電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)設計探究
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摘要：文章設計了一種以可編程邏輯控制器為控制器的電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要利用模擬量輸入/輸出模塊將傳感感器采集的模擬量輸入可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器通過計算選擇合適的控制方案，從而得到一套自動化程度較高的電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器控制加熱管及水泵，通過添加EM235模塊，使可編程邏輯控制器采集傳感器中的模擬量，以STEP7-MicroWin為開發(fā)工具，用梯形圖語言對可編程邏輯控制器進行編程，使電熱鍋爐得到自動化程度高的控制。文章還進行了大量仿真實驗，在實驗過程中，隨著模擬量的變化，電熱鍋爐的控制方式也不斷變化，從而實現(xiàn)鍋爐自動控制與報警等。
關鍵詞：電熱鍋爐；供熱系統(tǒng)；自動控制
1電熱鍋爐供熱系統(tǒng)概述
隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會生產(chǎn)率的提高，鍋爐在各個方面廣泛使用，成為生產(chǎn)力發(fā)展的重要熱工裝置之一。在現(xiàn)代化過程中需要很多能源，但我國能源的利用率并不高，提高鍋爐的加熱效率非常重要。隨著科學技術的快速發(fā)展，鍋爐控制方法進入人們的視野，人們對控制系統(tǒng)的要求越來越高。沒有好的控制裝置，就不能反映鍋爐的優(yōu)點。鍋爐最重要的標準是控制系統(tǒng)水平。電爐自動控制的主要作用是限制鍋爐壓力、溫度和其他物理參數(shù)，并根據(jù)負荷的變化自動控制，使鍋爐的操作安全可靠?？紤]環(huán)境保護條件和我國的實際情況，煤炭燃燒鍋爐效率低、污染重，且存在安全問題，燃料供給不便，正在逐漸消失。在人口密集的學校、醫(yī)院、酒店、住宅區(qū)等地，燃煤、燃氣鍋爐逐漸被電爐取代。電熱鍋爐供熱系統(tǒng)可實現(xiàn)以下功能：1）通過啟停按鈕控制系統(tǒng)的啟停。2）當選擇循環(huán)泵手動控制時，將循泵啟1號或循泵啟2號的按鈕按下則啟動相對應的泵，啟動后按下循泵1手?；蜓?手停按鈕則可以停止相對應的循環(huán)泵。當某臺水泵出現(xiàn)缺相時系統(tǒng)會馬上停止該臺水泵并立刻啟動另外一臺水泵，同時警燈亮起。當兩臺水泵同時缺相時，系統(tǒng)全停，同時警燈亮起。3）當選擇循環(huán)泵自動控制時，一臺循環(huán)泵首先啟動，運行3h后停止，同時另一臺循環(huán)泵開始工作，如此往復循環(huán)。當某臺水泵出現(xiàn)缺相時，系統(tǒng)會馬上停止該臺水泵并立刻啟動另外一臺水泵，同時警燈亮起。當兩臺水泵同時缺相時，系統(tǒng)全停同時警燈亮起[1]。4）當選擇循環(huán)泵定時控制時，點按定時按鈕一次則兩個循環(huán)泵一起工作30min，當連續(xù)點按時，循環(huán)泵工作時間為30min乘點按次數(shù)。當某臺水泵出現(xiàn)缺相時系統(tǒng)會馬上停止該臺水泵并立刻啟動另外一臺水泵，同時警燈亮起。當兩臺水泵同時缺相時，系統(tǒng)全停同時警燈亮起。5）當選擇鍋爐手動控制時，可通過點按手投某管使相應的電熱管啟動。當出現(xiàn)某根電加熱管缺相時，停止對應的電加熱管，同時警燈亮起[2]。6）當選擇鍋爐自動控制時，根據(jù)選擇的溫度對比對象采集的溫度，通過采集到的溫度與設定溫度進行對比得到對應的控制方案，并根據(jù)得到的控制方案啟動對應的電加熱管。為防止某根電加熱管損耗嚴重，電加熱管每隔3h輪換一次，采集的溫度越高，電加熱管的數(shù)量越少，采集的溫度越低，電加熱管的數(shù)量越多。當出現(xiàn)某根電加熱管缺相時，停止對應的電加熱管，同時警燈亮起[3]。7）當選擇鍋爐定時控制時，點按定時按鈕一次則所有加熱管一起工作30min，當連續(xù)點按時，加熱管工作時間為30min乘點按次數(shù)。當某根加熱管出現(xiàn)缺相時，系統(tǒng)會馬上停止對應的加熱管，同時警燈亮起。8）從啟動系統(tǒng)開始，PLC控制根據(jù)采集到的壓力選擇補水泵工作，當壓力高于設定壓力時，上限泵停止，反之，低于設定壓力下限時，泵啟動。兩臺水泵每隔3h輪換一次，當某臺水泵出現(xiàn)缺相時，系統(tǒng)會馬上停止該臺水泵，并立刻啟動另外一臺水泵，同時警燈亮起。當兩臺水泵同時缺相時，系統(tǒng)全停，同時警燈亮起[4]。9）出現(xiàn)報警時則對應的燈閃，同時警鈴響。消鈴按鈕按下后警燈停閃，警鈴停，只有警報消除時警燈才會滅[5]。
2系統(tǒng)設計方案
將PLC控制與繼電器、單片機等控制進行比較可以看出，PLC控制是一種適合工業(yè)自動控制的微型計算機，其具有簡單的結構、強大的屏障、廣泛的環(huán)境適應能力和較高的控制能力。使用PLC完成電熱鍋爐供熱系統(tǒng)的設計，易于學習掌握、調試簡單、安全、性能優(yōu)越。PLC控制器由CPU224XP及擴展模塊EM223、模擬量擴展模塊EM235組成，鍋爐的控制方式有自動、手動和定時三種。其中，自動模式下，PLC根據(jù)選擇的參考溫度以及溫度傳感器采集到的溫度選擇對應的加熱管投入方案，各加熱管每隔30min循環(huán)投入；手動模式下，PLC可自主選擇加熱管的投入數(shù)量；定時模式下，PLC將加熱管全部投入使用30min，每按一次定時按鈕，定時周期增加一次。循環(huán)泵的控制方式同樣具有自動、手動和定時三種。其中，自動模式下，循環(huán)泵有一臺正常使用，另一臺停機，每隔3h循環(huán)一次；手動模式下，可自主選擇循環(huán)泵的工作數(shù)量；定時模式下將循環(huán)泵全部投入使用30min，每按一次定時按鈕，定時周期增加一次。補水泵根據(jù)PLC采集到的壓力數(shù)據(jù)自動調節(jié)工作數(shù)量。
3電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)程序設計
電熱鍋爐供熱控制系統(tǒng)程序設計主要包含子程序編寫及調用、循環(huán)移位指令、雙整數(shù)轉實數(shù)指令、實數(shù)傳送指令、字傳送指令、字節(jié)傳送指令、整數(shù)轉雙整數(shù)指令、整數(shù)加法指令、實數(shù)除法指令、實數(shù)比較指令、計時器指令、計數(shù)器指令等。主程序通過啟停按鈕控制系統(tǒng)，調用各個子程序。通過給各個子程序提供切換脈沖，切換各個子程序。子程序包含循環(huán)泵自動控制子程序、報警子程序、循環(huán)泵手動控制子程序、循環(huán)泵定時控制子程序、鍋爐自動控制子程序、鍋爐手動控制子程序、鍋爐定時控制子程序、鍋爐定時控制子程序等。
4電氣控制系統(tǒng)
鍋爐電氣控制系統(tǒng)的主要任務就是將各種參數(shù)調整到合適的范圍內，并根據(jù)負荷的變化進行調整，讓系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。調整的參數(shù)主要包含壓力、溫度、水位等。鍋爐水位會隨著負荷的變化而變化，轉而影響溫度的參數(shù)和蒸汽量的大小，反饋成壓力值。為了保證運行的安全性，要及時調整壓力值、水位、溫度，將其控制在合理的范圍內。在特殊情況下，還需要進行對應的電氣控制保護裝置設計，包含低水位時候的聲光報警、緊急情況下的系統(tǒng)停機、電源的過壓及低壓保護等。對應的程序控制命令，除了完成正常工作情況下的啟動、停止外，還需要對過壓力、低水位等特殊情況進行緊急調節(jié)，保證系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
5結論
鍋爐的供熱系統(tǒng)具有非常明顯的特點，如大滯后、大干擾、非線性、緊耦合等，是一個非常復雜的動態(tài)過程。為了達到想要的控制效果與理想的運行效率，傳統(tǒng)的控制方法需要替換為先進控制方法，這對整個系統(tǒng)的節(jié)能和環(huán)境的改善具有非凡的意義。文章引入了PLC的控制方案，利用PLC的功能特點實現(xiàn)對應目的的控制方法，保證了鍋爐的經(jīng)濟性，并將調節(jié)效果整合為最優(yōu)控制方案，為鍋爐系統(tǒng)的整體安全性、可靠性提供了有力的保障。
參考文獻：
[1]郭海山.供熱電鍋爐的PLC控制系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].黑龍江電力,2011(3):22-27.
[2]劉鑫.鍋爐自動化控制的電氣設計[J].機電信息,2013(21):143-144.
[3]王永華,陳建華.基于S7-200PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)[J].儀表技術與傳感器,2002(7):28-30.
[4]樊泉桂,閻維平.鍋爐原理[M].北京:中國電力出版社,2014.
[5]陳隆昌,閻治安,劉新正.控制電機[M].西安:西安電子科技大學出版社,2010.
作者：耿雁南 單位：青島工學院