熱水供暖鍋爐燃燒控制系統設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u16684熱水供暖鍋爐燃燒控制系統設計案例 193771.1可編程控制器 134941.1.1可編程控制器的工作原理 1283811.1.2西門子S7-200PLC 2130751.2變頻器控制 214546變頻器是利用半導體器件的通斷功能將工頻電源變換成其他頻率的電能控制裝置。變頻器能夠非常節能，因此在當下是非常普遍應用的。 2211501.2.1變頻器的特點及工作原理 2239551.2.2MM440變頻器參數設定 4264561.3元器件的選型 5284271.1.1鼓風機與引風機的選型 5148761.1.2傳感器的選型 632479 71.1可編程控制器可編程控制器就是所謂的PLC，1985年國際電工委員會對PLC作了這樣的定義：PLC是數字運算操作的電子系統，專門為工業工程的應用設計。采用了可編程序的存儲器在內部存儲并執行運算、定時等操作的指令，通過輸入與輸出來控制生產過程。PLC有諸多工業控制的獨特優點，因此在工業自動化領域中尤為重要。其主要特點：編程簡單易學；抗干擾能力強；重量輕，體積小；調試周期短；I/O接口模塊多。1.1.1可編程控制器的工作原理PLC是計算機技術與繼電器接觸器控制電路相結合的產品，所以它對于控制對象有特別強的接口能力，但它本質上還是一臺微型的計算機，所以它的特點相似于微型計算機：是以中央處理單元為核心，在編程的程序管理下運行。I/O部件來連接PLC與其控制對象的接口，同時需要專門的電源及功能模塊。PLC的基本組成部件如圖1.1所示。存儲器ROM/RAM電源輸入接口存儲器ROM/RAM電源輸入接口中央處理器CPUI/O擴展單元擴展接口外部設備接口輸出接口PLC工作運行是從用戶程序的0號存儲地址開始，沒有中斷時，按照存儲地址號遞增方式順序執行，直至END指令結束執行。再從頭開始掃描執行，并一直重復運行，直至切換到STOP的工作狀態。PLC對輸入/輸出信號是集中批處理。PLC的掃描工作方式：輸入掃描、程序執行、輸出刷新。1.1.2西門子S7-200PLCS7-200PLC的CPU是將集成電源、微處理器以及數字量I/O端口集成在小盒子中，形成功能強大的S7-200系列PLC，如圖1.2所示。圖1.2S7-200PLC外形西門子S7-200PLC的CPU是32位的。其工作方式：CPU的存儲卡插槽的上部，有3個指示燈顯示工作方式。綠色是表示運行狀態；紅色是表示停止狀態；SF燈亮表示系統故障。本文用到了型號為CPUSR40的S7-200，模擬量模塊型號是EMAE04，它有4模擬量輸入通道，電源電壓24VDC。1.2變頻器控制變頻器是利用半導體器件的通斷功能將工頻電源變換成其他頻率的電能控制裝置。變頻器能夠非常節能，因此在當下是非常普遍應用的。1.2.1變頻器的特點及工作原理M3~逆變電路控制電路(頻率設定)整流電路M3~逆變電路控制電路(頻率設定)整流電路中間電路圖1.3變頻器硬件組成框圖變頻器的就是將固定的交流電源的頻率和電壓變成連續可調的頻率和電壓。當下經常使用的是交-直-交變頻器，該電路主要包括四個部分：控制電路、整流電路、中間電路、逆變電路。其電路組成如圖1.3所示。西門子MM440變頻器的功率輸出器件采用的是絕緣柵雙極性晶體管（IGBT），運行可靠性高。CPU單元是MM440變頻器的核心單元，按照所設定的參數，通過邏輯運算輸出控制正弦波的信號，然后通過SPWM調制，放大輸出正弦波交流電來驅動電動機運轉。1.2.2MM440變頻器參數設定本文主要用西門子MM440變頻器三臺，三相380~480V變頻，功率范圍可達到250KW，額定輸入頻率50HZ/60HZ。MM440變頻器接線端子如圖1.4所示。圖1.4MM440變頻器端子示意圖MM440變頻器的參數設定：變頻器參數的設定是改變電動機的頻率，使得電動機的轉速能夠控制，當DIN1與變頻器的24V電源端連接時對應一個頻率，也就是選擇固定頻率1，設定為25HZ，當DIN1與DIN2同時與變頻器的24V電源端接通是對應另一個頻率，選擇固定頻率1和固定頻率2，頻率為固定頻率1+固定頻率2，固定頻率2設定為35HZ。與鼓風機連接的變頻器的相應參數見表1.1。表1.1MM440變頻器參數設定序號變頻器參數出廠值設定值說明1P0304230380電動機額定電壓2P03051.865電動機額定電流3P03070.7530電動機額定功率4P031050.0050.00電動機額定頻率5P031101430電動機額定轉速6P100023固定頻率設定7P108000電動機最小頻率8P108250.0060.00電動機最大頻率9P070022選擇命令10P10010.0025固定頻率111P10025.0035固定頻率21.3元器件的選型1.1.1鼓風機與引風機的選型1.G4-73離心鼓風機相關參數及額定電流計算本設計需要一臺G4-73離心鼓風機，選擇9D機號，它的轉速1450r/min，鼓風流量23003~44128m3/h,全壓為1775~2668Pa，電機功率為30~37kw。30kw鼓風機額定電流：i2.Y4-73離心引風機相關參數及額定電流計算本設計需要一臺Y4-73離心引風機，選擇機型為12D，其轉速1450r/min，引鳳流量為54526~104600m3/h,全壓為1961~2949Pa，電機功率為90~110kw。100kw引風機額定電流：i1.yct-355-4爐排電動機，電機功率55kw。55kw爐排電動機額定電流：i1.1.2傳感器的選型1.PTY802差壓壓力傳感器表1.2PTY802差壓壓力傳感器的主要參數名稱說明量程0~1KPa~1MPa精度0.5~1Fs輸出信號4~20mA0~10V電源電壓24DCV密封等級IP65絕緣電阻大于2000KW介質溫度-20~85℃負載電阻電流輸出型：大于800W電壓輸出型：大于50KWPTY802差壓壓力傳感器是全套一體化設計的不銹鋼材質外殼以及輸出標準模擬信號，它的芯片主要采用比較特殊的進口材料。穩定性能比較高的壓力傳感器，通過可靠性能比較好的放大電路。以及它的溫度補償性能夠更穩定、更可靠。外殼采取了不銹鋼封焊的結構，以及具有較好的防潮能力和優良的介質兼容性能。其差壓壓力變送器采用了工業比較先進的高精度、穩定性能高的傳感器，配有了ASIS系統性能良好集成電子放大電路，可以承受數千次的沖擊。性能良好的壓力傳感器，工業生產擁有嚴格的校驗，以及完善的組件裝配工藝，從而提高了優異工業產品品質。該系列壓力傳感器對鍋爐爐膛內氣壓壓力的測量是相對比較適合。PTY802差壓壓力傳感器的主要參數如表1.2。2.氧化鋯傳感器氧氣檢測探頭主要是通過氧化鋯陶瓷敏感元件來檢測各種環境中的含氧量。氧化鋯含氧濃度差電池主要應用于實際的測量，需要解決的關鍵問題是將氧化鋯的檢測接觸頭，感應的正負電極以及將所需要測量的氣體與參考空氣進行比較嚴格的分離的問題，氧化鋯傳感器可以實現工業過程中鍋爐燃燒的狀態，但是由于鍋爐內部溫度極高，對于氧化鋯的使用不合理，因此要通過間接的方式進行測量鍋爐燃燒的程度，也就是將氧化鉻傳感器安裝在排煙管道里，通過測量煙中的含氧量，從而間接測量出鍋爐內部的含氧量。WDG1210直插式氧量傳感器的主要參數如表1.3表1.3WDG1210直插式氧量傳感器的主要參數名稱說明測量范圍0~10%到0~25%體積氧氣精度滿量程的±1%輸出信號4~20mA，0~10V電壓范圍100~240VAC±10%功率250W電流等級峰值4A響應時間滿量程90%，5秒以內材料探頭材料：RA330合金鋼機殼材料：鋁合金1.PT100溫度傳感器許多的電阻式溫度傳感器是以鉑(Pt)作的電阻式溫度檢測器，它最為穩定、耐酸堿、不會變質、相對線性等諸多優點。目前主要有金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩類。PT100溫度傳感器也是一種以鉑(Pt)作的電阻式溫度傳感器，它屬于正電阻系數，