畢業(yè)設計說明書---供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著社會經濟的飛速發(fā)展，城市建設規(guī)模的不斷擴大，以及人們生活水平的不斷提高，對城市生活供暖的用戶數量和供暖質量提出了越來越高的要求。結合現狀,本論文供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，設計了一套基于PLC和變頻調速技術的供暖鍋爐控制系統(tǒng)。</p><p>　　該控制系統(tǒng)以兩臺工業(yè)控制機作為上位機，以西門子S7-300可編程

2、控制器為下位機，系統(tǒng)通過變頻器控制電動機的啟動、運行和調速。上位機監(jiān)控軟件采用三維力控PCAuto3.6設計，主要完成系統(tǒng)操作界面設計，實現系統(tǒng)啟/停控制、參數設定、報警聯(lián)動、歷史數據查詢等功能。下位機控制程序采用西門子公司的STEP7編程軟件設計，主要完成模擬量信號的處理，溫度和壓力信號的PID控制等功能，并接收上位機的控制指令以完成風機啟/?？刂啤翟O定、循環(huán)泵控制和其余電動機的控制。</p><p>　　

3、本文設計的變頻控制系統(tǒng)實現了鍋爐燃燒過程的自動控制，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠。采用鍋爐的計算機控制和變頻控制不僅可大大節(jié)約能源，促進環(huán)保，而且可以提高生產自動化水平，具有顯著的經濟效益和社會效益。</p><p>　　關鍵詞: 鍋爐控制;變頻調速技術;PLC;組態(tài)軟件</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Alo

4、ng with social economy's swift development, the urban construction scale's unceasing expansion, as well as the people living standard's unceasing enhancement, set more and more high request to the city life h

5、eating's 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 techn

6、ology heating boiler control system.</p><p>　　This control system takes the superior machine by two industry cybertrons, west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine, sy

7、stem through frequency changer control motor's start, movement and velocity modulation. The superior machine monitoring software uses the three dimensional strength to control the PCAuto3.6 design, mainly completes t

8、he system operation contact surface design, realizes the system to open/stops functions and so on control, parameter hypoth</p><p>　　This article designs the frequency conversion control system has realized

9、the boiler combustion process automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boiler's computer control and the frequency conversion control not only may save the energy greatly, the promotion e

10、nvironmental protection, moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.</p><p>　　Key word: Boiler control; Frequency conversion velocity

11、 modulation technology; PLC; Configuration software</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目錄III</b&

12、gt;</p><p><b>　　第一章緒論1</b></p><p>　　1.1項目背景及課題的研究意義1</p><p>　　1.2供暖鍋爐控制的國內外研究現狀2</p><p>　　1.3本文所做工作3</p><p>　　第二章 變頻調速在供暖鍋爐控制中的應用4</

13、p><p>　　2.1變頻調速基本原理4</p><p>　　2.2變頻調速在供暖鍋爐系統(tǒng)中的應用4</p><p>　　2.3變頻調速節(jié)能分析5</p><p>　　第三章 鍋爐控制系統(tǒng)原理7</p><p><b>　　3.1引言7</b></p><p>　　3

14、.1.1偏差控制方式7</p><p>　　3.1.2 PID控制方式8</p><p>　　3.2循環(huán)流量控制10</p><p>　　3.3燃燒過程控制11</p><p>　　第四章 鍋爐控制系統(tǒng)總體設計12</p><p>　　4.1系統(tǒng)功能分析12</p><p>　　4.

15、2系統(tǒng)方案設計12</p><p>　　4.2.1總體設計思路12</p><p>　　4.2.2系統(tǒng)結構13</p><p>　　4.3系統(tǒng)硬件配置14</p><p>　　第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的硬件設計16</p><p>　　5.1系統(tǒng)主電路的設計16</p><p>　　5.

16、2系統(tǒng)控制電路的設計17</p><p>　　5.3系統(tǒng)主要元器件的選擇20</p><p>　　5.3.1 PLC的選型20</p><p>　　5.3.2通信網絡配置25</p><p>　　5.3.3變頻器的選型25</p><p>　　5.3.4傳感器的選型28</p><p&g

17、t;　　5.3.5其他主要元器件的選擇28</p><p>　　第六章系統(tǒng)軟件的設計29</p><p>　　6.1 S7-300系列PLC簡介29</p><p>　　6.1.1 S7-300編程方式簡介29</p><p>　　6.1.2 S7-300 PLC的存儲區(qū)30</p><p>　　6.2PLC

18、控制程序設計31</p><p>　　6.2.1 PLC控制流程圖32</p><p>　　6.2.2 PLC控制程序36</p><p>　　第七章 監(jiān)控組態(tài)軟件設計38</p><p>　　7.1組態(tài)軟件設計特點38</p><p>　　7.2項目組態(tài)39</p><p>　　7

19、.2.1開發(fā)平臺和運行環(huán)境39</p><p>　　7.2.2項目結構39</p><p>　　7.2.3項目任務41</p><p>　　7.3界面設計42</p><p>　　7.4報警記錄44</p><p><b>　　結論46</b></p><p>

20、<b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　附錄148</b></p><p><b>　　附錄249</b></p><p><b>　　外文文獻翻譯53</b></p><p><b>　　致謝83</b&g

21、t;</p><p><b>　　第一章緒論</b></p><p>　　項目背景及課題的研究意義</p><p>　　隨著城市建設的迅速發(fā)展，我國北方地區(qū)冬季城市集中供暖成為城市現代化必然采取的步驟。而供暖面積的不斷擴大，使如何科學有效地控制和管理供暖系統(tǒng)，提高供暖的經濟效益和社會效益，成為急需解決的重要課題。在供暖系統(tǒng)中，鍋爐房供暖所占比例

22、很大，據對我國北方地區(qū)29個大中城市近3.5億平方米的供暖調查，鍋爐供暖占84%，熱力供暖占12%，其他供暖占4%。在今后相當長的時間內，集中熱力供暖是發(fā)展趨勢，但無法取代鍋爐供暖的主流地位。鍋爐是消耗能源、產生大氣污染、事關生產與生活和安全的重要設備，它在國民經濟整個能源消耗中占有相當大的比重。目前我國供暖鍋爐以燃煤鏈條鍋爐為主，燃用的主要是中、低質煤，而且鍋爐房管理水平不高，一直沿用間斷運行方式，鍋爐技術含量低，鍋爐的自動化控制技術

23、落后，造成了嚴重的能源浪費和環(huán)境污染。據統(tǒng)計，我國目前擁有工業(yè)鍋爐50萬臺，每年消耗的燃煤占全國原煤產量的三分之一，約4億噸。鍋爐每年排放煙塵約620萬噸，約510萬噸，此外還有大量的N02等有害氣體，成為我國大氣煤煙型污染的主要來源之一，尤其是燃煤排放的CO，氣體所引起的溫室效應，早己引起國際關注。</p><p>　　本系統(tǒng)供暖鍋爐自動控制系統(tǒng)，主要由進口變頻器、可編程控制器、壓力變送器、溫度變送器和泵房機組

24、以及電氣控制柜等組成。其中泵房機組包括：1#引風機為90 kw，變頻啟動和調速；2#鼓風機37kw，變頻啟動和調速；3#、4#循環(huán)水電機為75 kw，變頻啟動和調速；其余電動機10臺，均為直接啟動，功率為5kw，工頻運行。</p><p>　　本設計是供暖鍋爐自動控制系統(tǒng)，設計了一套基于PLC和變頻調速技術的供暖鍋爐控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)由可編程控制器、變頻器、壓力變送器、溫度變送器和泵房組、工控機以及電氣控制柜等

25、構成。系統(tǒng)通過變頻器控制電動機的啟動、運行和調速。由于供暖鍋爐系統(tǒng)中的風機、水泵負載轉矩與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比，采用交流變頻調速控制風機、水泵流量代替?zhèn)鹘y(tǒng)閥門、擋板控制流量，可以大大節(jié)省該類負載的驅動電機的耗電量，.達到節(jié)能的目的，如果普遍采用交流變頻調速，平均節(jié)電率在30%左右。用變頻器啟動風機、水泵等電動機，由于變頻器內部具有矢量轉矩控制技術，保證了電機良好的啟動性能，實現電機軟啟動，有效地限制了電機的啟動電流

26、，明顯降低電機啟動噪聲。同時，電機的軟啟動避免了頻繁的工頻啟動對風機、水泵等大電機的沖擊，有效地保護設備，延長設備使用壽命。</p><p>　　鍋爐的計算機控制使鍋爐始終處于最佳工作狀態(tài)，提高了鍋爐的運行效率和燃煤的燃燒效果，不僅節(jié)約燃煤，也減少了煙塵和有害氣體的排放，具有較好的環(huán)保效果。同時，計算機控制系統(tǒng)通過各種傳感器檢測鍋爐溫度、壓力、流量等參數，傳送至微機和儀表盤，并實現溫度和壓力等參數的自動控制，工人

27、在計算機控制室就可以全面了解鍋爐房各部分的運行情況，大大改善了工人的工作條件，提高了自動化程度和管理水平。</p><p>　　因此 ，采用鍋爐的計算機控制和變頻控制不僅可大大節(jié)約能源，促進環(huán)保而且可以提高生產自動化水平，具有顯著的經濟效益和社會效益。</p><p>　　供暖鍋爐控制的國內外研究現狀</p><p>　　當前，節(jié)能與環(huán)保已成為人類社會面臨的兩大課題

28、。我國的鍋爐目前以煤為主要燃料，耗煤量接近全國煤產量的三分之一，燃用的主要是中、低質煤，工業(yè)污染十分嚴重，而且鍋爐設備陳舊，生產效率和自動化程度低，進一步加重了環(huán)境污染的程度。在歐美和日本等發(fā)達國家，石油和天然氣已成為第一能源，占能源消費的60%左右，燃油和燃氣鍋爐的已逐步取代燃煤鍋爐，對風機和水泵等電機的變頻控制已相當成熟自20世紀90年代以來，隨著超大型可編程控制器的出現和模糊控制、自適應控制等智能控制算法的發(fā)展以及智能控制器的應用

29、，鍋爐控制水平大大提高，已實現優(yōu)化控制國內對鍋爐控制的研究起步較晚，始于80年代初期。國內研究鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等，但仍然存在一些問題:</p><p>　　1、 大多數現有的鍋爐控制系統(tǒng)可控制的主要還是開關量設備，如風機、爐排和水泵的開關或者閥門控制。不能對它們精確連續(xù)調節(jié)，使控制手段單，控制精度低。</p><p>　　2、 鍋爐控制系統(tǒng)的控制方案不夠合

30、理，鍋爐控制器(計算機或可編程控制器)一旦出現故障，只能采取系統(tǒng)斷電處理，進行人工操作。若鍋爐系統(tǒng)中的傳感器、變送器等設備出現故障時，溫度、壓力等參數就無法達到設定值。</p><p>　　3、 我國自70年代末開始，鍋爐的微機控制逐漸成熟起來，但主要實現儀表顯示、報表打印等功能，并未實現鍋爐自動控制，下位機主要以單片機為主，控制水平有限，可靠性不夠高。</p><p><b>

31、　　本文所做工作</b></p><p>　　針對目前供暖鍋爐控制的現狀，本文主要做了以下工作:</p><p>　　1、 提出系統(tǒng)控制方案。本文針對供暖鍋爐自動控制系統(tǒng)，設計一套基于變頻調速技術的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。本文提出對鍋爐供暖系統(tǒng)中的風機和水泵等通過變頻器來調節(jié)電機的轉速，節(jié)省了大量的電能。本系統(tǒng)中豐位機采用高可靠性的工業(yè)控制計算機，對鍋爐控制系統(tǒng)統(tǒng)一調度和監(jiān)控管理，下位機

32、采用西門子公司S7-300可編程控制器，實現鍋爐燃燒系統(tǒng)和管網系統(tǒng)的自動控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。鍵技術，本系統(tǒng)的主要設計任務是鍋爐系統(tǒng)的變頻改造，因此本文詳述變頻調速技術在鍋爐控制中的應用變頻調速技術是關，并分析變頻調速應用在鍋爐供暖系統(tǒng)帶來的節(jié)能效果。</p><p>　　2、本系統(tǒng)的主要設計任務是鍋爐系統(tǒng)的變頻改造，變頻調速技術是關鍵技術，因此本文詳述變頻調速技術在鍋爐控制中的應用，并分析變頻調速

33、應用在鍋爐供暖系統(tǒng)帶來的節(jié)能效果。</p><p>　　3、 闡述供暖鍋爐控制的控制原理，提出供暖鍋爐系統(tǒng)的控制模型。簡要介紹PID控制算法，并運用PID控制方式進行系統(tǒng)的補水控制、循環(huán)流量控制、燃燒過程控制以及爐膛負壓控制。</p><p>　　4、 鍋爐控制系統(tǒng)的總體設計。本文討論了鍋爐控制系統(tǒng)的設計日標、功能分析和控制方案。并詳細介紹了整個系統(tǒng)的硬件結構和通訊配置口。</p&g

34、t;<p>　　5、 下位機控制系統(tǒng)的設計。本文首先根據系統(tǒng)控制要求確定PLC的選型以及模塊的選擇;討論PLC與上位機之間、PLC與變頻器之間的通訊配置，制定通信協(xié)議;設計PLC控制程序，給出主程序、基礎功能塊和各子程序的設計流程圖和部分梯形圖程序。</p><p>　　6、 上位機監(jiān)控組態(tài)軟件設計。上位機監(jiān)控系統(tǒng)完成對整個系統(tǒng)的監(jiān)控管理，本文選用三維力控PCAuto3.6設計，根據用戶提出的要求完

35、成了操作界面及控制程序、實現超溫超壓報警聯(lián)動、歷史數據查詢等功能。</p><p>　　第二章 變頻調速在供暖鍋爐控制中的應用</p><p>　　2.1變頻調速基本原理</p><p>　　目前，隨著大規(guī)模集成電路和微電子技術的發(fā)展，變頻調速技術己經發(fā)展為一項成熟的交流調速技術。變頻調速器作為該技術的主要應用產品經過幾代技術更新，己日趨完善，能夠適應較為惡劣的工業(yè)

36、生產環(huán)境，且能提供較為完善的控制功能，能滿足各種生產設備異步電動機調速的要求。變頻 調 速 技術的基本原理是根據電機轉速與工作電源輸入頻率成正比的關系：</p><p><b>　　其中表示電機轉速;</b></p><p>　　為電動機工作電源頻率;</p><p><b>　　為電機轉差率;</b></p>

37、<p><b>　　為電機磁極對數。</b></p><p>　　通過改變電動機工作電源頻率達到改變電機轉速的目的。變頻器就是基于上述原理采用交一直一交電源變換技術，集電力電子、微電腦控制等技術于一身的綜合性電氣產品。</p><p>　　2.2變頻調速在供暖鍋爐系統(tǒng)中的應用</p><p>　　由于變頻調速可以實現電機無級調速，

38、具有異步電機調壓調速和串級調速無可比擬的優(yōu)越性，在鍋爐系統(tǒng)中得到廣泛的應用。變頻調速在供熱鍋爐系統(tǒng)中主要應用在風機調速和水泵調速。</p><p>　　通常在鍋爐燃燒系統(tǒng)中，根據生產需要對風速、風量、溫度等指標進行控制和調節(jié)以適應用戶要求和運行工況。而最常用的控制手段則是調節(jié)風門、擋板開度的大小來調整受控對象。這樣，不論生產的需求大小，風機都要全速運轉，而運行工況的變化則使得能量以風門、擋板的節(jié)流損失消耗掉了。在

39、生產過程中，不僅控制精度受到限制，而且還造成大量的能源浪費和設備損耗。從而導致生產成本增加，設備使用壽命縮短，設備維護、維修費用高居不下。</p><p>　　在供暖鍋爐系統(tǒng)中帶有循環(huán)泵、補水泵等水泵類設備，根據不同的生產需求往往采用調整閥、回流閥、截止閥等節(jié)流設備進行流量、壓力、水位等信號的控制。這樣，不僅造成大量的能源浪費，管路、閥門等密封性能的破壞，還加速了泵腔、閥體的磨損和汽蝕，嚴重時損壞設備而影響生產。

40、</p><p>　　目前，風機、泵類設備多數采用異步電動機直接驅動的方式運行，存在啟動電流大、機械沖擊、電氣保護特性差等缺點。不僅影響設備使用壽命，而且當負載出現機械故障時不能瞬間動作保護設備，時常出現</p><p>　　泵損壞同時電機也被燒毀的現象。</p><p>　　近年來，出于節(jié)能的迫切需要和對供暖質量不斷提高的要求，加之采用變頻調速器〔簡稱變頻器)易操

41、作、免維護、控制精度高，并可以實現高功能化等特點，因而采用變頻器驅動的方案開始逐步取代風門、擋板、閥門的控制方案。用變頻器來對異步交流電動機調速，是八十年代末迅速發(fā)展成熟的一項高新技術。它的優(yōu)點是:調速的機械特性好，調速范圍廣，調整特性曲線平滑，可以實現連續(xù)、平穩(wěn)的調速，尤其當它應用于風機、水泵等大容量負載時，可獲得顯著的節(jié)能效果。</p><p>　　2.3變頻調速節(jié)能分析</p><p&g

42、t;　　變頻調速應用于鍋爐系統(tǒng)的風機和水泵等電機的自動控制中，其節(jié)能效果明顯。本節(jié)將以風機節(jié)能為例，詳細分析其節(jié)能效果。水泵的節(jié)能分析類似。</p><p>　　由流體力學的基本定律可知:風機、泵類設備均屬平方轉矩負載，其轉速與流量，壓力以及軸功率具有如下關系: </p><p>　　即流量與轉速成正比，壓力與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。</p><p&

43、gt;　　圖2-1給出了風機中風門調節(jié)和變頻調速二種控制方式下風路的壓力-風量關系及功率-風量關系。其中，曲線1是風機在額定轉速下的曲線，曲線2是風機在某一較低速度下的曲線，曲線3是風門開度最大時的曲線，曲線4是風機在某一較小開度下的曲線可以看出當實阮工況風量由下降到時，如果在風機以額定轉速運轉的條件調節(jié)風門開度，則工況點沿曲線1由點移到點;如果在風門開度最大的條件下用變頻器調節(jié)風機的轉速，則工況點沿曲線3由點移到點。顯然，點與點的風量

44、相同，但點的壓力要比點壓力小得多。因此，風機在變頻調速運行方式下，風機轉速可大大降低，節(jié)能效果明顯。</p><p>　　壓力 4 功率</p><p>　　3 </p><p>　　2 1 6</p><p><b&g

45、t;　　5</b></p><p>　　0 風量 0 風量</p><p>　　圖2-1變頻調速在風機中的節(jié)能分析</p><p>　　曲線5為變頻控制方式下的曲線，曲線6為風門調節(jié)方式下的曲線?？梢钥闯觯谙嗤娘L量下，變頻控制方式比風門調節(jié)方式能耗更小，二者之差可由下述經驗公式表示:</p&g

46、t;<p>　　其中為風機運行時實際風量；</p><p>　　為風門開度為最大，且電機運行在額定轉速時的風量；</p><p>　　為風門開度為最大，且電機運行在額定轉速時的功率。</p><p>　　假設有一臺lO的熱水鍋爐:</p><p>　　引風機:55，鼓風機:22，共7</p><p>　

47、　則由變頻調節(jié)與風門調節(jié)相比較可知:</p><p>　　80%風量時每小時節(jié)能</p><p><b>　　=28.366</b></p><p>　　60%風量時每小時節(jié)能</p><p><b>　　=41.888</b></p><p>　　如果按全年運行7000小時

48、計算，其中80%風量運行5000小時:60%風量運行2000小時，則全年節(jié)能</p><p>　　由此可見，其節(jié)能效果非常顯著。</p><p>　　目前，變頻調速技術己逐漸為許多企業(yè)所認識和接受，隨著這項技術的不斷發(fā)展和完善，它必將得到更加廣泛的應用，也必將為認識和接受它的企業(yè)帶來可觀的經濟效益。</p><p>　　第三章 鍋爐控制系統(tǒng)原理</p>

49、<p><b>　　3.1引言</b></p><p>　　現有的供暖鍋爐由蒸汽鍋爐改造而成的常壓熱水鍋爐，常壓鍋爐使用安全，對原材料的要求比蒸汽鍋爐低，無需控制蒸汽壓力，控制精度要求相對要低。目前國內外對蒸汽鍋爐控制的研究己經比較成熟，鍋爐控制數學模型基本定型，而供暖鍋爐控制相對簡單，對其研究不夠重視。本文以火力發(fā)電廠蒸汽鍋爐的控制模型為參考，提出供暖鍋爐的控制模型。供暖鍋爐控

50、制系統(tǒng)屬于過程控制系統(tǒng)，其控制的目標是控制鍋爐燃燒過程中的出水溫度、回水溫度、出水壓力、回水壓力、爐膛負壓等參數，使鍋爐燃燒工況良好，保證設備運行安全，滿足用戶的供熱要求。</p><p>　　在供暖期間，系統(tǒng)根據室外溫度的變化分時段控制鍋爐的出水溫度和系統(tǒng)回水溫度。在室外溫度較低的時段內，出水溫度的設定值較低，在室外溫度較高的時段內，出水溫度的設定值較高，進而調節(jié)出水供熱量。在某一時段內，則通過調節(jié)熱水循環(huán)流量

51、對出水供熱量進行微調。</p><p>　　鍋爐出水溫度的調節(jié)主要靠燃燒控制系統(tǒng)來實現，而系統(tǒng)回水溫度的調節(jié)主要靠熱水循環(huán)流量來調節(jié)，出水壓力和回水壓力的大小由循環(huán)泵和補水泵的狀態(tài)來決定。調節(jié)溫度和壓力等參數時，采用偏差控制和PID控制相結合的控制方式。偏差控制方式應用于系統(tǒng)的開關量輸出，PID控制方式應用于系統(tǒng)的模擬量輸出。</p><p>　　3.1.1 偏差控制方式</p>

52、;<p>　　偏差控制是指當熱工參數實際采集值與用戶設定值之間存在偏差時，系統(tǒng)通過調節(jié)某些量來減小偏差，直至實際采集值等于用戶設定值為止。但這只是一種理想設計，在實際應用中，由于系統(tǒng)誤差的存在，實際采集值不可能等于用戶設定值。因此，引入“回差”的概念，即給用戶設定值一個可以接受的范圍，在此范圍內都可認為達到系統(tǒng)設定值。例如鍋爐的出水溫度設定值為，溫控回差為，則當出水溫度滿足式(3-1)時即可。</p><

53、;p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　3.1.2 PID控制方式</p><p>　　偏差控制只能輸出開關量信號，對于連續(xù)調節(jié)的設備，則需要過程控制系統(tǒng)中最常用的控制規(guī)律-PID控制方式。PID控制，即按偏差的比例(P)、積分(1)、微分(D)控制，是控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種控制規(guī)律。實際運行的經驗和理論的分析都表明，運用這種控制規(guī)律對許

54、多工業(yè)過程進行控制時，都能得到滿意的結果。PID調節(jié)器既能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性，又能加快過渡過程，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，是一種比較完善的調節(jié)規(guī)律，主要應用于溫度控制和壓力控制等過程控制系統(tǒng)中，以克服時間響應滯后，得到較好的控制指標。</p><p>　　+ </p><p><b>　　-&l

55、t;/b></p><p>　　圖3-1 PID控制系統(tǒng)</p><p>　　1、 PID控制器的基本形式</p><p>　　PID控制分兩種基本形式，即模擬PID控制器和數字PID控制器。模擬PID控制器如圖3-1所示，理想控制規(guī)律為</p><p><b>　　（3-2）</b></p><

56、;p>　　其中，為比例增益，與比例帶成倒數關系，即，為積分時間常數，為微分時間常數，為控制量，為偏差。</p><p>　　比例控制能迅速反應誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除靜態(tài)誤差，過大，可能會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作屏就不斷地積累，輸出控制量以消除靜態(tài)誤差，因而，只要有足夠的時間積分作用將能完全消除誤差，但調節(jié)動作緩慢；微分控制加快系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，減少調

57、整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。</p><p>　　在計算機控制系統(tǒng)中減少調整時間，從而改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。PID控制規(guī)律的實現必須用數值逼近的方法。當采樣周期足夠短時，用求和代替積分，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠?，如式?-3）所示。</p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　增量型的控制方程為:</p&g

58、t;<p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　其中稱為比例增益；</b></p><p><b>　　稱為積分系數；</b></p><p><b>　　稱為微分系數。</b></p><p>　　以上是PID控制的

59、理論控制方程，但在實際應用中，要根據控制系統(tǒng)的特點，做適當的改進。</p><p>　　2、 PID控制器的改進</p><p>　　計算機控制是一種比較準確的控制方式，只要系統(tǒng)偏差存在且大于傳感器的精度范圍，計算機就不斷進行控制量增量的計算，并輸出相應的控制信號給執(zhí)行機構，改變執(zhí)行機構的狀態(tài)，這樣容易產生某些動作過于頻繁而引起振蕩。為避免控制動作過于頻繁以消除振蕩，在實際工程應用中，通常

60、在PID控制系統(tǒng)中增加一個死區(qū)環(huán)節(jié)，相應的算式為</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　其中: 為人為設定的一個死區(qū)，是一個可調參數，其具體數值可根據實際控制對象由試驗確定。太小，使調節(jié)過于頻繁，達不到穩(wěn)定控制量的目的；太大，則系統(tǒng)將產生較大的滯后。在鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)中，為避免風機和爐排轉速頻繁地改變，可適當地為出水溫度設定一個死區(qū)，如

61、，1℃。</p><p>　　在鍋爐控制系統(tǒng)中，當啟動/停止電機或大幅度改變溫度、壓力等設定值時，由于短時間內產生很大的偏差，往往會產生嚴重的積分飽和現象，以致造成很大的超調和長時間的振蕩。為克服這個缺點，可采用積分分離的方法，即偏差較大時，取消積分作用;當偏差較小時才將積分作用投入。亦即：</p><p>　　當時，采用PD控制:</p><p>　　當時，采用P

62、ID控制。</p><p>　　積分分離閥值應根據具體對象及控制要求確定。例如出水溫度的控</p><p>　　制，可以選定為5℃或10℃等，依據控制精度要求而定。</p><p>　　綜上所述，鍋爐控制系統(tǒng)中燃燒控制和水泵控制所采用的PID控制方式，作出死區(qū)設定和積分分離兩項改進措施，以達到穩(wěn)定控制溫度和壓力等信號的目的。</p><p>

63、　　3、經驗湊試法整定P舊參數</p><p>　　PID控制器參數整定主要整定比例系數K,、積分時間界和微分時間幾等參數。</p><p>　　增大比例系數一般會加快系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利于消除靜差。但過大的比例系數會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，使穩(wěn)定性變差。</p><p>　　增大積分時間常數,相當于減小積分系數，積分作用減弱，有利于減小超調，減

64、小振蕩，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之變慢。</p><p>　　增大微分時間常數有利于加快系統(tǒng)響應，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。</p><p>　　在湊試時，可參考3個參數對控制過程的影響趨勢，對參數實行先比例，后積分，再微分的整定步驟。</p><p>　　(1)首先整定比例卻分。即將比例系數由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直到反應快，超調小的響

65、應曲線。如果系統(tǒng)沒有消除靜差或靜差己小到允許范圍內，并且響應曲線已屬滿意，那么只須用比例調節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數可由此確定。</p><p>　　(2)如果在比例調節(jié)的基礎上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。整定時首先置積分時間T,為一較大值并將經第夕步整定得到的比例系數，略為減小(如縮小為原值的0.8倍)，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據控制效果反

66、復改變比例系數與積分時間,，以期得到滿意的控制過程和整定參數。</p><p>　　(3)若使用比例積分調節(jié)器(PI控制器)消除了靜差，但動態(tài)過程經反復調整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構成完整的PID控制器。在整定時，可先置微分時間為零。在第二步整定的基礎上，增大，同時相應地改變比例系數和積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調節(jié)效果和控制參數。</p><p><b>　　3.2循

67、環(huán)流量控制</b></p><p>　　鍋爐管網系統(tǒng)的一個任務是通過循環(huán)泵將出水缸內的熱水輸送到用戶供熱管道，并回到回水缸。循環(huán)流量控制同樣采用偏差控制和PID控制相結合的控制方式。偏差控制設定出水壓力范圍，當出水壓力實際值不在設定范圍內時，調節(jié)流量，直到出水壓力達到要求為止。PID控制在偏差控制的基礎上對出水壓力進行微調，其原理如圖3-3所示。循環(huán)泵系統(tǒng)根據出水壓力的設定值與采集到的出水壓力的實時數

68、據，通過PID算法將出水壓力值控制在設定值附近。其控制采用前述改進PID控制算法與參數整定方法。</p><p>　　設定值 出水壓力</p><p>　　圖3-3循環(huán)流量PID控制原理圖</p><p><b>　　3.3燃燒過程控制</b></

69、p><p>　　供暖鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個多變量輸入、多變量輸出、大慣性、大滯后且相互影響的一個復雜系統(tǒng)。當鍋爐的負荷變化時，所有的被調量都會發(fā)生變化，而當改變任一調節(jié)量時，也會影響到其他被調量。</p><p>　　鍋爐燃燒過程自動控制的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應負荷的需要，同時還要保證鍋爐安全經濟運行。燃燒控制系統(tǒng)的任務主要有三點:</p><p>　　(1)

70、穩(wěn)定鍋爐的出水溫度，始終保持在設定值附近。出水溫度的設定值與室外溫度以及消耗熱量(負荷)的變化相關，以出水溫度為信號，改變燃煤量和風煤比，達到出水溫度與設定值一致。同時測量系統(tǒng)的回水溫度和爐膛溫度，若回水溫度過低則適當加大給煤量，反之則適當減少給煤量;若爐膛溫度過高則適當減少給煤量，反之則適當加大給煤量。</p><p>　　(2)保證鍋爐燃燒過程的經濟性。對于給定出水溫度的情況下，需要調節(jié)鼓風量與給煤量的比例，

71、使鍋爐運行在最佳燃燒狀態(tài)。開始運行時，可根據經驗設定風煤比，使耗煤量與鼓風量成比例關系，同時根據出水溫度的變化對鼓風量進行前饋控制，然后通過測量煙氣含氧量，運用偏差控制調節(jié)風煤比，使燃煤充分燃燒。</p><p>　　(3)調節(jié)鼓風量與引風量，保持爐膛壓力在一定的負壓范圍內。爐膛負壓的變化，反映了引風量與鼓風量的不相適應。如果爐膛負壓太小，爐膛容易想外噴火，危及設備與工作人員的安全。負壓過大，爐膛的漏風量增大，增

72、加引風機的電耗和煙氣帶走的熱量損失。本系統(tǒng)中根據鼓風量的變化，對引風量進行前饋控制。根據經驗設定爐膛負壓，并測量爐膛負壓，運行PID算法控制爐膛負壓保持在一定的范圍內，從而調節(jié)引風量，確定引風機的轉速。</p><p>　　第四章 鍋爐控制系統(tǒng)總體設計</p><p><b>　　4.1系統(tǒng)功能分析</b></p><p>　　本系統(tǒng)供暖鍋爐自

73、動控制系統(tǒng)，主要由進口變頻器、可編程控制器、壓力變送器、溫度變送器和泵房機組以及電氣控制柜等組成。根據設計要求，系統(tǒng)具有以下功能：</p><p>　　(1)手動/自動控制</p><p>　　電動機起?？刂埔缶哂凶詣雍褪謩觾煞N功能。通過工控機和可編程控制器對鍋爐系統(tǒng)中的鼓風機、引風機、爐排電機、循環(huán)泵和補水泵實現控制。工作泵出現故障后自動切換到備用泵。</p><p

74、><b>　　(2)過溫超過報警</b></p><p>　　按要求，鍋爐控制系統(tǒng)必須包含超溫超壓報警功能，當系統(tǒng)中的溫度、壓力等信號超過上下限時，必須提示報警信息，對某些重要參數，還設置了報警聯(lián)動功能，即超限時停爐或停泵處理。</p><p><b>　　(3)監(jiān)控設計</b></p><p>　　根據用戶需求，人

75、機界面及故障報警功能，計算機還可以產生相應的各種參數報表，供隨時查詢和打印參數變化實時趨勢圖和歷史趨勢圖、報警記錄和數據記錄報表等。</p><p><b>　　(4)系統(tǒng)性能指標</b></p><p>　?、俪鏊疁囟纫?0℃</p><p>　　②回水溫度要求40℃</p><p>　?、鄢隹趬毫?0Pa<

76、/p><p><b>　　4.2系統(tǒng)方案設計</b></p><p>　　4.2.1總體設計思路</p><p>　　本文針對供暖鍋爐自動控制系統(tǒng)，設計一套基于變頻調速技術的鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)。鍋爐供暖系統(tǒng)中的風機和水泵通過變頻器來調節(jié)電機的轉速，通過工控機和可編程控制器對鍋爐系統(tǒng)中的鼓風機、引風機、爐排電機、循環(huán)水泵實現控制。控制系統(tǒng)以兩臺工業(yè)控制機作

77、為上位機，以西門子S7-300可編程控制器為下位機。上位機采用高可靠性的工業(yè)控制計算機，通過監(jiān)控軟件完成人機界面及故障報警功能，下位機采用西門子公司S7-300可編程控制器，實現鍋爐燃燒系統(tǒng)和管網系統(tǒng)的自動控制，控制水平和硬件可靠性大大提高。</p><p><b>　　4.2.2系統(tǒng)結構</b></p><p>　　本系統(tǒng)屬于熱水鍋爐供暖系統(tǒng)，主要通過熱水循環(huán)給用戶

78、供暖，一般分為燃燒控制系統(tǒng)、循環(huán)泵控制系統(tǒng)和補水泵控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用集中控制，分為三層，系統(tǒng)結構框圖如圖4-l所示:</p><p>　　圖4-1 鍋爐控制系統(tǒng)結構示意圖</p><p>　　管理層: 系統(tǒng)采用兩臺工控機作為上位機，其中一臺作為主控機，另一臺為輔控機，構成雙機冗余系統(tǒng)。通過MPI多點接口與下位機PLC進行通訊，對現場鍋爐的運行進行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調度，實現對鍋爐的遠程控制。

79、操作人員也隨時可以通過計算機，了解現場每臺鍋爐的運行狀況，并對風機、水泵等電機進行啟?？刂坪蛥翟O定。另一方面，關于鍋爐運行及網管系統(tǒng)的各種歷史數據，則存儲在計算機的數據庫中。在需要的時候，可以在計算機顯示器上顯示，或由打印機打印出來。</p><p>　　現場控制層: 該層以西門子S7-300系列可編程控制器為核心，一方面通過MPI多點接口與上位機通訊，接收上位機管理層的控制命令。另一方面運用RS-485總線與

80、各變頻器進行通信，分別對鼓、引風機、爐排電機、循環(huán)泵和補水泵等進行啟停控制和電機的轉速設定，一旦電機啟動完畢，即使PLC與上位機通訊故障，系統(tǒng)仍能正常運行。</p><p>　　現場數據采集與變送層: 這一層是集散控制系統(tǒng)的最底層，主要完成現場數據的采集、預處理和變送等工作。這些數據主要包括鍋爐的出水溫度、出水壓力、鍋筒壓力、爐膛溫度、爐膛壓力以及總出水溫度、總出水壓力、總回水壓力等。變送器將采集的溫度、壓力等物

81、理量轉換成電壓或電流信號并傳送給可編程控制器進行數據處理。</p><p><b>　　4.3系統(tǒng)硬件配置</b></p><p><b>　　(1)主機系統(tǒng)</b></p><p>　　采用兩臺工業(yè)控制計算機，其中一臺為主控機，另一臺為輔控機，分別安裝于主控室和輔控室，構成雙機冗余系統(tǒng)。監(jiān)控組態(tài)用三維力控組態(tài)軟件PCAu

82、to3.6，力控是運行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種監(jiān)控組態(tài)軟件。使用力控用戶可以方便、快速地構造不同需求的數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)。</p><p><b>　　(2)可編程控制器</b></p><p>　　本系統(tǒng)選用西門子公司S7-300系列可編程控制器，S7-300是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，它能滿足中等性能要求的應用。模塊化，無風扇結構，

83、易于實現分布，易于用戶掌握等特點使得S7-300成為各種從小規(guī)模到中等控制要求控制任務的方便又經濟的解決方案。多種性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能I/O擴展模塊(包括信號模塊SM、通信處理器CP、接口模塊IM等)，使用戶可以完全根據實際應用選擇合適的模塊。</p><p><b>　　(3)儀表設備</b></p><p>　　為了提高儀表的抗干擾能力，選用

84、DDZ-III型儀表，儀表輸出為4-20mA電流，保證系統(tǒng)的可靠性。儀表主要包括:溫度變送器、流量變送器、壓力變送器、液位變送器、微壓變送器、含氧量變送器等。</p><p><b>　　(4)變頻控制室</b></p><p>　　包括電源控制柜、鍋爐變頻控制柜、循環(huán)泵變頻控制柜。變頻器全部采用日本三菱公司FR系列低噪聲、高性能、多功能變頻器，根據電機功率選擇不同的

85、型號?？刂乒駜扰渲酶鞣N型號大小的斷路器、接觸器(施耐德)、繼電器等低壓電器設備，以完成電機的啟、停控制。</p><p>　　第五章 鍋爐控制系統(tǒng)的硬件設計</p><p>　　5.1系統(tǒng)主電路的設計</p><p>　　根據本設計的要求，本系統(tǒng)風機和循環(huán)泵采用變頻啟動和調速。變頻器輸入電源前面接入一個自動空氣開關，來實現電機、變頻器的過流過載保護接通，雖然變頻器本

86、身就有欠壓、過壓，過流、過載等保護功能，但是對于有工頻運行的水泵電動機，還需要在工頻電源下面接入相應的熱繼電器，來實現電機的過流過載保護。</p><p>　　圖5-1控制系統(tǒng)的主回路</p><p>　　本系統(tǒng)采用4臺變頻器連接4臺電動機，其中1號變頻器控制引風電機，功率為90KW，變頻工作方式，電機通過一個接觸器和變頻器輸出電源相聯(lián)，2號變頻器控制鼓風機，功率為37KW，變頻工作方式，

87、電機通過一個接觸器與變頻輸出電源連接。3號變頻器控制一臺循環(huán)泵，4號變頻器控制一臺循環(huán)泵，功率都為75KW，一臺作為備用，均采用變頻工作方式。補水泵，爐排電機等采用工頻運行方式，功率為5KW。</p><p>　　變頻器主電路電源輸入端子(R, S, T)經過隔離開關與三相電源連接，變頻器主電路輸出端子(U. V, W)經接觸器接至三相電動機上，如圖5-1所示。按下啟動按鈕，系統(tǒng)開始工作，使接觸器線圈KM1、KM

88、2、KM3帶電并保持，從而使接觸器KM1、KM2、KM3動作，1#變頻器、3#變頻器接通電源，電動機變頻運行。</p><p>　　5.2系統(tǒng)控制電路的設計</p><p>　　在控制電路的設計中，首先要考慮弱電和強電之間的隔離的問題。在整個控制系統(tǒng)中，所有控制電機、接觸器的動作，都是按照PLC的程序邏輯來完成的。為了保護PLC設備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼

89、電器去控制電機動作。在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實現系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。系統(tǒng)要實現手動自動、欠壓、過壓保護，電機的故障指示，變頻器的故障指示以及報警輸出，模擬量的輸入、輸出模塊。 </p><p>　　控制電路中還必須考慮系統(tǒng)電機的當前工作狀態(tài)指示燈的設計，為了節(jié)省PLC的輸出端口，在電路中可以采用PLC輸出端子的中間繼

90、電器的相應常開觸點的斷開和閉合來控制相應電機指示燈的亮和熄滅，指示當前系統(tǒng)電機的工作狀態(tài)。其控制電路圖如圖5-2所示。</p><p>　　引風機變頻調速控制電路如圖2-1所示。手動控制時，首先扳動轉換開關SA1,使電動機啟動時，按下啟動按鈕SB2，接觸器KM1吸合并自保，電動機啟動,運行指示燈HL1亮。當接觸器KM1吸合時，中間繼電器KA1接通，變頻器STF接通，變頻器啟動。當變頻器故障輸出時，開始報警HA1鈴

91、響，報警指示燈亮。按下復位按鈕SB3，中間繼電器KA2接通，常閉觸頭KA2打開，解除報警，變頻器停止運行。使電動機停止時，按下按鈕SB2，接觸器線圈失電，主觸頭KM1打開，電動機停止。</p><p>　　自動控制時，扳動轉換開關SA1，通過PLC編程控制，來完成電動機的自動控制。</p><p>　　圖5-2 控制系統(tǒng)的控制回路</p><p>　　5.3系統(tǒng)主要

92、元器件的選擇</p><p>　　5.3.1 PLC的選型</p><p><b>　　一、PLC系統(tǒng)配置</b></p><p>　　根據系統(tǒng)控制要求，統(tǒng)計出本系統(tǒng)對主PLC的I/O總能力要求為:開關量輸入64點，開關量輸出32點，模擬量輸入8通道。綜合考慮系統(tǒng)對PLC運算能力的要求等因素，選用西門子的S7-300系列PLC，CPU模塊選用C

93、PU315-2DP。具體配置如圖5-4所示:</p><p><b>　　圖5-4 配置圖</b></p><p>　　S7- 300系列可編程控制器是模塊化結構設計，各個單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。</p><p><b>　　系統(tǒng)組成:</b></p><p>　　(l)電源負載模

94、塊(PS307)：用于將SIMATIC S7-300連接到120/230VAC電源，輸出24VD，它與CPU模塊和其他信號模塊之間通過電纜連接，而不是通過背板總線誰接。</p><p>　　(2)中央處理單元(CPU315-2DP)：集成128KRAM，用MMC存儲卡最大可擴展到8MB；對二進制何浮點運算具有較高的處理性能；可用于大規(guī)模的I/O配置；集成有PROFIBUS-DP接口；CPU模塊除完成執(zhí)行用戶程序的

95、主要任務外，還為S7-300背板總線提供5V直流電源，并通過MPI多點接口與其他中央處理器或編程裝置通信。</p><p>　　(3)接口模塊(IM360)：用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架(ER)。如果用戶的自控系統(tǒng)任務需要多于8個信號模塊或通信處理器時，可通過IM360擴展1個機架，最長1米，每個機架上可以插入8個模塊，電源也是由此擴展提供。</p><p>　　(4)信號

96、模塊(SM)：使不同的過程信號電平和57-300的內部信號電平相匹配，主要數字量輸入模塊SM321、數字量輸出模塊SM322、模擬量輸入模塊SM331、模擬量輸出模塊SM332等。每個信號模塊都配有自編碼的螺緊型前連接器，外部過程信號可方便地連在信號模塊的前連接器上。特別指出的是模擬量輸入模塊獨具特色，它可以接入熱電偶、熱電阻、4-20mA電流、0-10V電壓等18種不同的信號，輸入量程范圍很寬。</p><p>

97、;　　(5)通訊處理器(CP340)：西門子公司實現點到點串口通信的低成本解決方案口：RS232C(V24)；20mA(TTY)；RS422/485(X.27)。固化有3964(R)協(xié)議和ACSII協(xié)議兩個標準通信協(xié)議。</p><p>　　二、PLC的I/O分配表</p><p>　　PLC輸入、輸出點數的確定根據控制系統(tǒng)設計要求和所需控制的現場設備數量加以確定。</p>

98、<p>　?。?）PLC的開關輸入端口包括系統(tǒng)的啟動、停止按鈕，電機啟動、停止按鈕，手動/自動按鈕、變頻器故障及檢修復位、以及變頻器工頻、變頻運行信號，另外PLC輸入端口還包括電動機的熱保護繼電器輸入，輸入形式是熱繼電器的常開觸點。其開關輸入端口的分配如表5-5所示。</p><p>　　表5-5 開關量輸入分配表</p><p>　?。?）PLC的輸出端口包括各種故障指示以及

99、變頻器故障給PLC的信號，PLC與這些交流接觸器的連接是通過中間繼電器來實現的，可以實現控制系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護PLC設備，增強系統(tǒng)工作的可靠性。以上的配置都留有余量，為以后的系統(tǒng)擴展提供方便。開關輸出端口的分配表如5-6所示。</p><p>　　表5-6 開關量輸出分配表</p><p>　　(3)模擬量輸入輸出點的分配表</p><p>　　表

100、5-7 模擬量輸入分配表</p><p>　　表5-8 模擬量輸出分配表</p><p>　　5.3.2通信網絡配置</p><p>　　在系統(tǒng)的網絡配置中，圖中上位機采用兩臺研華工控機IPC610，構成雙機冗余系統(tǒng)，每臺工控機配置一塊西門子CP5611MPI多點接口通訊卡，通過MPI接口與下位機S7-300進行通訊。</p><p>　　下

101、位機采用S7-300系列PLC，CPU315一2DP，內部集成有MPI接口，用于與上位機全局通訊、PLC在線編程。配置CP340RS一422/485通訊模塊，通過RS一485總線傳輸接口與4臺三菱變頻器進行通訊。</p><p>　　本系統(tǒng)中S7-300通過CP340與1-4#變頻器之間的通信，設置CP340參數，通信協(xié)議設置為ASCll協(xié)議，選擇自由信息報文格式，波特率9.6bps。然后按照變頻器通信協(xié)議在PL

102、C程序中組建發(fā)送數據報文，設定變頻器頻率，讀取變頻器頻率、電流、電壓、功率等參數。</p><p>　　5.3.3變頻器的選型</p><p>　　變頻器是把電壓，頻率固定的交流電變換成電壓，頻率分別可調的交流電的變換器。變頻調速器與外界的聯(lián)系點基本上分三部分：一是主電路接線端，包括工頻電網的輸入端（R，S，T），接電機的頻率，電壓連續(xù)可調的輸出端（U，V，W）。二是控制端子，包括外部信號

103、控制變頻調速器工作的端子，變頻帶調速器工作狀態(tài)指示端子，變頻器與微機或其他變頻的通訊接口。三是操作面板包括液晶顯示屏和鍵盤。</p><p>　　一、變頻器頻率范圍的設定</p><p>　　1、基本頻率與最高頻率</p><p>　　電動機的額定頻率稱為變頻器的基本頻率，當頻率給定信號為最大值時，變頻器的給定頻率，稱為最高頻率，在上升時間一定的情況下，最高頻率決定

104、了變頻器輸出頻率的變化速度。</p><p>　　2、上限頻率與下限頻率</p><p>　　上限頻率與下限頻率是調速控制系統(tǒng)所要求變頻器的工作范圍，它們的大小應根據實際工作情況設定。</p><p><b>　　二、變頻器及其型號</b></p><p>　　根據設計題目要求，按照電動機的額定功率，最大使用電機容量，本

105、設計選用三菱FR-F540(L)-S</p><p>　　FR-F540L-S系列變頻器節(jié)能型、一般負載適用　FR－F500（L）1、功率范圍：75～900KW　（3相380V，FR－F540（L）系列）2．采用最佳勵磁控制方式，實現更高節(jié)能運行。3．內置PID，變頻器/工頻切換和可以實現多泵循環(huán)運行功能。4．柔性PWM，實現更低噪音運行。5．內置RS485通信口。6．75KW以上隨機帶DC電抗器&

106、lt;/p><p><b>　　技術規(guī)格：</b></p><p>　　本設計所所選變頻器的型號：</p><p>　　5.3.4傳感器的選型</p><p>　　一、壓力傳感器的選型</p><p>　　本設計中采用CYB-20S普通型壓力傳感器。CYB-20S系列壓力變送器使用CYB-10S壓力傳

107、感器為敏感元件,和電子線路做成一體化結構，輸出為4～20mA、0～5V標準信號, 適合工業(yè)自動化系統(tǒng)配套。CYB-20S為圓柱型全不銹鋼結構，體積小，零點和靈敏度可從外部直接調整，使用方便。</p><p>　　二、液位傳感器的選型</p><p>　　本設計采用光電傳感器OPG-01，該光電傳感器包含一個紅外LED和光接收器。從LED的光直接到達傳感器頂端的棱鏡，當沒有液體存在時，LED

108、中的光在棱鏡中被反射到接受器。當上升的液體侵入棱鏡時，光被折射到液體中，只有少許或無光到達接受器。感應這個變化，接受器開動了單元中的電動開關，外部報警或控制電路從而工作。</p><p>　　5.3.5其他主要元器件的選擇</p><p>　　1、根據題目設計依據，主要參數計算。</p><p><b>　　額定電流的計算：</b></p

109、><p>　　90KW引風機的額定電流：(A)</p><p>　　37KW鼓風機的額定電流：(A)</p><p>　　75KW循環(huán)泵的額定電流：(A)</p><p>　　5KW工頻電動機的額定電流：(A)</p><p>　　2、選擇電器元件，編制電器原理圖元件明細表，見表附錄1。</p><p&

110、gt;　　第六章系統(tǒng)軟件的設計</p><p>　　6.1 S7-300系列PLC簡介</p><p>　　6.1.1S7-300編程方式簡介</p><p>　　S7-300的編程語言是STEP7，STEP7繼承了STEPS語言結構化程序設計的優(yōu)點，用文件塊的形式管理用戶程序及程序運行所需的數據。如果這些文件塊是子程序，可以通過調用語句，將他們組成結構化用戶程序。

111、這樣，PLC的程序組織明確，結構清晰，易于修改。</p><p>　　STEP7支持的編程語言非常豐富，有LAD(梯形圖)、STL以語句表)、SCL(標準控制語言)、FBD(功能塊圖)、GRAPH(順序控制)、HiGraph(狀態(tài)圖)、CFC(連續(xù)功能圖)等，用戶可以選擇一種編程，如果需要，也可以混合幾種語言編程。這些編程語言都是面向用戶的，它使控制程序的編程大大簡化，對用戶來說，開發(fā)、輸入、調試和修改程序極為方

112、便。本系統(tǒng)中主要采用LAD(梯形圖)和STL(語句表)兩種語言編程。LAD(梯形圖)語言最接近于繼電器控制系統(tǒng)中的電氣控制原理圖，是應用最多的一種編程語言，與計算機語言相比，梯形圖可以看作是PLC的高級語言，幾乎不用去考慮系統(tǒng)內部的結構原理和硬件邏輯，因此，它很容易被一般的電氣工程設計和運行維護人員所接受，是初學者理想的編程工具。STL(語句表)語言類似于計算機的匯編語言，特別適合于來自計算機領域的工程人員，它使用指令助記符創(chuàng)建用戶程序