热水锅炉控制系统设计(PLC控制).doc
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1、引言目前我国供暖锅炉以燃煤链条锅炉为主,燃用的主要是中低质煤,而且锅炉房管理水平不高,一直沿用间断运行方式,锅炉技术含量低,锅炉的自动化控制技术落后,造成了严重的浪费和环境污染,据了解我国目前拥有工业锅炉50万台,每年消耗的燃煤占全国原煤产量的三分之一约4亿吨,锅炉每年排放烟尘约620万吨,CO2约510万吨,此外还有大量的NO2有害气体,成为我国大气烟煤型污染的主要来源之一,尤其是燃煤排放的CO2气体所引起的温室效应,早已引起国际关注,所以使用清洁能源已势在必行。中国的锅炉产业,它既不是“朝阳产业”,也不是“夕阳产业”,而是与人类共存的永恒产业,且在中国还是一个不断发展的产业。20世纪80年
2、代以后,中国的经济发生了突飞猛进的变化,锅炉行业更加突出,全国锅炉制造企业增加近二分之一,并形成了独立开发研制一代又一代新产品的能力,产品的技术性能已接近发达国家水平。锅炉是经济发展时代不可缺少的商品,未来将如何发展,是非常值得研究的。 关键词:锅炉 燃气燃烧机 自动化PLC 温度控制 触摸屏30目 录 1 概述. .01 1.1 燃气热水锅炉特点.03 1.2锅炉自动化的意义.03 2.锅炉PLC自动控制系统设计.04282.1 锅炉外观示意图.042.2 锅炉控制流程图.052.3 热水锅炉控制要求.06082.4 PLC、模块、触摸屏的选型.092.5 硬件分配表.102.6 I/O地址
3、分配表.112.7 PLC接线图.12 2.8 PLC程序说明.12222.9 触摸屏说明.23283 小结.294 参考文献.30 5附件说明.311 概述1.1燃气热水锅炉特点 燃油燃气锅炉不同于燃煤锅炉,它需要使用燃烧器将燃料喷入锅炉炉膛,采用火室燃烧而无须使用炉排设施。由于燃油燃气锅炉燃烧后均不产生燃料灰渣,故燃油燃气锅炉无须排渣设施。喷入炉内的油气如果与空气在一定范围内混合或熄灭,就容易爆炸。因此燃油燃气锅炉均需采用自动化的燃烧与控制系统。1.2燃气锅炉进行自动化设计的意义1应用自动化运行,安全有保障,有可靠的自控和保护装置。2锅炉性能需与用户用热用汽特性一致,适应性好。用户负荷有较
4、大变化时,敏感性要高,追踪性要快、稳定等。2.锅炉PLC自动控制系统设计2.1锅炉外观示意图2.3 热水锅炉控制要求为了锅炉可靠安全自动运行,本系统具有失电自锁保护,点火失败保护,异常熄火保护,电机过载保护,风道无风保护,燃气压力低保护,燃气泄漏联锁保护,水温超高联锁保护,可根据锅炉负荷变化自动启停燃烧设备,可根据锅筒水位变化自动进行给水控制,具有声光报警功能。2.3.1基本控制功能和说明2.3.1.1失电自锁保护。当锅炉在自动运行状态下工作突然断电锅炉停止工作,当电源再次恢复时PLC程序自动检测外围各保护措施,如果一切正常恢复重新自动运行,不正常报警。(具体看初始化程序)2.3.1.2点火失
5、败保护。按下触摸屏锅炉启动按钮,PLC延时5秒输出(外围其它的保护都正常),K1(启动继电器)得电燃烧机程控器工作控制燃烧机转到点火位置,程控器控制燃气电磁阀打开,开始点火,失败,燃烧机程控器报警输出到K13(熄火保护继电器),继电器K13吸合PLC输入通,锅炉停止工作,PLC输出,蜂鸣器H10得电讯响,故障指示灯H3亮。2.3.1.3异常熄火保护。例如:外部连锁、燃气压力过低、燃气泄漏、水温超高、水位过低,当以上条件发生时,锅炉在燃烧过程中会熄火并报警。2.3.1.4外部连锁保护外部连锁是锅炉和循环泵连锁信号,当循环泵启动接点信号通PLC导通延时5秒保持燃烧运行,当循环泵停止接点信号断PLC
6、输入断开延时5秒复位PLC输出,中断燃烧控制,燃烧停止并报警。2.3.1.5燃气压力低保护当燃气低压时PLC输入导通延时5秒保持PLC内部继电器,PLC输出,蜂鸣器H10得电讯响,故障指示灯H3亮,报警并保持。2.3.1.6燃气泄漏联锁保护外部检漏开关通,PLC输入通延时5秒保持PLC内部继电器通锅炉停止运行,PLC报警输出,蜂鸣器H10得电讯响,故障指示灯H3亮。2.3.1.7水温超高联锁保护当实际水温高于设定超高温度时报警停炉,即比较PLC锅水设定值与水温实际值,大于复位,锅炉停止燃烧,PLC报警输出,蜂鸣器H10得电讯响,故障指示灯H3亮。2.3.1.8水位过低保护当水位继电器N1触点断
7、开PLC报警输入通延时10秒,PLC报警输出,蜂鸣器H10得电讯响,故障指示灯H3亮。2.3.1.9可根据锅炉负荷变化自动启停燃烧设备。此功能通过PLC编程来完成具体看燃烧控制程序说明2.3.1.10具有声光报警功能。任何外部报警都会在触摸屏上显示,蜂鸣器报警声响后报警信息自动保持在触摸屏上。2.4 PLC温度模块 触摸屏的选型跟据客户要求,本系统采用日本欧姆龙CPM2A系列的PLC、TS101的温度模块和三菱F930GOT系列触摸屏。日本的小型PLC很有特色,在小型机领域中颇具盛名,在开发较复杂的控制系统方面明显优于欧美的小型机,欧姆龙公司是世界上生产PLC的著名厂商之一,至今已经有50多年
8、的历史,该公司的PLC产品以其门类齐、型号多、功能强和适应面广等特点占据了我国PLC市场的较大份额。三菱触摸屏来到中国有20多年的历史,现在市场上主要使用的有以下系列: 三菱触摸屏:GT1150系列、GT1155系列、GT1175系列、GT1575系列、GT1585系列、GT1595系列、A970GOT系列、A975GOT系列、A985GOT系列、F930GOT系列、F940GOT系列; 为了操作上的方便,人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。工作时,我们必须首先用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏,然后系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成
9、;触摸检测部件安装在显示器屏幕前面,用于检测用户触摸位置,接受后送触摸屏控制器;而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息,并将它转换成触点坐标,再送给CPU,它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。注:PLC与触摸屏为RS232串行通讯,波特率19600bit/s .2.5硬件分配表序号代号名称规格、型号数量备注1A1燃烧机RS2501意大利利雅路2A2可编程控制器CPM2A-30CDR-A1日本欧姆龙3A3温度模块CPM1A-TS1011日本欧姆龙4A5触摸屏F930GOT-BWD-C1日本三菱5B1,B2温度传感器Wzp221 pt10026F20热继电器LR2-D1308
10、C2.54A1施奈德7H1.H2指示灯(电源、启动)XB2-BVB3C DC24V2施奈德8H3指示灯(故障)XB2-BVB4C DC24V1施奈德9H10蜂鸣器HY-306 DC24V110K1K4中间继电器RXL2A12B2BD DC24V4施奈德11K20交流接触器LC1-D0910M7C AC220V1施奈德12N1水位继电器AFR-1113Q1断路器(总电源)C65N 3P c25A1施奈德14Q2断路器(燃烧机电源)C65N 3P c6A1施奈德15Q10断路器(控制回路)C65N 1P c10A1施奈德16S1钥匙开关XB2-BG41C+ZB2-BE101C1施奈德17S2按钮X
11、B2-BA11c1施奈德18S3按钮XB2-BA22C1施奈德19S4急停按钮XB2-BS542C1施奈德20K11.1214中间继电器RXL2A12B2P7 AC220V4施奈德21U1开关电源S-50-24 DC24V 50W1注:K1为控制燃烧中间继电器,K2为控制燃烧中间继电器,K11为燃烧反馈中间继电器,K13为熄火反馈中间继电器,K14为燃气低压反馈中间继电器,K15为燃气泄露反馈中间继电器。2.6 I/O地址分配表 输入地址输出地址启动0000报警指示灯1002燃烧0001报警讯响1003高负荷0002燃烧1100紧急停止0007大火1101外部连锁0008低水位0010真空开关
12、0100燃气低压0102燃气泄露0103熄火01042.7 PLC接线图2.8 PLC程序说明为了方便记忆和编辑程序,欧姆龙编程软件可以分段编程,根据锅炉的使用要求程序分为以下几段:2.4.1初始化利用PLC特殊辅助继电器AR10.01功能块FUN49系统全部归零,即“失电保护”。PLC运行,特殊辅助继电器253.13通,比较(CMP)DM234与#01F4(十六进制数)里的数,如果255.07(小于)通,传送(MOV)#01F4到DM234,以上为锅水超温设定卡位。253.13通,比较(CMP)DM235与#01F4(十六进制数)里的数,如果255.07(小于)通,传送(MOV)#01F4到
13、DM235,以上为出水超温设定“卡位”。253.13(初始脉冲)通,传送(MOV)#0(十六进制数)到21(输出段号),传送(MOV)#0(十六进制数)到22(输出段号),传送(MOV)#0(十六进制数)到30(输出段号),以上为输出、指令、故障标记的传送。比较(CMP)DM2047与#1000(十六进制数)255.07(小于)通,传送(MOV)#1000到DM2047,传送(MOV)#2238到DM88,传送(MOV)#64到DM89。HR0.00(断电保持)通,保持(SET)22.11(单控)。2.4.2输入转换 0.07(紧急停止)通,TIM000延时5秒KEEP(保持)20.00,0.
14、07不通,TIM020延时5秒复位20.00。0.08(外部连锁)通,TIM001延时5秒KEEP(保持)20.01,0.08不通,TIM021延时5秒复位20.01。0.10(低水位)通,TIM004延时10秒KEEP(保持)20.04,0.10不通,TIM024延时10秒复位20.04。1.00(真空开关)通,TIM005延时5秒KEEP(保持)20.05(低真空),1.00不通,TIM025延时5秒复位20.05。0.01(燃烧)通,TIM006延时5秒KEEP(保持)20.06(一段火),0.01不通TIM026延时5秒复位20.06。0.02(高负荷)通,TIM007延时5秒KEEP
15、(保持)20.07(大火),0.02(高负荷)不通,TIM027延时5秒复位20.07。1.04(熄火)通,TIM009延时5秒复位20.07KEEP(保持)20.09,1.04不通TIM029延时5秒复位20.09。1.03(泄露)通,TIM010延时5秒KEEP(保持)20.10,1.03不通,TIM030延时5秒复位20.10。1.02(燃气低压)通,TIM011延时5秒KEEP(保持)20.11,1.02不通,TIM031延时5秒复位20.11。0.00(启动)通,TIM012延时5秒KEEP(保持)20.12(风机开),0.00不通,TIM032延时5秒复位20.12。253.13(
16、初始脉冲)通,传送2到DM232,比较DM232与#FF00,255.05(大于)通传送#0到DM232。255.05不通,比较DM232与#FFF,再255.05通传送#7FFF到DM232(锅水暂存数据)。253.13(初始脉冲)通,传送3到DM233,比较DM233与#FF00, 255.05(大于)通传送#0到DM233。255.05不通,比较DM232与#FFF,再255.05通传送#7FFF到DM233(出水暂存数据)。253.13(初始脉冲)通,AVG(取平均值)DM232与#64D到M0, AVG(取平均值)DM233与#64到DM100。253.13(初始脉冲)通,TIM25
17、5延时20秒,TIM255通JMP #1(走下一条程序),253.08或200.06通TIM255不通保持(SET)30.09(低电压)。2.4.3燃烧控制22.03(燃烧启动)通22.00不断,DM221(目标值)+DM224(偏差值)到DM230(锅炉设定上限),DM221(目标值)-DM222(偏差值)到DM231(锅炉设定下限),CMP(比较)DM0与DM231,255.07(小于)通30.06(燃烧超时)不断开SET(置位)21.01(控制1),CMP(比较)DM0与DM230 ,255.05(大于)RSET(复位)21.01(控制1),DM221(目标值)+DM223(偏差值)到D
18、M230,CMP(比较)DM0与DM231, 255.07(小于)通,KEEP(保持)22.10,255.07(小于)不通RSET(复位)22.10,22.10通BCD DM227到DM92、TIM057延时DM92的数,TIM057通20.06(一段火)通SET(置位)21.02,CMP(比较)DM0与DM230(锅水温度),255.05(大于)RSET(复位)21.02(控制2)。22.02(燃烧启动)不通22.00(手动)或20.15(手动信号)通或20.01(外部连锁)不通或30.10(锅水超温)通或30.11(出水超温)通或30.04(低水位标)通或30.00(急停标记)通或30.0
19、6(燃烧超时)通或30.12(低气压)通或30.13(真空开关)通RSET(复位)21.01(控制1)。21.01不通RSET(复位)21.02(控制2)。253.13通MOV(传送)#0到DM90(燃烧状态)。20.12(风机开)MOV(传送)#1到DM90(燃烧状态)。20.06(一段火)通MOV(传送)#2到DM90(燃烧状态)20.07通MOV(传送)#3到DM90(燃烧状态)。2.4.4串调控制22.03(锅炉启动)通22.00(手动)不断开22.11(单控)不断开:MOV(传送)#0010到DM304(PID采样周期0.1S),MOV(传送)#0000到DM305(PID滤波),M
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