基于PLC的余熱鍋爐控制系統(tǒng)硬件設計

基于PLC的余熱鍋爐限制系統(tǒng)硬件設計摘要本文介紹了基于PLC的余熱鍋爐限制系統(tǒng)的硬件設計。主要包括PLC限制系統(tǒng)、變頻器限制電路、模擬量輸入輸出模塊等。該設計以可編程序限制器為核心，以其與變頻器結(jié)合具有的優(yōu)良限制功能和豐富的運算實力代替常規(guī)的人工操作，降低了經(jīng)營者的對人力的要求而且在剛好性、牢靠性、自動化程度方面均具有常規(guī)系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點。關(guān)鍵詞余熱鍋爐；PLC；變頻器限制中圖分類號TM571文獻標識碼A文章編號1674-6708（2011）47-0132-010引言隨著世界能源日益枯竭，各國都越來越關(guān)注節(jié)約能源。節(jié)約能源除采納高能效的新設備和新工藝外，采納余熱鍋爐回收各類余熱源也是一次能源利用率的重要手段。本設計通過PLC實現(xiàn)余熱鍋爐的各種限制調(diào)整功能,汽包水位限制系統(tǒng)采納的是二沖量給水限制系統(tǒng)，它依據(jù)水位，同時參照蒸汽流量的改變限制給水閥，實現(xiàn)汽包水位的動態(tài)平衡，該設計方案大大節(jié)約了余熱鍋爐供水系統(tǒng)的水耗和電耗，同時也削減了余熱鍋爐供水系統(tǒng)的設備故障率，進一步完善了余熱鍋爐限制系統(tǒng)的信號報警和事故連鎖功能，保證了余熱鍋爐平安、高效、經(jīng)濟的運行。1余熱鍋爐限制系統(tǒng)的設計要求余熱鍋爐是利用高溫的煙氣、工藝氣、產(chǎn)品的余熱，以產(chǎn)生蒸汽的熱交換備。該限制系統(tǒng)的設計要求如下：1）在中心限制室利用閉路電視系統(tǒng)和工業(yè)電視，實現(xiàn)對汽包水位和汽包壓力的遠程監(jiān)視；2）對鍋爐的運行狀態(tài)采納PLC限制系統(tǒng)進行監(jiān)視和限制；3）利用PLC的基本單元完成各種動力設備運行狀態(tài)（如水泵、風機的啟/停，執(zhí)行閥的開/關(guān)等）的監(jiān)視，各種動力設備遠方操作（啟/停）；4）利用觸摸屏完成各種限制參數(shù)的輸入、鍋爐運行狀態(tài)和運行參數(shù)（如壓力、水位等）的顯示；5）用A/D轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)對水位、壓力、溫度等模擬量信號的輸出；6）利用D/A轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)水泵的限制。2限制系統(tǒng)的硬件設計2.1PLC限制系統(tǒng)設計1）PLC的選型可編程限制器都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實現(xiàn)不僅基于硬件的作用，更要靠軟件的支持，事實上可編程限制器就是一種新型的工業(yè)限制計算機。本設計采納的是三菱FX2N可編程限制器?？删幊滔拗破髦谐Ｓ玫腃PU主要采納通用微處理器、單片機和雙極型位片式微處理器三種類型。通用微處理器有8080、8086、80286、80386等；單片機有8031、8096等；位片式微處理器的AM2900、AM2903等。FX2N可編程限制器運用的微處理器是16位的8096單片機?？删幊滔拗破髋溆袃煞N存儲器：系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器是用來存放系統(tǒng)管理程序，用只讀存儲器實現(xiàn)，不能修改，可以運用。用戶存儲器是用來存放用戶編制的限制程序，一般用RAM實現(xiàn)或固化到只讀存儲器中。2）PLC擴展模塊接口電路設計作用：這個電路要求連接用戶的輸入輸出設備以及限制器，將各個輸入進來的信號轉(zhuǎn)變成PLC標準電平供PLC處理，然后將處理好的信號轉(zhuǎn)換成用戶所要去的信號來帶動外部負載。同時要求輸入輸出接口要有很好的抗干擾實力和匹配實力。PLC輸入輸出接口的類型包括模擬量輸入輸出接口、開關(guān)量輸入輸出接口（直流、溝通及交直流）。外圍設備：編程器、打印機、演示板等，應用編程器可以將用無所須要的程序或者所要修改的程序進行輸入，還可以應用編程器來監(jiān)視PLC的工作狀況。用戶輸入輸出設備:用戶輸入器件有限制開關(guān)和檢測元件，即各種開關(guān)、按鈕、傳感器等；用戶輸出設備主要有接觸器、電磁閥、指示燈等。2.2變頻器限制電路設計變頻器的限制電路與主電路相對應，為主電路供應所須要的驅(qū)動信號。變頻器可限制電路還包括對電流、電壓、電動機速度進行檢測的信號檢測電路，為變頻器和電動機供應愛護的電路，對外接口電路和對數(shù)字操作器的限制電路。1）變頻器主限制電路變頻器主限制電路的中心是一個高性能的微處理器，并配以ASIC,PROM,RAM芯片和其他必要的周邊電路。這種處理器可以運用檢測來的信號和接收來的信號以及所給定的參數(shù)設定值，利用用戶所給定的軟件設定來進行必要的處理，同時它還可以給變頻器供應可以限制的信號和所想要顯示的信息；2）檢測電路變頻器和電動機的工作狀態(tài)可以用檢測電路來檢測出來，檢測出來的信息返回給處理器，由處理器依據(jù)給定的算法來進行處理，處理后變成限制喜好和愛護信號，從而達到愛護電動機及限制變頻器的作用；3）愛護電路對于檢測電路得到的各種信號，通過微處理器處理有一部分變成愛護信號，連接而成一種愛護電路。他可以推斷變頻器有無故障，從而對應的進行處理，故障嚴峻的狀況下可以停止變頻器的輸出以愛護它的各個系統(tǒng)；4）外部接口電路變頻器的外部接口電路通常包括以下硬件電路：依次限制指令輸入電路、頻率指令（模擬信號）輸入電路、檢測信號輸出電路以及通信接口電路；5）數(shù)字操作器數(shù)字操作器是人機對話的一個窗口。我們可以運用它來進行變頻器的停機及運行的操作，它還可以檢查變頻的工作狀態(tài)，故障狀況，以及對系統(tǒng)參數(shù)的修改等；6）變頻器的愛護電路變頻器的愛護功能可以分為3類：對變頻器本身的愛護、對驅(qū)動電動機的愛護和對系統(tǒng)的愛護。變頻器本身的愛護由微處理器來完成；而對驅(qū)動器和系統(tǒng)的愛護，則須要用戶依據(jù)負載和外部環(huán)境設置必要的工作條件。3結(jié)論本文實現(xiàn)了基于PLC（三菱FX2N）的余熱鍋爐限制系統(tǒng)的硬件設計，主要包括熱工信號檢測、PLC限制系統(tǒng)、變頻器限制電路、模擬量輸入輸出模塊等。整個限制系統(tǒng)具有剛好性、牢靠性、自動化程度高的特點，具有肯定的工業(yè)推廣及應用價值。參考文獻[1]張本舉.煤氣余熱鍋爐限制系統(tǒng)的設計[D].中國計量協(xié)會冶金分會2008年會論文集，2008.[2]