境和市场的要求;再加上PLC发展过程中产品的系列化、产业化和标准化，使之从早期的逻辑控制、顺序控制迅速扩展到了连续控制，开始进入批量控制和过程控制领域，并迅速成为工业自动化系统的支柱。目前，PLC在小型化、大型化、大容量、强功能等方面有了质的飞跃。早期的可编程序控制器(ProgrammableLogicController，pLC)，主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机技术、通信技术和自动控制技术的迅速发展，可编程序控制器将传统的继电器控制技术与新兴的计算机技术和通信技术融为一体，具有可靠性高、功能强、应用灵活、编程简单、使用方便等一系列优点，以及良好的工业环境工作性能和自动控制目标实现性能，在工业生产中得到了广泛的应用。1969年，美国数字设备公司(DEC)研制出世界上第一台可编程控制器。早期的可编程控制器由分离元件和中小规模集成电路组成，主要功能是执行原先由继电器完成的顺序控制
