锅炉温度控制系统生产厂家

锅炉温控系统原理及结构

燃气炉控制系统时, 首先要实现控制所有的控制要求, 其次要确保系统的稳定性和可靠性。设计一种基于PLC和触摸屏的中小型燃气锅炉控制系统。通过PLC和触摸屏HMI, 结合组态编程, 构建良好的人机界面, 同时实现监控、监测、报警、参数设定、故障查询、数据记录等功能, 使得控制过程简化, 改善工作条件, 最大程度上改善设备投入, 降低生产成本。

燃气锅炉控制系统的组成如图1所示, 其中PLC负责数据采集和控制, 触摸屏HMI负责数据显示、指令发送和参数设定。在本次设计的燃气锅炉控制系统中, 被控对象共有4个, 分别是燃烧机、水泵、鼓风机和引风机。燃烧机的工作原理是, 采集出回水温度和压力信号, 由PLC控制燃烧机的启停和大小火的切换。锅炉在进出时管道上压力和温度传感器, 炉膛内部温度传感器, PLC通过模拟量输入模块将这些模拟量数据读入PLC, 然后通过这些数据来进行锅炉的判断、报警和控制。

机型选择与配置

通过统计系统的所有输入信号和输出信号, 温度和压力的模拟量输入, 控制变频器运行的模拟量输出信号, 系统报警等连锁关系, 选用无锡信捷生产的XD系列可编程控制器, 型号为XD3-32RT。作为国产小型PLC的领军企业, 该PLC具有体积小巧结构紧凑、便于安装的优点, 可直接安装在电控柜常用的35 mm标准导轨上。主机模块配有256 K的EEPROM, 它还装有Flash ROM及锂电池, 可永久性的存储用户程序和其他重要的系统参数;本机带有18/14个IO点, 还可扩展多个模块, 包括模拟量输入输出模块、温度采集模块、通讯模块等, 最多可以扩展10个模块;本体具有1路DC24 V电源, 满足常用的两线制温度、压力变送器等模拟量的控制要求;CPU处理指令的执行时间为0.05 us。

模拟量的处理

燃烧器和水泵所用的开关量输入输出控制、定时运行、互锁保护等基本控制由PLC主程序完成, 这里不赘述。作为锅炉运行的核心控制条件, 重点介绍温度和压力模拟量的采集和计算方法。锅炉的出回水温度、炉膛温度、压力信号是通过两线制温度变送器输出4～20 m A电流信号, 该信号进入到温度和模拟量模块XD-E4AD2DA中, CPU通过采集存储到寄存器中数值并处理该值。通过和触摸屏设定的锅炉工作值、报警保护值进行比较。当温度低于设定值时, 锅炉开始运行, 当温度高于工作上限时, 锅炉停炉。如果超过上限保护值, 系统发出声光报警。同时为保证温度控制的精度和动态响应, 对采集到PLC控制器中的温度值进行PID控制。根据上述的控制要求, 编写PLC控制程序, 程序编译正确无误后将其下载到PLC中, 开始调试程序, 观察每个模拟量的输入寄存器, 发现随着温度或压力值的变化, 传感器的电流信号跟随变化, 当输出电流值为0m A时, 寄存器的值为0, 电流值为20 m A时, 寄存器的值达到最大16383, 由于没有对输入的模拟量信号进行处理, 每个寄存器的数值变化都比较大, 这种情况导致温度控制精度无法满足要求。因此在程序中加入平均值算法, 采取均值PID控制, 通过定时采集数据, 并去掉最大值和最小值, 同时对读取的数字进行平均值计算, 经过这种优化PID控制后系统读取到的数值基本是最后一位数字在跳。完全满足温度控制要求。

锅炉温控仪器软件设计

系统控制要求及流程图

通过优化PLC温度控制系统软件主体, 使PLC梯形图更加简单明了, 极大降低系统存储空间。监控系统的温度控制逻辑流程图如图2所示, 控制系统要求锅炉具有自动和手动功能。当锅炉在手动工作状态下时, 可以任意启停锅炉, 大小火可以任意切换。当锅炉工作于自动运行方式下时, 通过与设置的锅炉出回水温度保护的上下限值进行比较, 当出水温度低于温度下限55℃时自动启动燃烧器, 出水温度达到温度上限85℃时锅炉自动停止, 当温度高于90℃时, 系统显示超温报警, 同时蜂鸣器响起, 并且连锁停止鼓引风机。

锅炉温控仪器程序设计

针对上述情况, 位确保采集数据的准确性, 在软件算法上进行优化, 从每个模拟量输入寄存器中多次采集数据, 将采集出的数据进行加权均值计算, 结果放于中间存储寄存器, 该结果和设定值进行运算处理从而实现锅炉的运行控制。由于XD3系列PLC运行速度快, AD转换速度只有几十us, 且模拟量读数灵敏度较高。锅炉属于惰性运行系统, 对温度调节速度要求不高, 因此我们在算法中采用加权平均值算法来处理输入值。计算后的平均值放在内部寄存器VD200中, 观察VD200中的数值变化:12347-12351) 。经过上述平均值的处理后, 采集数据又提高了一个数量级, 寄存器VD200中的数值只是个位数发生变化, 大大提高模拟量采集的精度。在对VD200中的数值进行PID运算, 控制精度又提高了一个数量级, 保证了系统的运行精度和可靠性。

使用可编程序控制器 (PLC) 和模拟量及温度扩展模块实现的锅炉监控系统, 具有配置简单, 运行可靠, 抗干扰能力强等特点。通过采用温度值多次加权的PID控制算法, 在满足温度响应要求的同时, 极大的提高了温度控制精度。该控制系统已在新疆某锅炉现场持续稳定运行两年多, 极大降低了操作工的工作强度, 也为供暖企业带来可观的经济效益。