锅炉温度串级控制系统

收稿日期 :2003 - 05 - 26 　　　　　修订日期 :2003 - 06 - 07 作者简介 :肖　隽 (1966 - ) ,女 ,浙江杭州人 ,高级讲师 ,主要从事电气控制技术的教学与研究。 ] 可编程序控制器 (PLC)应用 ] 锅炉温度串级控制系统 肖 　隽 (浙江机电职业技术学院 ,浙江 　杭州 310053) 摘　要 :介绍了锅炉温度串级控制系统的结构与控制特点 ,描述了应用 MCGS 组态软件、可编程控 制器及 485 工控网络对锅炉夹套和锅炉内胆温度的串级控制。给出了部分 PLC 程序 ,介绍了组态 软件功能窗口的设置。 关键词 :PLC ;组态软件 ;PID ;转换器 中图分类号 :TP273 ;TK229 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :1001 - 4551 (2003) 04 - 0030 - 04 Temperature String Control System of Boiler XIAO 　Jun ( Zhejiang Institue of Mechanical & Electrical , Hangzhou 310053 , China) Abstract : This paper introduces the temperature control system of boiler and it’s construction and control characteristics , and de2 scribe the applied MCGS software , PLC and 485 control network to boiler temperature. Give out part of PLC program , and intro2 duced MCGS software function establishing of window way. Key words : PLC; MCGS software ; PID ; conversion 1 　引 　言 随着现代工业生产的迅速发展 ,对 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 操作条 件的要求更加严格 ,对安全运行及对控制质量的要 求也更高。而单回路控制系统往往不能满足生产工 艺的要求 ,在这样的情况下 ,串级控制系统就应运而 生。 锅炉温度串级控制系统的生产工艺要求 : (1)可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制。 (2)能够自动控制锅炉温度 ,并达到所需精度。 (3)有良好的人机界面 ,能方便地在线修改参 数 ,并以动画实现数据和流程的“可视化。 针对工艺要求 ,研制了相应的控制系统。 2 　锅炉夹套和锅炉内胆温度串级控制系统 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 2. 1 　串级控制系统硬件设计 根据锅炉的工艺流程与控制要求 ,以三菱微型 可编程控制器为核心设计的温度串级控制系统 ,其 系统原理框图 ,如图 1 所示。 2. 1. 1 　温度串级控制系统主、副回路的设计 系统具有 2 个调节器和 2 个闭合回路 ,2 个调 节器分别设置在主、副回路中 ,设在主回路的调节器 称主调节器 ,设在副回路的调节器称为副调节器。 两个调节器串联连接 ,主调节器的输出作为副回路 的给定量 ,副调节器的输出去控制执行元件。 图 1 　串级控制系统原理图 主调节器按主参数 (夹套温度)的测量值与给定 值的偏差进行工作的调节器 ,其输出作为副调节器 的给定值。选用 PID 或 PI控制规律 ,由 PLC 可编程 控制器实现。 副调节器按副参数 (内胆温度)的测量值与主调 节器输出的偏差进行工作的调节器 ,其输出直接控 制执行机构。副调节器选 P 控制规律 ,也由 PLC 可 编程控制器实现。 ·03· Mechanical & Electrical Engineering Magazine 　Vol. 20 　No. 4 　2003 　　　　　　　　机电工程　2003 年 第 20 卷 第 4 期 系统的流程示意图 ,如图 2 所示。 图 2 　组态流程图 串级控制系统的主回路是一个定值控制系统。 对于主参数的选择和主回路的设计 ,基本上可以按 照单回路控制系统的设计原则进行。该系统中选择 锅炉夹套温度为主参数。 副参数的选择应使副回路的时间常数小 ,这样 可使等效过程的时间常数大大减小 ,提高响应速度 , 改善系统的控制品质。该串级控制系统用来控制锅 炉夹套的温度 ,以锅炉内胆温度为副对象 ,锅炉内胆 直接接触三相 4. 5kW 电加热管 ,时间常数小 ,符合 副回路选择的超前、快速、反应灵敏等要求。 2. 1. 2 　PLC 与上位机 (MCGS 组态软件) 、执行机构 之间的通信接线 PLC与上位机、执行机构之间的通信接线 ,如图 3 所示。在单绞线连接时 即半双工传送方式 , RS485/ 422 UNIT 中 SDA 与 RDA 短接 , SDB 与 RDB 短接 ,RDA 与 RDB 之间要接 100Ω左右的电阻。FX 系列 PLC支持无 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 的 RS232 和 RS485 通信协议两 种通信方式 ,PLC的默认设置是只支持 RS232 通信 , 所以要使用 RS485 通信协议 ,必须事先用 RS232 (即 PLC 的编程口) 通信 ,设置寄存器 PLC D8120 寄存 器 ,所以必须具有编程电缆 1 条。 3 　串级控制系统软件设计 温度串级控制系统软件设计分为两个部分 ,组 态软件设计和 PLC软件设计。 图 3 　硬件接线图 3. 1 　组态软件设计 在开始组态工程之前 ,先对该工程进行剖析 ,以 便从整体上把握工程的结构、流程、需实现的功能及 如何实现这些功能。 3. 1. 1 　工程框架 (1) 5 个用户窗口 :温度串级控制、数据显示、系 统提示、通信状态、操作指导。 (2) 4 个主菜单 :系统管理、数据显示、历史数 据、报警数据。 3. 1. 2 　数据对象 锅炉夹套温度 SV1、锅炉夹套温度 PV1、锅炉内 胆温度 SV2 ,锅炉内胆温度 PV2 ,输出值 OP1、输出值 OP2、比例系数 P1、积分时间 I1、微分时间 D1、比例系 数 P2、积分时间 I2、微分时间 D2。 3. 1. 3 　图形制作 ,如图 2 所示 温度串级控制窗口包括 : (1)水泵、电动调节阀、压力 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、阀、涡轮流量计、 锅炉、水罐等由对象元件库引入并设置 (2)管道。通过流动块构件实现。 (3)温度的显示。通过仪表、标签构件实现。 3. 1. 4 　曲线显示的设置 ,如图 4 所示 (1) 实时曲线 实时曲线构件是用曲线显示一个或多个数据对 象数值的动画图形如同笔绘 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 仪一样实时记录数 据对象值的变化情况。在“工具箱”中“实时曲线” 图标中调出并设置。 (2) 历史曲线 历史曲线构件实现了历史数据的曲线浏览功 能。历史曲线主要用于事后查看数据和状态变化趋 势和总结规律。在“工具箱”的“历史曲线”图标中 调出并设置。 3. 2 　PLC软件的设计 (1) A/ D 模块。完成对温度的A/ D 转换及数字 ·13·机电工程　2003 年 第 20 卷 第 4 期　　　　　　　　Mechanical & Electrical Engineering Magazine 　Vol. 20 　No. 4 　2003 图 4 　实时曲线 滤波。由 FX2N24AD 特殊模块实现。 FX2N24AD 模拟特殊模块有 4 个输入通道。输 入通道接收模拟信号并将其转换成数字量。FX2N2 4AD 最大分辨率是 12 位。 缓冲存储器 (BFM)的分配。如表 1 所示。 表 1 　缓冲存储器的分配 BFM 内 　　容3 # 0 通道初始化 ,缺省值 = H00003 # 13 # 23 # 33 # 4 通道 1通道 2通道 3通道 4 包含采样数 (124096) ,用于得到平均结果。缺省值设为 8 时 ,正常速度 ,高速操作可选择 1。 　　部分 A/ D 转换程序 ,如图 5 所示。 图 5 　A/ D 转换程序 　　(2) D/ A 模块。完成对温度的 D/ A 转换 ,由 FX2N24DA 特殊模块实现。 FX2N24DA 特殊模块有四个输出通道。输出通 道接收数字信号并转换成等价的模块信号 ,称为 D/ A 转换。FX2N24DA 最大分辨率是 12 倍。 缓冲存储器 (BFM)的分配 ,如表 2 所示。 表 2 　缓冲存储器分配表 BFM 内容 W # 0 # 1 # 2 # 3 # 4 # 5 输出模式选择 ,出厂设置 H0000 数据保持模式。出厂设置 H0000 # 6 , # 7 保留 　　[BFM # 0 ]输出模式选择。BFM # 0 的值使每个 通道的模拟输出在电压输出和电流输出之间切换。 采用 4 位十六进制数的形式。第一位数字是通道 1 (CH1)的命令 ,而第二位数字则是通道 2 的 (CH2) 命 令 ,依此类推。这 4 个数字的数字值分别代表 : H O O O O O = 0 :设置电压输出模式 ( - 10V 到 + 10V) O = 1 :设置电流输出模式 ( + 4A 到 20A) O = 2 :设置电流输出模式 (0A 到 20A) [BFM # 1 , # 2 , # 3 和 # 4 ] :输出数据通道 CH1 , CH2 ,CH3 ,CH4。 部分 D/ A 转换程序 ,如图 6 所示。 图 6 　D/ A 转换程序 (3) 温度控制模块程序设计 温度控制模块主要是 PID 运算程序的设计。 其指令 (FNC 88)格式如下 :s1 　s2 　s3 　D ·23· Mechanical & Electrical Engineering Magazine 　Vol. 20 　No. 4 　2003 　　　　　　　　机电工程　2003 年 第 20 卷 第 4 期 单螺杆空气压缩机组的 PLC 控制系统的设计 张振飞 ,黄宏格 ,雷 　军 (湖南大学 衡阳分校 , 421101) 摘 　要 :阐述了单螺杆空气压缩机组的工作原理 ,并采用可编程序逻辑控制器 (PLC) 技术对其控制 系统在软件和硬件方面进行了设计。 关键词 :单螺杆空气压缩机 ;可编程序逻辑控制器 ;控制 中图分类号 :TP391. 8 ;TH45 　　　　文献标识码 :A 　　　　文章编号 :1001 - 4551 (2003) 04 - 0033 - 04 The Design of PLC Controling System of Single2Screwed Air Compressor Units ZHANG Zhen2fei ,HUANG Hong2ge ,LEI Jun ( Hengyang Branch , Hunan University , Hengyong 421101 , China) Abstract : This article illustrates the working principles of the single2scrwed air compressor units , and by taking advantage of the technologe of PLC ,the article has designed the soft and hard wares of the controling system of the single2screwed air compressor u2 nits. Key words : Single2Screwed air compressor ; PLC; Control 1 　前 　言 单螺杆压缩机是机电一体化技术含量较高的机 械产品 ,广泛用于机械、化工、国防、冶金、采矿、建 筑、铁路公路修建、轻工、纺织、医疗器械、电子、食品 等各行业 ,为各种风动工具气动机构、气动控制及风 动机械提供所需要的压缩空气。其工作性能的好 坏 ,寿命的长短 ,可靠性及自动化程度的高低直接影 响到使用行业工作效率。因此 ,设法提高其质量 ,使 其操作简便 ,工作稳定可靠 ,实现无人看管自动控制 显得尤其重要。 收稿日期 :2003 - 04 - 16 　　　　　修订日期 :2003 - 05 - 19 作者简介 :张振飞 (1966 - ) ,男 ,湖南衡阳人 ,工程师 ,主要从事电气自动控制方面的教学与研究。 目标值 (SV) 测定值 (PV) 参数 输出值 (MV) 主控温度设定值 主控温度测定值 参数 副控参数设定值 副控参数设定值 副控温度测定值 参数 加热器控制信号 　　达到采样时间的 PID 指令在其后扫描时进行 PID 运算。 S1 设定目标值 (SV) ; S2 设定测定现在值 (PV) ; S3 —S3 + 6 设定控制参数 ; PID 运算程序片段 ,如图 7 所示。 4 　结 　论 该系统具有良好的人机界面 ,能方便地在线修 改参数 ,可以实现对整个锅炉系统工艺流程的控制。 能够自动控制锅炉温度 ,并达到所需精度。在实际 使用中效果良好。 图 7 　PID 运算程序 参考文献 [1 ] 　王兆义. 小型可编程控制器实用技术 [M] . 北京 :机械 工业出版社. 1998. [2 ] 　厉玉鸣. 化工仪表及自动化 [M] . 北京 :化学工业出版 社. 1999. ·33·机电工程　2003 年 第 20 卷 第 4 期　　　　　　　　Mechanical & Electrical Engineering Magazine 　Vol. 20 　No. 4 　2003