基于组态王和PLC的工业锅炉监控系统设计

《基于组态王和PLC的工业锅炉监控系统设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第9期霍风财等．基于组态王和PLC的工业锅炉监控系统设计1103基于组态王和PLC的工业锅炉监控系统设计霍凤财1任伟建1康朝海1宋刚2(1．东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆163318；2．总参通信训练基地。河北宣化075100)摘要以PLC为硬件平台。应用梯形图实现PID控制，选择KingView组态软件完成人机界面的设计，实现基于PLC和软件组态的工业锅炉监控系统设计。系统的实际调试运行表明：该系统达到了设计目标要求，实现了对选择的生产过程对象参数自动监测和控制的目的。关键词工业锅炉组态

2、王PLC组态中图分类号TH862+．6文献标识码A文章编号1000-3932(2013)09—1103-04锅炉是发电厂及其他工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备⋯。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或是简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量和控制量，扰动因素也很多，许多参数之间明显存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这一复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行

3、控制，难以达到理想的效果。因此，必须采用人机界面组合控制的方式来获得最佳控制效果。笔者研究的是将组态技术和PLC技术应用到工业锅炉这一对象中，以锅炉换热器水温、炉膛内水温、锅炉液位和锅炉压力为被控参数，加热炉燃料量为控制变量，PLC为控制器，构成工业锅炉的控制系统旧J。控制系统运用PLC梯形图语言进行编程，实现工业锅炉的自动控制。PLC采用日本欧姆龙公司的CJlM系列。锅炉温度、压力及水位等信号通过传感器将检测到的实际值转化为电流信号，再将模拟量输入模块转换成数字信号送到PLC中进行计算后对现场设备

4、运行控制。利用亚控公司的“组态王”软件编写上位机程序对系统进行监控和记录，从而使用户操作更加方便和快捷¨1。1被控对象和控制方案确定如图1所示，锅炉由炉膛、燃烧室、热交换、自动上排料系统、内循环系统、外循环系统和燃烧控制系统构成”。。；I风机图1工业锅炉基本结构锅炉的燃料通过上料传送带传送到炉膛，燃烧后经排渣传送带自动排出。炉膛温度的控制通过鼓风机和引风机控制燃烧室的含氧量控制燃烧，风门采用机械式风门，随着鼓风机风量的大小自动开关。炉膛内热水经内循环泵引至热交换器，通过热交换器将热量传导到各个使用区

5、，外循环系统和内循环系统类似。锅炉控制系统通过检测炉膛压力、温度和水位来自动控制鼓风机和引风机来实现炉膛温度的控制。压力的检测用于对系统压力进行保护，通过设定上限值来自动开启电控泄压阀，以保护锅炉安全。内循环系统通过检测内循环水位来自动控制内循环泵，从而使热能有效利用。锅炉控制系统结构如图2所示，系统在组态收稿日期：2013-03．30(修改稿)基金项目：国家自然科学基金项目(61004067)；中国石油科技创新基金项目(2012D-5006-0205)；黑龙江省教育厅科学技术研究项目(125110

6、14)1104化工自动化及仪表第40卷图2工业锅炉控制系统结构王6．53上建立上位机监控系统实时监控锅炉的运行状态，并设置工业锅炉的运行数据。锅炉的控制器以欧姆龙CJlM系列PLC作为核心，并通过A／D扩展模块对锅炉温度及压力等信息进行读取，经PLC运算后经D／A模块输出模拟量对变频器加以控制，实现对风机和泵的转速控制，以达到现场操作补水、给煤控制等。2硬件设计PLC硬件模块由电源模块、CPU模块、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和终端板构成。2．1硬件连接本控制系统中

7、，传感器将检测到的温度信号转换成4～20mA的电流信号，系统需要配置模拟量输入模块把电流信号转换成数字信号再送入PLC中进行处理。2．2I／O端口分配控制系统主要包括周边控制程序段、内循环温度程序段、鼓风机控制程序段、模拟量AD读取程序段和模拟量DA写出控制程序段构成，系统输入输出点包括锅炉压力、锅炉温度、内循环温度、锅炉水位、鼓风机频率及内循环泵频率等单元，具体I／O分配见表1。表1系统I／O分配表图纸标号PLC地址功能注释图纸标号PLC地址功能注释SAlID00给煤手动控制开关KMlOC00给煤

8、控制KMISA2IDOl排渣手动控制开关KM2OC01排渣控制KM2SA3ID02引风手动控制开关KM3OC02引风机控制KM3SA4II)03外循手动控制开关KM4OC03外循环泵控制KM4SA5ID04补水手动控制开关KM5OC04补水泵控制KM5SA6ID05泄压手动控制开关YAlOC05卸压电磁阀YAISA7ID06鼓风手动控制开关KAlOC06鼓风机变频器控制KAI●SA8ID07内循手动控制开关KA2OC07内循环变频器控制KA2SA9ID08自动手动HL