锅炉的PLC设计

1、总体框图西 门 子 S7-200系 列 可 编 程 控 制 器电气控制回路（带变频器）鼓风机补水泵电气控制回路（带变频器）油泵锅 炉 本 体传感器与变送器给水阀锅炉系统示意图燃料和热空气按一定比例送入燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽Ds。然后经过热器，形成一定汽温的过热蒸汽D，汇集至蒸汽母管。压力为PM的过热蒸汽，经负荷设备调节阀供给生产负荷设备用。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，最后引风机送往烟囱，排入大气。启动 停止炉膛吹扫20s启动进点火枪点火15s火焰检测器炉膛有火焰退点火枪锅炉运行关闭喷油枪

2、退点火枪继续吹扫20s鼓风机停机正常停炉炉膛吹扫停止炉膛继续吹扫20S喷油油停止送热空气停止正常停止报警器异常状况正常停炉炉膛吹扫停止炉膛继续吹扫20S喷油油停止送热空气停止 硬件主电路图1） 主回路中交流接触器KM1、KM2与KM4、KM5、KM6、KM7分别控制点火枪电机M5正转和反转、油泵电动机M4、鼓风机电动机M3、水泵电动机M1和引风机电机M2；2） 所有电机由热继电器FR1实现过载保护；3） QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用，使用和维修方便；4） 水泵电机M1、引风机M2和鼓风机M3、油泵电机M4由变频器MM440控制，由变频器实现软启动和调

3、速，对电机有保护功能。控制电路部分变频调速的基本原理在工业生产过程中，工件的生产需要电动机的拖动来满足工艺的制造要求。三相交流电动机以其体积小、重量轻、运行稳定以及价格低廉等优点，尤其在机械制造的电力传动中应用最为普遍。但是交流电动机不像直流电动机那样，可以很方便地进行对电机调速，其调速问题一直以来就比较困难。经过多年的研究和发展，出现了许多交流电动机的调速方式，如：异步电动机的定子电压调速、转子串电阻调速、串级调速、变级调速等。目前，应用最广泛、效果最好的调速方式是变频调速，变频技术的发展使得交流电动机的调速难的问题得以很好的解决。根据电动机的拖动原理可知，交流异步电机的转速公式为： (1)

4、式中：定子电源频率；相应的角频率；异步电机的磁极对数；电动机的转差率。 (2)式中：异步电机的同步转速；固有角频率。 (3)由式(1)、(2)、(3)可以看出，如果改变输入到异步电机定子绕组的电源频率，就可以改变异步电动机的同步转速和转子转速。有电机学理论可知，交流异步电动机的转速总是小于同步转速，而且它是随着同步转速的变化而变化的。当电源频率增加时，同步转速增加，交流异步电机的实际转速也增加。反之，当电源频率降低，同步转速降低，交流异步电机的实际转速也就降低。这种通过改变电源频率来改变交流电动机转速的调速方式称为变频调速【7】。交直交变频器是应用最多的一种变频器，由主电路和控制电路组成，主电

5、路又包括整流器、中间直流环节和逆变器，其基本构成如图3.4所示。图3.4 交直交变频器的基本构成控制电路通常由运算电路、检测电路以及控制信号的输入输出电路和驱动电路等构成。控制电路完成对逆变器的开关控制和频率控制、对整流器的电压控制，并解决电压控制与频率控制的协调问题，同时完成各种保护功能等【9】。补水泵控制部分PLC控制器水位传感器报警部分显示部分在硬件系统中，采用1台带有变频器的电机与普通电机，其中带有变频器的水泵电机有变频/工频两种工作状态，通过两个接触器与工频电源和变频输出电源相连，变频器输入电源前面接入一个空气开关，来实现电机，变频器的接通，空气开关的容量依据电机的额定电流来确定，所

6、有接触器的选择都要依据电动机的容量适当选择在控制电路的设计中，首先要考虑弱电和强电之间的隔离的问题，在整个控制系统中，所有的控制电机，阀门接触器的动作，都是按照按照PLC的程序逻辑来完成的。为了保护，PLC输出端口并不是直接和交流接触器连接，而是通过中间继电器去控制电机或都阀六的动作，在PLC输出端口和接触器之间引入中间继电器，其目的是为了实现系统中的强电和弱电之间的隔离，保护系统延长系统的使用寿命，增加系统工作的可靠性。蒸汽压力控制部分（1）控制系统总体框图蒸汽压力电气控制系统的总体框图如图3.5所示，PLC作为核心控制器，通过各类传感器的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。（2）工作

7、过程1）测量蒸汽压力的高低；2）采集压力传感器反馈的信号，将该传感器输出的模拟信号转换成PLC可以处理的数字信号；3）PLC根据压力反馈值，以及变频器输出频率，对模拟量进行数据处理。4）在PLC中，数据经计算后，产生控制信号，来实现对驱动器的控制。I/O分配表输入点输出点启动按钮 SB1 I0.0燃烧器指示灯 HL1 Q0.0停止按钮 SB2 I0.1点火电磁阀（母） YV1 Q0.1消音开关 SB3 I0.2点火电磁阀（子） YV2 Q0.2危高水位 SQ1 I0.3点火状态指示灯 HL2 Q0.3水位上限 SQ2 I0.4 给水阀 YV3 Q0.4水位下限 SQ3 I0.5主汽阀 YV4

8、Q0.5危低水位 SQ4 I0.6报警器 HA Q0.6正常水位 SQ5 I0.7报警灯 HL3 Q0.7点火枪上限位 SQ6 I1.0点火枪进位 KM1 Q1.0点火枪下限位 SQ7 I1.1点火枪退位 KM2 Q1.1火焰信号 SA1 I1.2预热器 KM3 Q1.2蒸汽压力高 SA3 I1.3油泵 KM4 Q1.3蒸汽压力低 SA4 I1.4鼓风机 KM5 Q1.4蒸汽压力正常信号 SA5 I1.5鼓风机风门小 YV5 Q1.5燃烧器信号 SA6 I1.6鼓风机风门中 YV6 Q1.6炉膛压力正常 SA7 I1.7鼓风机风门大YV7 Q1.7炉膛压力高 SA8 I2.0水泵 KM6 Q2

9、.0炉膛压力低 SA9 I2.1油泵工频接触器 KM7 Q2.1炉膛压力超高 SA10 I2.2油泵变频接触器正常 KM8 Q2.2油泵变频接触器高 KM9 Q2.3引风机变频接触器工频 KM10 Q2.4引风机变频接触器正常 KM11 Q2.5引风机变频接触器高 KM12 Q2.6PLC连接示意图为了根据锅炉控制方式与输入/输出点数多少来确定PLC的机型。在本系统中，CPU是整个电气控制系统的核心，完成所有的电气功能，包括信息处理、数据显示、报警等。在本设计中PLC的输入点为14，输出为17。考虑余量后选用西门子公司S7200-CPU226，要再加入扩展模块EM223DC/RELAY。CPU

10、226模块的I/O点数为40点。其中输入点数为24点，输出点数为16点。扩展模块EM223中输入点数为7，输出点数为7。满足设计的要求元器件的选用器件号名称型号规格数量M1水泵J02-31-4，AC380V1M2引风机J02-31-4,AC380V1M3鼓风机J03-T-802-4,AC380V1M4油泵J03-T-802-4,AC380V1M5点火枪J03-T-802-4,AC380V1KM1-KM13交流接触器CJX1-9/22,AC220V13SB1-SB3按钮LA38-11D/2094,DC24V3SQ1-SQ7信号开关ZB2-BE101C,DC24V7HL1-HL2信号指示AD11-22/41-8GE,AC2202KA1-KA2中间继电器MY4NJ,AC220V2QF断路器DZ47/32A,AC380V1TC1-TC2点火变压器BK-50,AC220V2FR1-6热继电器JR15-10,AC380V6SL水位控制器61F-G3,AC220V1DL报警铃CBZ-30,AC220V1ST3P时间