一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及鍋爐燃燒過程中的壓力控制領(lǐng)域，特別涉及一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對于鍋爐燃燒過程的控制經(jīng)歷了由簡單到復(fù)雜、由人工操作到自動控制的發(fā)展過程。鍋爐系統(tǒng)是一個多輸入多輸出的復(fù)雜控制對象，根據(jù)功能可分為燃燒系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸汽過熱系統(tǒng)三個相對獨立的部分。鍋爐燃燒系統(tǒng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)是維持鍋爐的經(jīng)濟燃燒和滿足對象所需的負(fù)荷，同時，還要保證鍋爐的安全運行。燃燒系統(tǒng)因多變量、大時滯、強關(guān)聯(lián)的復(fù)雜特性，控制起來相當(dāng)困難，尤其在蒸汽壓力控制工程中，因此設(shè)計合理的壓力自動控制系統(tǒng)來最大范圍內(nèi)的提高鍋爐效率是必要的。
[0003]針對上述問題，提供一種新型的自動控制系統(tǒng)，對鍋爐燃燒過程進(jìn)行快速有效的自動控制是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，對鍋爐燃燒過程進(jìn)行快速有效的自動控制。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是，一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)包括上位機連接控制器PLC，控制器PLC通過擴展接口接收壓力變送器采集到的壓力信號，并通過電動調(diào)節(jié)閥對鍋爐壓力進(jìn)行控制；所述的控制器PLC接收壓力變送器采集的異常壓力信號后采用模糊控制的方法對電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，使鍋爐的燃油量迅速地達(dá)到預(yù)期值附近后，再對采集到的壓力信號進(jìn)行判斷，二次控制電動調(diào)節(jié)閥精確控制鍋爐壓力。
[0006]所述的控制器PLC選用西門子200系列CPU224。
[0007]所述的擴展接口選用模擬量輸入/輸出模塊EM235。
[0008]所述的壓力變送器選用PTG503H壓力變送器。
[0009]所述的電動調(diào)節(jié)閥選用ZDSV電動V型調(diào)節(jié)球閥。
[0010]所述的控制系統(tǒng)中壓力信號與電動閥控制信號均采用標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流4-20mA傳輸。
[0011]所述的上位機與控制器PLC之間采用CAN通訊協(xié)議。
[0012]—種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)和方法，本實用新型在蒸汽壓力調(diào)節(jié)中，采用模糊控制器，得到了較快的響應(yīng)特性和較精確的壓力控制效果；利用組態(tài)軟件建立鍋爐燃燒過程蒸汽壓力控制系統(tǒng)的人機監(jiān)控界面，方便對整個系統(tǒng)的監(jiān)控和實時調(diào)節(jié)；結(jié)構(gòu)簡單，控制精度高，穩(wěn)定性好。
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0014]圖1為本實用新型一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2為本實用新型一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)的電路圖；
[0016]在圖1中，1、上位機；2、控制器PLC ;3、擴展接口 ；4、壓力變送器；5、電動調(diào)節(jié)閥。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，本實用新型包括上位機1連接控制器PLC 2，控制器PLC 2通過擴展接口 3接收壓力變送器4采集到的壓力信號，并通過電動調(diào)節(jié)閥5對鍋爐壓力進(jìn)行控制；所述的控制器PLC 2接收壓力變送器4采集的異常壓力信號后采用模糊控制的方法對電動調(diào)節(jié)閥5進(jìn)行控制，使鍋爐的燃油量迅速地達(dá)到預(yù)期值附近后，再對采集到的壓力信號進(jìn)行判斷，二次控制電動調(diào)節(jié)閥5精確控制鍋爐壓力。上位機1與控制器PLC 2之間采用CAN通訊協(xié)議。具體控制過程及方法為:壓力變送器實時檢測鍋爐蒸汽的出口壓力值，壓力信號通過電路轉(zhuǎn)換為4-20mA電流送入PLC，PLC將輸入壓力值與給定值進(jìn)行比較得到偏差，PLC對偏差采用模糊算法計算出控制信號并以4-20mA電流輸出給電動調(diào)節(jié)閥門，電動調(diào)節(jié)閥門根據(jù)控制信號大小改變閥門開度從而改變?nèi)加土浚绱朔磸?fù)進(jìn)行，直到蒸汽出口壓力控制在允許的范圍內(nèi)。
[0018]控制器PLC 2選用西門子200系列CPU224。電動調(diào)節(jié)閥5選用ZDSV電動V型調(diào)節(jié)球閥。擴展接口 3選用模擬量輸入/輸出模塊EM235。壓力變送器4選用PTG503H壓力變送器?？刂葡到y(tǒng)中壓力信號與電動閥控制信號均采用標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流4-20mA傳輸。
[0019]具體如圖2所示，本實用新型包括上位機1，控制器PLC 2，擴展接口 3，壓力變送器4，電動調(diào)節(jié)閥5。具體實施過程如下:
[0020](1)控制器 PLC 2
[0021]采用西門子S7-200PLC作為主控模塊，輸入輸出口接線如圖2。10.0為啟動按鈕一 SB1輸入信號，按下則設(shè)備開始運行；10.1為停止按鈕二 SB2輸入信號，按下則設(shè)備停止運行；10.2為急停按鈕三SB3輸入信號，按下則所有設(shè)備停止運行；Q0.0輸出控制運行燈一 HT1，燈亮則設(shè)備處于運行狀態(tài)；Q0.1輸出控制停止燈二 HT2，燈亮則設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)；Q0.2輸出控制蒸汽壓力狀態(tài)指示燈(正常)三HT3，燈亮則壓力在正常范圍內(nèi)；Q0.3輸出控制蒸汽壓力狀態(tài)指示燈(超限)四HT4，燈亮則壓力超限；Q0.4輸出控制固態(tài)繼電器，控制電動調(diào)節(jié)閥的啟停。
[0022](2)擴展接口 3
[0023]因CPU224本身沒有模擬量輸入/輸出模塊，因此通過專用排線擴展一個模擬量輸入/輸出模塊EM235，該模塊主要用來接收壓力變送器傳來的模擬信號和輸出模擬電信號控制電動調(diào)節(jié)閥的開度，輸入輸出口接線如圖2。Μ端子接24VDC電源負(fù)極端，L+端子接24VDC 電源正極端；M0、V0、10 為模擬量輸出端子；RA、A+、A-，RB、C+、C_，RC、C+、C_，RD、D+、D-分別是4路模擬量的輸入端，在該系統(tǒng)中選擇RA、A+、A-作為PTG503H壓力變送器的模擬量輸入端口。
[0024](3)壓力變送器4
[0025]PTG503H為壓力變送器，測量膜片采用標(biāo)準(zhǔn)化集成電路，內(nèi)部包含線性及溫度補償電路，可以做到高精度和高穩(wěn)定性，壓力直接作用在測量膜片的表面，變送電路采用兩線制，輸出兩線制4-20mA的電流信號。
[0026](4)電動調(diào)節(jié)閥5
[0027]ZDSV為電動V型球閥，是一種芯閥座采用金屬或金屬對聚四氟乙烯密封配合的旋轉(zhuǎn)球閥，它將球閥和蝶閥的最佳控制特性結(jié)合成一體。通過改變調(diào)節(jié)閥閥芯與閥座間的流通截面積，從而改變進(jìn)入爐膛中燃油量，調(diào)節(jié)鍋爐內(nèi)壓力大小。為了保證鍋爐的安全運行，采用氣開型電動調(diào)節(jié)閥，控制信號為4_20mA標(biāo)準(zhǔn)電流。
[0028](5)控制算法
[0029]常規(guī)控制算法無法及時對燃油量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，用模糊控制的方法對主回路進(jìn)行控制，實現(xiàn)對鍋爐壓力的調(diào)節(jié)，提高控制的快速性，使燃油量迅速地達(dá)到預(yù)期值附近。利用MATLAB的S頂ULINK平臺進(jìn)行建模和仿真，通過仿真結(jié)果分析控制方法是否可行。
[0030](6)人機監(jiān)控界面設(shè)計
[0031]使用基于Windows平臺的MCGS(通用監(jiān)控系統(tǒng))構(gòu)造生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，集設(shè)備、管道、運行指示、實時曲線及數(shù)字顯示等為一體的人機界面。
[0032]上面結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)包括上位機(1)連接控制器PLC(2)，控制器PLC(2)通過擴展接口(3)接收壓力變送器(4)采集到的壓力信號，并通過電動調(diào)節(jié)閥(5)對鍋爐壓力進(jìn)行控制；所述的控制器PLC(2)接收壓力變送器(4)采集的異常壓力信號后對電動調(diào)節(jié)閥(5)進(jìn)行控制。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制器PLC(2)選用西門子200系列CPU224。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的電動調(diào)節(jié)閥(5)選用ZDSV電動V型調(diào)節(jié)球閥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的擴展接口(3)選用模擬量輸入/輸出模塊EM235。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓力變送器(4)選用PTG503H壓力變送器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的控制系統(tǒng)中壓力信號與電動閥控制信號均采用標(biāo)準(zhǔn)的模擬電流4-20mA傳輸。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的上位機⑴與控制器PLC(2)之間采用CAN通訊協(xié)議。
【專利摘要】本實用新型公開了一種鍋爐蒸汽壓力自動控制系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制系統(tǒng)包括上位機連接控制器PLC，控制器PLC通過擴展接口接收壓力變送器采集到的壓力信號，并通過電動調(diào)節(jié)閥對鍋爐壓力進(jìn)行控制；所述的控制器PLC接收壓力變送器采集的異常壓力信號后采用模糊控制的方法對電動調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，使鍋爐的燃油量迅速地達(dá)到預(yù)期值附近后，再對采集到的壓力信號進(jìn)行判斷，二次控制電動調(diào)節(jié)閥精確控制鍋爐壓力。由于采用上述的結(jié)構(gòu)和方法，本實用新型在蒸汽壓力調(diào)節(jié)中，采用模糊控制器，得到了較快的響應(yīng)特性和較精確的壓力控制效果。
【IPC分類】F22B35/00
【公開號】CN205155915
【申請?zhí)枴緾N201520732630
【發(fā)明人】何慧娟, 梅軍
【申請人】安徽工程大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年9月21日