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艾默生工控產品在鍋爐溫度控制中的應用 -- bubli's Blog

艾默生工控產品在鍋爐溫度控制中的應用

1、變頻恒溫控制系統

1.1系統參數:

引風電機為11KW,鼓風2.2KW,爐排為1.5KW

設計采用EV2000-4T0110P(通用型)系列變頻器,鼓風采用SK-4T0022G(矢量型,因為考慮到變頻器體積較小,價格相差不多的情況下選擇),爐排SK-4T0015G。具體系統主電路結構圖及原理圖如下:

控制原理:將現場熱電偶信號(E型)送至溫度變送儀表,除顯示溫度外,還將溫度信號轉換成4-20MA,送入EC20 PLC(EC20-4AD)模擬量輸入端,經過PLC進行處理。EC20PLC模擬量輸出端將PID計算出的給定信號分三路模擬量輸出到三臺變頻器的給定。為保證鼓風、引風保證爐膛基本 負壓的前提,因此具體變頻器參數設置:

引風:

F0.00=4      CCI模擬給定          F0.03=1      端子運行命令通道

F0.04=4      運轉方向設定          F0.05=4      最大輸出頻率50HZ

F0.07=4      最大輸出電壓380V     F0.08=1      機型選擇P(風機專用)

F0.14=1      V/F曲線設定          F2.01=30      啟動頻率30HZ

F2.08=0      ?;絞劍跛僂;?nbsp; FH.00=4      電機極數4

鼓風:

01=20最低轉速    02=50HZ最高轉速     03=5     04=10(加減速)    05=AIAU給定設置     06=5A   電機電流       16=4-20   電流輸入(Ma)

41=FD 線性U/F控制

爐排:

01=5.0最低轉速    02=40HZ最高轉速     03=5     04=5(加減速)    05=AIAU給定設置     06=3A   電機電流       16=4-20   電流輸入(Ma)

41=FD 線性U/F控制

1.2變頻器的設置基本遵循如下原則:

鼓引風變頻器控制風機,其機械特性屬于平方轉矩負載,因此其V/F曲線采用2次方曲線。同時,引風機的慣性比較大,因此其降速時間要求比較大,這是由于降速過程中變頻器處于回饋制動狀態,回饋能量將會造成直流側母線電壓過高而?;?,因此,必須增長降速時間。同時,?;慘筧磽3?,能夠延長風機的機械壽命。鼓風設置同引風差別不大,除了功率外幾乎一致。但考慮為保持爐膛基本負壓,必須將鼓風的升速時間要低于引風,而降速時間要快于引風。

爐排傳動屬于機械負載,因此爐排的控制方式為V/F基本控制或采用開環矢量控制,其低速時提供的轉矩比較大,能夠滿足重載啟動的要求,另外,系統要求的加減速時間都比較短,在5秒以內。

當檢測點溫度到達設定溫度后,為保證溫度穩定時間比較長,且要節約能源、降低損耗,因此引風、鼓風、爐排的最低運轉速度分別設置為:30HZ、20HZ、5HZ。

2、PLC硬件應用及軟件編制

2.1:硬件配置

由主機EC20-1410BRA、模擬量輸入EC20-4AD、模擬量輸出EC20-4DA組成。其中給定采用一塊百特公司的數字給定表,可以人為設置給定值(4-20MA信號,在表上以百分數表示),給定信號送入EC20-4AD模擬量輸入??櫓?,作為PID給定信號。另外安裝一塊溫度數顯表,該表除顯示溫度外,還將E型熱電偶檢測溫度信號變送輸出4-20MA信號,送入EC20-4AD輸入??樽魑狿ID反饋信號。PID控制程序是通過EC20編程軟件CONTROLSTAR中調用固有PID控制子程序來實現出口溫度PID恒定控制的。

2.2:連鎖控制

連鎖控制主要實現如下功能:

一、啟動先啟動引風、后啟動鼓風,一般引風啟動后3秒左右鼓風才能啟動。

二、停車先停鼓風,鼓風不停,引風認為不能停車;引風發生變頻故障,則鼓風立即停止。

三、故障報警、運行、停止指示通過PLC實現。

四、爐排不參與引風及鼓風連鎖。

2.3:變頻控制及溫度PID程序

一、變頻器接觸器得、失電由PLC控制

二、變頻器的啟動、停止信號由PLC連鎖控制。

三、變頻器的給定信號,由PID計算出的輸出信號通過模擬量輸出EC20-4DA,以電流信號(4-20MA)的方式輸出到變頻器的電流給定端(CCI、GND)

四、PID控制由PLC應用軟件通過編程的方式實現。具體過程比較簡單,在CONTROLSTAR軟件中的PID命令向導一步步完成,主要設置個別參數即可。具體PID編程語言如下:

LD      SM0

PID     D20 D21 D0 D22(PID調用)

LD      SM0

MOV     D50 D20                    //設定目標值

MOV     10 D0                      //采樣時間(Ts) 范圍為1~32767(ms)但比運算周期短的時間數值無法執行

MOV     33 D1                      //動作方向

MOV     0 D2                       //輸入濾波常數(α)范圍0~99[﹪],為0沒有輸入濾波

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

MOV     10 D4                      //積分時間(TI)范圍0~32767(×100ms),為0時作為∞處理(無積分)

MOV     0 D5                       //微分增益(KD)范圍0~100[﹪],為0時無微分增益

MOV     0 D6                       //微分時間(TD)范圍0~32767(×10ms),為0時無微分處理

MOV     0 D15                      //輸入變化量(增側)報警設定值0~32767

MOV     0 D16                      //輸入變化量(減側)報警設定值0~32767

MOV     2000 D17                   //輸出上限設定值-32768~32767

MOV     0 D18                      //輸出下限設定值-32768~32767

主程序給定部分如下:

LD      SM0

CALL        PID_EXE(調用PID)

LD      SM0

CALL        PID_SET(PID參數設定)

LD      X14        (系統自動運行)

TO      0 1 D22 1   (將D22 中內容寫入???中的第一個單元中,即模擬量輸出值,引風給定)

TO      0 2 D22 1

TO      0 3 D22 1

TO      0 0 16#0 1

LD      SM1

TO      1 0 16#1313 1(設置模擬量輸入信號方式,即1、3通道關閉,2、4為電流信號)

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

其中特別需要說明的是FROM和TO指令。這兩條指令主要用于模擬量處理,它的使用不同于西門子公司的直接尋址方式(PIW或PQW),而是用TO(寫入)和FROM(讀出)指令。對于模擬量???,通過這兩條指令來進行設置和參數的讀出。比如TO       1  14  16#1111  1 。 其中第一個1是指和CPU連接的第二個??椋ǖ諞桓鍪?); 14是指其信息存儲器中的第14個存儲單元;16#1111是指16進制1111;最后的1是指寫入的單元數為1(只占用14單元一個,后面的單元不再寫)

2.4:實際參數設置

最后經多次修改和調試,確定比例系數為20,積分時間為1-3秒,微分時間為零。經過運行發現能夠滿足現場的生產工藝,達到爐膛溫度(實際為出口管道采集溫度)恒定控制的要求。

3、實際運行情況:

經過2個月左右的運行發現,系統能夠運行非常穩定,能夠維持出口風道溫度在286-288攝氏度左右,滿足了現場生產的要求。經過基本測算,節電率能夠達到25%-35%左右;而節煤量幾乎達到了35%以上,得到了客戶非常高的評價。經過節約資金量估算,經過半年左右即可收回全部設備投入資金。這對這次改造,我們認為在鍋爐燃燒系統中的變頻及PLC改造前景非常大,特別是艾默生公司變頻器及PLC產品優異的性能、堅實耐用和高可靠性、高精度的新技術核心,會為我們的節能技術改造提供最堅實的后盾!

 

系統分類:PLC與PAC   |   用戶分類:工控生活   |   來源: 轉貼

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