艾默生工控产品在锅炉温度控制中的应用 -- bubli's Blog

艾默生工控产品在锅炉温度控制中的应用

1、变频恒温控制系统

1.1系统参数:

引风电机为11KW,鼓风2.2KW,炉排为1.5KW

设计采用EV2000-4T0110P(通用型)系列变频器,鼓风采用SK-4T0022G(矢量型,因为考虑到变频器体积较小,价格相差不多的情况下选择),炉排SK-4T0015G。具体系统主电路结构图及原理图如下:

控制原理:将现场热电偶信号(E型)送至温度变送仪表,除显示温度外,还将温度信号转换成4-20MA,送入EC20 PLC(EC20-4AD)模拟量输入端,经过PLC进行处理。EC20PLC模拟量输出端将PID计算出的给定信号分三路模拟量输出到三台变频器的给定。为保证鼓风、引风保证炉膛基本 负压的前提,因此具体变频器参数设置:

引风:

F0.00=4      CCI模拟给定          F0.03=1      端子运行命令通道

F0.04=4      运转方向设定          F0.05=4      最大输出频率50HZ

F0.07=4      最大输出电压380V     F0.08=1      机型选择P(风机专用)

F0.14=1      V/F曲线设定          F2.01=30      启动频率30HZ

F2.08=0      ?;绞剑跛偻;?nbsp; FH.00=4      电机极数4

鼓风:

01=20最低转速    02=50HZ最高转速     03=5     04=10(加减速)    05=AIAU给定设置     06=5A   电机电流       16=4-20   电流输入(Ma)

41=FD 线性U/F控制

炉排:

01=5.0最低转速    02=40HZ最高转速     03=5     04=5(加减速)    05=AIAU给定设置     06=3A   电机电流       16=4-20   电流输入(Ma)

41=FD 线性U/F控制

1.2变频器的设置基本遵循如下原则:

鼓引风变频器控制风机,其机械特性属于平方转矩负载,因此其V/F曲线采用2次方曲线。同时,引风机的惯性比较大,因此其降速时间要求比较大,这是由于降速过程中变频器处于回馈制动状态,回馈能量将会造成直流侧母线电压过高而?;?,因此,必须增长降速时间。同时,?;惨笕硗3?,能够延长风机的机械寿命。鼓风设置同引风差别不大,除了功率外几乎一致。但考虑为保持炉膛基本负压,必须将鼓风的升速时间要低于引风,而降速时间要快于引风。

炉排传动属于机械负载,因此炉排的控制方式为V/F基本控制或采用开环矢量控制,其低速时提供的转矩比较大,能够满足重载启动的要求,另外,系统要求的加减速时间都比较短,在5秒以内。

当检测点温度到达设定温度后,为保证温度稳定时间比较长,且要节约能源、降低损耗,因此引风、鼓风、炉排的最低运转速度分别设置为:30HZ、20HZ、5HZ。

2、PLC硬件应用及软件编制

2.1:硬件配置

由主机EC20-1410BRA、模拟量输入EC20-4AD、模拟量输出EC20-4DA组成。其中给定采用一块百特公司的数字给定表,可以人为设置给定值(4-20MA信号,在表上以百分数表示),给定信号送入EC20-4AD模拟量输入??橹?,作为PID给定信号。另外安装一块温度数显表,该表除显示温度外,还将E型热电偶检测温度信号变送输出4-20MA信号,送入EC20-4AD输入??樽魑狿ID反馈信号。PID控制程序是通过EC20编程软件CONTROLSTAR中调用固有PID控制子程序来实现出口温度PID恒定控制的。

2.2:连锁控制

连锁控制主要实现如下功能:

一、启动先启动引风、后启动鼓风,一般引风启动后3秒左右鼓风才能启动。

二、停车先停鼓风,鼓风不停,引风认为不能停车;引风发生变频故障,则鼓风立即停止。

三、故障报警、运行、停止指示通过PLC实现。

四、炉排不参与引风及鼓风连锁。

2.3:变频控制及温度PID程序

一、变频器接触器得、失电由PLC控制

二、变频器的启动、停止信号由PLC连锁控制。

三、变频器的给定信号,由PID计算出的输出信号通过模拟量输出EC20-4DA,以电流信号(4-20MA)的方式输出到变频器的电流给定端(CCI、GND)

四、PID控制由PLC应用软件通过编程的方式实现。具体过程比较简单,在CONTROLSTAR软件中的PID命令向导一步步完成,主要设置个别参数即可。具体PID编程语言如下:

LD      SM0

PID     D20 D21 D0 D22(PID调用)

LD      SM0

MOV     D50 D20                    //设定目标值

MOV     10 D0                      //采样时间(Ts) 范围为1~32767(ms)但比运算周期短的时间数值无法执行

MOV     33 D1                      //动作方向

MOV     0 D2                       //输入滤波常数(α)范围0~99[﹪],为0没有输入滤波

MOV     2000 D3                    //比例增益(Kp)范围1~32767[﹪]

MOV     10 D4                      //积分时间(TI)范围0~32767(×100ms),为0时作为∞处理(无积分)

MOV     0 D5                       //微分增益(KD)范围0~100[﹪],为0时无微分增益

MOV     0 D6                       //微分时间(TD)范围0~32767(×10ms),为0时无微分处理

MOV     0 D15                      //输入变化量(增侧)报警设定值0~32767

MOV     0 D16                      //输入变化量(减侧)报警设定值0~32767

MOV     2000 D17                   //输出上限设定值-32768~32767

MOV     0 D18                      //输出下限设定值-32768~32767

主程序给定部分如下:

LD      SM0

CALL        PID_EXE(调用PID)

LD      SM0

CALL        PID_SET(PID参数设定)

LD      X14        (系统自动运行)

TO      0 1 D22 1   (将D22 中内容写入???中的第一个单元中,即模拟量输出值,引风给定)

TO      0 2 D22 1

TO      0 3 D22 1

TO      0 0 16#0 1

LD      SM1

TO      1 0 16#1313 1(设置模拟量输入信号方式,即1、3通道关闭,2、4为电流信号)

LD      SM0

FROM        1 10 D21 1

LD      SM1

TO      1 36 16#1111 1

LD      SM1

TO      1 14 16#1111 1

LD      SM0

FROM        1 12 D50 1

其中特别需要说明的是FROM和TO指令。这两条指令主要用于模拟量处理,它的使用不同于西门子公司的直接寻址方式(PIW或PQW),而是用TO(写入)和FROM(读出)指令。对于模拟量???,通过这两条指令来进行设置和参数的读出。比如TO       1  14  16#1111  1 。 其中第一个1是指和CPU连接的第二个??椋ǖ谝桓鍪?); 14是指其信息存储器中的第14个存储单元;16#1111是指16进制1111;最后的1是指写入的单元数为1(只占用14单元一个,后面的单元不再写)

2.4:实际参数设置

最后经多次修改和调试,确定比例系数为20,积分时间为1-3秒,微分时间为零。经过运行发现能够满足现场的生产工艺,达到炉膛温度(实际为出口管道采集温度)恒定控制的要求。

3、实际运行情况:

经过2个月左右的运行发现,系统能够运行非常稳定,能够维持出口风道温度在286-288摄氏度左右,满足了现场生产的要求。经过基本测算,节电率能够达到25%-35%左右;而节煤量几乎达到了35%以上,得到了客户非常高的评价。经过节约资金量估算,经过半年左右即可收回全部设备投入资金。这对这次改造,我们认为在锅炉燃烧系统中的变频及PLC改造前景非常大,特别是艾默生公司变频器及PLC产品优异的性能、坚实耐用和高可靠性、高精度的新技术核心,会为我们的节能技术改造提供最坚实的后盾!

 

系统分类:PLC与PAC   |   用户分类:工控生活   |   来源: 转贴

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