熱水鍋爐畢業(yè)設計

1、蘭州理工大學畢業(yè)設計說明書摘 要本設計要求供暖系統(tǒng)保持24小時運行，并且減少工人的勞動強度就必須使熱水鍋爐自動運行，從而需要設計一套適合要求的自動控制系統(tǒng)，保證熱水鍋爐的鼓風機、給煤機及循環(huán)水泵的自動運行，并能實現(xiàn)溫度控制、自動報警、停機計時、自動恢復等功能。整個系統(tǒng)由上位機和PLC和執(zhí)行設備三大部分構(gòu)成。PLC實現(xiàn)的宏觀調(diào)控，而變頻器則執(zhí)行微觀調(diào)控，兩者緊密結(jié)合，共同完成系統(tǒng)的變頻控制任務?？朔藗鹘y(tǒng)供暖方式中自動化程度不高、能耗嚴重、可靠性低等缺點。在整個控制系統(tǒng)過程中，為了增加安全性，防止發(fā)生溫度超限導致熱水鍋爐爆炸，采用一臺PLC負責正常的熱水鍋爐控制以及熱水鍋爐溫度控制。要求當測量溫

2、度底于設定溫度時，風機運轉(zhuǎn)，一定時間后給煤機自動運行。測量溫度達到設定溫度后，風機，煤機同時停止，此時水溫逐漸降低，低于設定溫度后，風機自動運轉(zhuǎn)，同樣一定時間后煤機自動運轉(zhuǎn)。水泵在水溫超過另一設定點時自動運轉(zhuǎn)。主要采用PLC實現(xiàn)自動燃煤熱水鍋爐控制系統(tǒng)中直流風機 、煤機及水泵的自動控制，采用變頻，實現(xiàn)節(jié)能運行。關(guān)鍵詞：可編程控制器；變頻器； 上位機；AbstractTo make to be provided for warm system to keep to circulate for 24 hours , and reduce the workers labor strength ,it

3、 have to make the hot water boiler automatically circulate, need to be design thus a set of in keeping with request of automatic control system, promise the drum breeze machine of hot water boiler and give coal machine and circulation water pump of auto circulate, and can carry out a temperature con

4、trol and automatically report to the police, shut down to account hour, auto instauration etc. The whole system from place of honor several is three greatly part of composings with the PLC and the performance equipments.PLC realization of macro view adjust to control, but the frequency change machin

5、e then carry out a tiny view to adjust to control, both are close to combine, common completion the frequency change control mission of system.Overcame a tradition to provide the automation degree in the warm way not high, can consume the low etc. weakness of the severity, credibility.In the whole c

6、ontrol system process, for the sake of the increment safety, prevent from occurrence the temperature super limit to cause the hot water boiler explode, adopt a set PLC to be responsible for control normal hot water boiler and control hot water boiler temperature.Request to breeze luck turn, after so

7、me time give the coal machine automatically circulates when the measure temperature is below the setting temperature, After the measure temperature attains enactment temperature, breeze machine, the coal machine stops in the meantime, the water temperature lowers gradually at this time, when it is l

8、ow after enactment temperature, breeze machine automatically revolving, equally after some time the coal machine automatically revolves.Water pump operat automaticly when the water temperature more high than another an enactment point.Main adoption the PLC to carry out automatic coal-fired hot water

9、 boiler control system the automatic control of direct current breeze machine, coal machine and water pump in the system, Use the frequency change machine to carry out economy energy movement.Keyword:Programmable controller; converter;up computer ;目 錄摘 要1第1章 緒 論51.1 選題背景61.2 熱水鍋樓的基本構(gòu)造71.3 熱水鍋樓的工作原理及

10、過程.71.4 選題依據(jù)8第2章 設計內(nèi)容與要求112.1 課題設計的要求112.2 設計的主要內(nèi)容112.3 系統(tǒng)主要功能和技術(shù)指標12第3章 系統(tǒng)方案設計133.1 方案選擇153.2 系統(tǒng)原理與組成153.2.1 系統(tǒng)框圖設計153.2.2 系統(tǒng)原理分析16第4章 系統(tǒng)的硬件設計184.1 系統(tǒng)硬件分析184.2 控制原理圖設計與器件選型184.2.1 主電路設計與選型194.2.2 PLC的選型與端子接線圖設計264.3 PLC中的PID344.3.1 PID控制原理框圖設計344.3.2 PID的參數(shù)設置35第5章 系統(tǒng)的軟件設計385.1 系統(tǒng)軟件分析385.2 軟件流程圖設計43

11、5.3 軟件編制43第6章 上位機組態(tài)界面446.1 組態(tài)軟件選擇446.2 組態(tài)過程和界面設計476.2.1 組態(tài)思想476.2.2 組態(tài)界面設計48結(jié) 論54參考文獻55英文資料與翻譯56致 謝70附錄1 元件清單71附錄2 軟件梯形圖73第一章 緒論1.1 課題背景隨著城市建設的迅速發(fā)展，我國北方地區(qū)冬季城市集中供暖成為城市現(xiàn)代化必然采取的步驟。而供暖面積的不斷擴大，使如何科學有效地控制和管理供暖系統(tǒng)，提高供暖的經(jīng)濟效益和社會效益，成為急需解決的重要課題。在供暖系統(tǒng)中，熱水鍋爐房供暖所占比例很大，據(jù)對我國北方地區(qū)29個大中城市近3.5億平方米的供暖調(diào)查，熱水鍋爐供暖占84%，熱力供暖占1

12、2%，其他供暖占4%。在今后相當長的時間內(nèi)，集中熱力供暖是發(fā)展趨勢，但無法取代熱水鍋爐供暖的主流地位。熱水鍋爐是消耗能源、產(chǎn)生大氣污染、事關(guān)生產(chǎn)與生活和安全的重要設備，它在國民經(jīng)濟整個能源消耗中占有相當大的比重。目前我國供暖熱水鍋爐以燃煤鏈條熱水鍋爐為主，燃用的主要是中、低質(zhì)煤，而且熱水鍋爐房管理水平不高，一直沿用間斷運行方式，熱水鍋爐技術(shù)含量低，熱水鍋爐的自動化控制技術(shù)落后，造成了嚴重的能源浪費和環(huán)境污染。據(jù)統(tǒng)計，我國目前擁有工業(yè)熱水鍋爐50萬臺，每年消耗的燃煤占全國原煤產(chǎn)量的三分之一，約4億噸。熱水鍋爐每年排放煙塵約620萬噸，SO2約510萬噸，此外還有大量的NO2等有害氣體，成為我國大

13、氣煤煙型污染的主要來源之一，尤其是燃煤排放的CO2氣體所引起的溫室效應，早己引起國際關(guān)注。目前，熱水鍋爐房基本上采用集中盤上手控，只實現(xiàn)控制參數(shù)的顯示和部分控制等，對風機、給煤機和水泵等無法自動控制，使得熱水鍋爐運行效率低、能耗大、環(huán)境差、工人勞動強度大。因此，對熱水鍋爐所用的鼓風機、引風機、給煤電機、循環(huán)泵以等設備進行PLC和IPC控制系統(tǒng)和熱水鍋爐電機的變頻改造十分必要。由于供暖熱水鍋爐系統(tǒng)中的風機、水泵負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比，采用交流變頻調(diào)速控制風機、水泵流量代替?zhèn)鹘y(tǒng)閥門、擋板控制流量，可以大大節(jié)省該類負載的驅(qū)動電機的耗電量，.達到節(jié)能的目的，如果普遍采用交

14、流變頻調(diào)速，平均節(jié)電率在30%左右。用變頻器啟動風機、水泵等電動機，由于變頻器內(nèi)部具有矢量轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)，保證了電機良好的啟動性能，實現(xiàn)電機軟啟動，有效地限制了電機的啟動電流，明顯降低電機啟動噪聲。同時，電機的軟啟動避免了頻繁的工頻啟動對風機、水泵等大電機的沖擊，有效地保護設備，延長設備使用壽命。熱水鍋爐的PLC和IPC自動控制使熱水鍋爐始終處于最佳工作狀態(tài)，提高了熱水鍋爐的運行效率和燃煤的燃燒效果，不僅節(jié)約燃煤，也減少了煙塵和有害氣體的排放，具有較好的環(huán)保效果。同時，計算機控制系統(tǒng)通過各種傳感器檢測熱水鍋爐溫度、水溫、流量等參數(shù)，傳送至PLC和儀表盤，并實現(xiàn)溫度和水溫等參數(shù)的自動控制，工人在計

15、算機控制站就可以全面了解熱水熱水鍋爐房各部分的運行情況，大大改善了工人的工作條件，提高了自動化程度和管理水平。因此，采用熱水鍋爐的計算機控制和變頻控制不僅可大大節(jié)約能源，促進環(huán)保，而且可以提高生產(chǎn)自動化水平，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。要設計一套完整的，性能良好的工業(yè)燃燒熱水鍋爐，首先我們就必須了解一般燃燒熱水鍋爐的基本構(gòu)造和燃燒過程。1.2熱水鍋爐的基本構(gòu)造熱水鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設備。它通過煤、油或天然汽等燃料的燃燒過程釋放出化學能，并通過傳熱過程把能量傳遞給水，把水變成蒸氣或熱水，蒸汽或熱水直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。所以熱水鍋爐的中心任務是把燃料中的化學能有效的轉(zhuǎn)化

16、為蒸汽的熱能。熱水鍋爐的主要設備：氣鍋：由上下鍋筒和三簇沸水管組成。水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，因而管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動，并逐漸氣化，產(chǎn)生的飽和蒸汽積聚在上鍋筒里面。爐子：是使燃燒從充分燃燒并釋放出熱量的設備。爐膛：保證燃料的充分燃燒，并使水流受熱面積達到規(guī)定的數(shù)值。鍋筒：是自然循環(huán)熱水鍋爐各受熱面能適應負荷變化的設備。（須指出，直流熱水鍋爐內(nèi)無鍋筒。）水冷壁：主要是輻射受熱面，保護爐壁的作用。過熱器：是將氣鍋所產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過熱蒸汽的換熱器。過熱器一般都裝在爐膛出口。省煤器：是利用余熱加熱熱水鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器。采用省煤器后，降低了排煙溫度，提高了熱水熱水鍋爐效率

17、，節(jié)省了燃料。同時，由于提高了進入氣包的給水溫度，所以減少了因溫差而引起的汽包壁的熱適應力，從而延長了氣包的使用壽命。燃燒設備：將燃料和燃燒所需的空氣送入爐膛并使燃料著火穩(wěn)定，充分燃燒。引風設備：包括引風機，煙囪，煙道幾部分。用它將熱水鍋爐中的煙氣連續(xù)排出。送風設備：包括有鼓風機和分道組成。用它來供應燃料所需的空氣。給水設備：由水泵和給水管組成。水處理設備：其作用是為清除水中的雜質(zhì)和降低給水硬度，以防止在熱水熱水鍋爐受熱面上結(jié)水垢或腐蝕。燃料供給設備：由運煤設備，原煤倉和儲媒斗等設備組成，保證熱水鍋爐所需燃料供應。除灰除塵設備：是收集熱水鍋爐灰渣并運往儲灰場地的設備。1.3熱水鍋爐的工作原理及

18、過程熱水鍋爐的工作過程概括起來應該包括三個同時進行的過程：燃料的燃燒過程 、水的汽化過程、煙氣向水的傳熱過程。1.3.1燃料的燃燒過程：首先將燃料（這里用煤）加到煤斗中，借助于重力下落在爐排面上，爐排接電動機通過變速齒輪箱減速后由鏈輪來帶動，將燃料煤帶入爐內(nèi)。燃料一面燃燒，一面向后移動，燃料所需要的空氣是由風機送入爐排腹中風倉后，向上穿過爐排到達燃料層，進行燃料反應形成高溫煙氣。燃料燃燒剩下的灰渣，在爐排末端翻過除渣板后排入灰斗，（若是燃氣式熱水熱水鍋爐就沒有這一部分了）這整個過程稱為燃燒過程。1.3.2煙氣向水的傳熱過程：由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高在爐膛的四周墻面上，都布置一排水管，俗

19、稱水冷壁。高溫煙氣與水冷壁進行強烈的輻射換熱，將熱量傳給管內(nèi)工質(zhì)水。繼而煙棋手引風機，煙囪的引力爾向爐膛上方流動。煙氣出煙窗爐膛出口）并略過防渣管后，就沖刷蒸汽過熱一組垂直放置的蛇型管受熱面，使氣鍋中產(chǎn)生的飽和蒸汽在其中受煙氣加熱而得到的過熱。煙氣流經(jīng)過過熱氣后掠過脹接在上、下鍋筒間的對流管束，在管束間設置了折煙墻使煙氣呈“S”型形成曲折地橫向沖刷，再次以對流換熱的方式將熱量傳遞給管束的工質(zhì)。沿途降低著溫度的煙氣最后進入尾部煙道，與省煤器和空氣預熱氣內(nèi)的工質(zhì)進行熱交換后，以經(jīng)濟的較低的煙溫排出熱水鍋爐。省煤器實際上同給水預熱氣和空氣預熱器一樣，斗設置在熱水鍋爐尾部（低溫）煙道，以降低排煙溫度提

20、高熱水鍋爐效率，從而節(jié)省了燃料。以上就是一般熱水鍋爐工水的過程，一個熱水鍋爐進行工作，其主要任務是：要是熱水鍋爐出口蒸汽水溫穩(wěn)定。保證燃燒過程的經(jīng)濟性。保持熱水鍋爐負壓恒定。通常我們是爐膛負壓保持在微負壓（-1080Pa）。為了完成上述三項任務，我們對三個量進行控制：燃料量，送風量，引風量。從而使熱水鍋爐能正常運行。14 選題依據(jù)熱水鍋爐是國民經(jīng)濟中重要的供熱設備。電力，機械，冶金，化工，紡織，造紙，食品等工業(yè)和民用采暖都需要熱水鍋爐供給大量的熱水。各種工業(yè)的生產(chǎn)性質(zhì)與規(guī)模不同，工業(yè)和民用采暖的規(guī)模大小也不一樣，因此所需的熱水鍋爐容量，熱工參數(shù)，結(jié)構(gòu)，性能方面也不相同。熱水鍋爐是供熱之源，熱水

21、鍋爐機器設備的任務在于安全、可靠、有效地把燃料的化學能轉(zhuǎn)化成熱能，進而將熱能傳遞給水，以生產(chǎn)熱水。通常，我們把用于動力，發(fā)電方面的熱水鍋爐稱之為動力熱水鍋爐，把用于工業(yè)及采暖方面的熱水鍋爐成為供熱熱水鍋爐，又稱工業(yè)熱水鍋爐。為了提高熱及效率，動力熱水鍋爐向著高壓，高溫和大容量方向發(fā)展。而供熱熱水鍋爐，除了生產(chǎn)工藝有特殊要求外，所生產(chǎn)的熱水均不需要鍋高溫的壓和溫度，容量也無需很大。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，熱水鍋爐設備日益廣泛的用于工業(yè)的各個部門，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設備之一。從量大，面廣這一角度來說，除電力以外的各行業(yè)中，主要運行的始終是小型低壓熱水鍋爐。在我國社會主義現(xiàn)代化的建設中能源的增長大大

22、落后于生產(chǎn)的增長。在國民經(jīng)濟日趨進步的今天，國家要求工農(nóng)業(yè)每年總產(chǎn)值翻兩番，但能源只能翻一番，這就要求通過節(jié)能措施，以提高能源的有效利用，有效的彌補能源供應方面的缺口，這是一迫切的任務。顯然，面對量大，面廣的供熱熱水鍋爐，如何挖掘潛力，提高它的熱效率，有著極為重要的實際意義。此外，是熱水鍋爐能因地制宜的有效地燃用地方燃料，并為滿足環(huán)境保護的要求而努力解決煙塵污染問題，以提高操作管理水平，減輕勞動強度，保證熱水鍋爐額定輸出及運行效率，安全可靠的供熱等課題，所以我們利用微機控制，設計出一整套比較合理的熱水鍋爐運行設備。通過加熱爐熱效率控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，是燃料流量與空氣流量調(diào)節(jié)回路參照各自對應的實測流

23、量，在允許范圍內(nèi)變化，達到動態(tài)時，能維持燃料流量與空氣流量恰當?shù)年P(guān)系，從而提高燃燒效率、節(jié)省燃料、起到節(jié)能、環(huán)保作用。當前，節(jié)能與環(huán)保已成為人類社會面臨的兩大課題。我國的熱水鍋爐目前以煤為主要燃料，耗煤量接近全國煤產(chǎn)量的三分之一，燃用的主要是中、低質(zhì)煤，工業(yè)污染十分嚴重，而且熱水鍋爐設備陳舊，生產(chǎn)效率和自動化程度低，進一步加重了環(huán)境污染的程度。在歐美和日本等發(fā)達國家，石油和天然氣已成為第一能源，占能源消費的60%左右，燃油和燃氣熱水鍋爐的已逐步取代燃煤熱水鍋爐，對風機和水泵等電機的變頻控制已相當成熟。自20世紀80年代以來，隨著超大型可編程控制器的出現(xiàn)和模糊控制、自適應控制等智能控制算法的發(fā)展

24、以及智能控制器的應用，熱水鍋爐控制水平大大提高，已實現(xiàn)優(yōu)化控制。國內(nèi)對熱水鍋爐控制的研究起步較晚，始于80年代初期。國內(nèi)研究熱水鍋爐控制比較成熟的企業(yè)有上海杜比公司、南京仁泰公司等。此外還有一些科研院校聯(lián)合企業(yè)開發(fā)的各種智能熱水鍋爐控制系統(tǒng)，如清華大學動力工程與控制學院供熱廠熱水鍋爐的改造開發(fā)的熱水鍋爐控制系統(tǒng)采用一控四方案，即一臺主機控制四臺熱水鍋爐。盡管對熱水鍋爐控制的研究和推廣已取得了很大的進展，但仍然存在一些問題:1、 大多數(shù)現(xiàn)有的熱水鍋爐控制系統(tǒng)可控制的主要還是開關(guān)量設備，如風機、給煤機和水泵的開關(guān)或者閥門控制。不能對它們精確連續(xù)調(diào)節(jié)，使控制手段單，控制精度低。2、 熱水鍋爐控制系統(tǒng)

25、的控制方案不夠合理，熱水鍋爐控制器(計算機或可編程控制器)一旦出現(xiàn)故障，只能采取系統(tǒng)斷電處理，進行人工操作。若熱水鍋爐系統(tǒng)中的傳感器、變送器等設備出現(xiàn)故障時，溫度、水溫等參數(shù)就無法達到設定值。3、 我國自70年代末開始，熱水鍋爐的微機控制逐漸成熟起來，但主要實現(xiàn)儀表顯示、報表打印等功能，并未實現(xiàn)熱水鍋爐自動控制，下位機主要以單片機為主，控制水平有限，可靠性不夠高。具體來講實現(xiàn)熱水鍋爐的PLC和IPC自動控制的意義（1）可提高熱水鍋爐運行的安全性、可靠性通過實時檢測裝置把熱水鍋爐系統(tǒng)及周邊設備的運行狀態(tài)和運行參數(shù)隨時報告給人和智能控制系統(tǒng)，由自動調(diào)節(jié)裝置對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行調(diào)節(jié)；智能程序自動控制

26、裝置能簡化操作步驟和減少操作數(shù)量，避免誤操作；保護裝置能使系統(tǒng)運行中周邊設備發(fā)生異常、運行參數(shù)如爐堂溫度、排煙溫度、爐堂負壓、汽包水位、蒸汽水溫、出水溫度、出水水溫超過允許值提供聲光報警或自動停爐等應急自動處理。（2）可提高熱水鍋爐運行的經(jīng)濟性工業(yè)熱水鍋爐在燃燒過程中，各項技術(shù)指標都要求限定在一定范圍內(nèi)。為了確保燃燒過程的穩(wěn)定、可靠和經(jīng)濟運行，設計采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)與計算機應用技術(shù)，熱水鍋爐燃燒過程智能控制裝置通過檢測出水水溫、出水溫度、蒸汽水溫、汽包水位、室外溫度、爐膛負壓、爐膛溫度、排煙溫度、氧含量等運行物理量，通過智能控制器及變頻器控制鼓、引風機和爐排轉(zhuǎn)速，改變鼓風量、引風量、給煤量

27、，使爐膛負壓、出水水溫、汽包水位、出水溫度、蒸汽水溫控制在預定范圍內(nèi)，保證熱水鍋爐在最佳的風、煤比下燃燒，在最節(jié)能條件下運行。熱水鍋爐自動控制裝置能對熱水鍋爐進行過程的自動檢測、自動控制等多項功能，保證熱水鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。第二章 設計內(nèi)容與要求2.1 課題設計的要求傳統(tǒng)的中小型供暖系統(tǒng)采用燃煤熱水鍋爐，整個熱水鍋爐運轉(zhuǎn)采用手動方式，費時、費力還不節(jié)能。要使供暖系統(tǒng)保持24小時運行，使熱水鍋爐自動運行，就必須從而需要一套自動控制裝置，保證熱水鍋爐的鼓風機、給煤機及循環(huán)水泵的自動運行，并能實現(xiàn)溫度控制、自動報警、停機計時、自動恢復等功能。在整個控制過程中。為了增

28、加安全性防止發(fā)生溫度超限導致熱水鍋爐爆炸，采用一臺PLC負責正常的熱水鍋爐控制以及熱水鍋爐溫度控制。在具體控制中，要求當測量溫度低于設定溫度時，風機運轉(zhuǎn)，一定時間后給煤機自動運行。測量溫度達到設定溫度后，風機、煤機同時停止，此時水溫逐漸降低，低于設定溫度后，風機自動運轉(zhuǎn)，同樣一定時間后煤機自動運轉(zhuǎn)。水泵在水溫超過另一設定點時自動運轉(zhuǎn)。本設計主要采用PLC實現(xiàn)自動燃煤熱水鍋爐控制中直流風機、煤機及水泵的自動控制。另外，要求系統(tǒng)采用變頻，實現(xiàn)節(jié)能運行。2.2 設計的主要內(nèi)容本課題為熱水鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)中應結(jié)合微機技術(shù)、變頻技術(shù)與電機控制技術(shù)。設計的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：1、

29、掌握熱水鍋爐工程對控制、通信和上位機監(jiān)控等的需求，提出綜合自動化系統(tǒng)方案。2、提出綜合自動化系統(tǒng)的硬件方案和方案論證優(yōu)化。3、完成軟件需求的系統(tǒng)分析。4、完成軟件的編制（PLC的編程與說明）。5、繪制系統(tǒng)電氣控制原理圖、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、軟件流程圖和上位機監(jiān)控畫面。6、按期完成畢業(yè)論文的撰寫7、充分準備，順利完成畢業(yè)答辯2.3 系統(tǒng)主要功能與技術(shù)指標1、本系統(tǒng)分為三個層次，一個是管理層，控制層，設備層，其中管理層有上位工控機組成，主要完成工藝流程監(jiān)控，用戶密碼登陸，頻率設定，電機啟停等功能?？刂茖佑晌鏖T子S7-200組成，它主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和變頻器和電機的邏輯控制，它通過RS485接口和網(wǎng)線與上位機

30、的相連。設備層由變頻器、接觸器、斷路起、熱繼電起、以及各種傳感器等組成。他主要功能是執(zhí)行軟件設備動作和現(xiàn)場熱工參數(shù)采集。2、為了提高可靠性本系統(tǒng)設計了手動和自動兩中工作模式，在手動模式下它可以單獨啟停風機、給煤機、循環(huán)水泵等。在自動模式下，按以下程序執(zhí)行。1）、風機運轉(zhuǎn)3min（1-10min可調(diào)）后，給煤機自動運行；2）、循環(huán)定時輸出。測量水溫升到設定溫度后（出水溫度75C），風機、煤機停止工作，水泵繼續(xù)運轉(zhuǎn)。停機時間達到設定時間時，循環(huán)定時器啟動，即20min（0-60min可調(diào)）后風機自動運行，風機運行3min（1-10min可調(diào)）后，煤機 自動運轉(zhuǎn)，風機運轉(zhuǎn)8min（0-60min可調(diào)

31、），煤機運轉(zhuǎn)5min后，煤機、風機均停止工作。20min后繼續(xù)按此規(guī)律循環(huán)；3、本系統(tǒng)所要求的技術(shù)指標。1）、風機、煤機變頻運行；而水本要求軟啟動控制。2）、煤機參數(shù)：額定功率為30KW，額定電壓為380V；2臺3）、風機參數(shù)：額定功率為15KW，額定電壓為380V；4臺（2備2用）4）、水泵電機參數(shù)：額定功率為30KW，額定電壓為380V；2臺5）、煤機由于某種原因卡住，電機不轉(zhuǎn)時，風機、煤機全停止，并發(fā)出報警信號。第三章 系統(tǒng)方案設計熱水鍋爐控制系統(tǒng)主要任務是保證熱水鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。采用PLC和IPC自動控制能對熱水鍋爐進行過程的自動控制、自動檢測等多項

32、功能。 熱水鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)，一般由以下幾部分組成，即由熱水鍋爐本體、一次儀表、上位工控機（IPC）、下位機（PLC）、手自動切換操作、變頻器等部分組成，各種熱工參量變送器將熱水鍋爐的進出口溫度、流量、排煙溫度等量轉(zhuǎn)換成電壓、電流等送入PLC的A/D模塊進行數(shù)據(jù)處理和上位機顯示。手動時由操作人員手動控制風機、給煤等啟停。自動時對IPC發(fā)出控制信號經(jīng)執(zhí)行部分進行自動操作。IPC對整個熱水鍋爐的運行進行監(jiān)測、報警、控制以保證熱水鍋爐正常、可靠地運行，除此以外為保證熱水鍋爐運行的安全，在進行PLC和IPC系統(tǒng)設計時，對熱水鍋爐出口水溫和排煙溫度、水溫等重要參數(shù)應設置常規(guī)儀表及報警裝置，

33、以保證鍋爐溫度和水溫有雙重甚至三重報警裝置，這是必不可少的，以免熱水鍋爐發(fā)生重大事故。 PLC和IPC自動控制系統(tǒng)由操作柜、CRT顯示器、打印機、鍵盤、報警裝置、低通濾波器及I/V轉(zhuǎn)換板、現(xiàn)場控制柜等組成，能完成對水泵、給煤、鼓風、引風等進行自動控制，使熱水鍋爐的溫度和水溫保持在規(guī)定的數(shù)值上，以保證熱水鍋爐的安全運行，平穩(wěn)操作，達到降低煤耗、提高供熱質(zhì)量的目的，同時對運行參數(shù)如水溫、溫度等有流程動態(tài)模擬圖、光柱模擬圖等多幅畫面并配有數(shù)字說明，還可對排煙溫度等進行越限報警，發(fā)出聲光信號，還可定時打印出十幾種運行參數(shù)的數(shù)據(jù)。以形成生產(chǎn)日志和班、日產(chǎn)耗統(tǒng)計報表、有定時打印、隨機打印等幾種方式。3.1

34、方案選擇根據(jù)設計的內(nèi)容和要求，有多種不同的熱水鍋爐供暖控制方案?，F(xiàn)階段使用較多的控制器件為：微處理器(單片機或DSP)和PLC以及專用變頻器。專用變頻器的主要生產(chǎn)廠商有三菱、安川、ABB和富士等公司。不同的控制裝置在控制的原理上基本是一樣的，主要有PID調(diào)節(jié)器、變頻/工頻自動切換等。為達到鍋爐燃燒工況良好保證設備運行安全，滿足用戶的共熱要求，要求要對風機轉(zhuǎn)速，循環(huán)水泵流量，給煤機等進行綜合調(diào)節(jié)，因此，我門設計PLC和IPC自動控制系統(tǒng)，保證鍋爐在良好的燃燒共況，安全可靠和節(jié)能降耗條件下運行。下面來分析和對比一下不同方案的優(yōu)缺點。并確定出整個設計的控制方案。根據(jù)設計的內(nèi)容和功能要求有對本系統(tǒng)設計

35、了以下兩種控制方案：方案一：鍋爐的風機，給煤機及循環(huán)水泵的自動運行，采用變頻器和智能化儀表和單動進行控制，可以實現(xiàn)，循環(huán)水泵流量，風機和給煤機轉(zhuǎn)速的綜合調(diào)節(jié)。而且由于風機、給煤機和循環(huán)水泵都配備較大流量的電機，在啟動運行過程中勢必造成沖擊和電能損耗，影響鍋爐燃燒工礦和水泵循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能運行。采用變頻技術(shù)后，將彌補設計的不足。達到經(jīng)濟運行的效果。同時對電機減小沖擊電流和機械磨損，延長電機的機械壽命。采用變頻控制于風檔，閥門類控制方式相比又減小了管道水溫損失，同時也達到節(jié)能效果，使維護工作量大大減小，鍋爐運行效益明顯提高。方案二：在控制系統(tǒng)中采用下位機PLC和上位工控機IPC，所有控制電機的接觸器

36、的動作，都是按照PLC的程序邏輯來完成的。為了保護PLC設備，PLC輸出端口并不是直接和交流接觸器連接，而是通過中間繼電器去控制電機的動作。在PLC輸出端口和交流接觸器之間引入中間繼電器，其目的是為了實現(xiàn)系統(tǒng)中的強電和弱電之間的隔離，保護系統(tǒng)，延長系統(tǒng)的使用壽命，增強系統(tǒng)工作的可靠性。采用一臺PLC負責正常的鍋爐控制以及鍋爐溫度控制。采用全自動工頻運行方式供暖，采用軟啟動器來啟動和保護電機，本系統(tǒng)采用保持出口水溫為近似恒溫的風機和給煤工頻運行方式。系統(tǒng)大部分時間都運行在工頻恒溫運行方式。所謂工頻運行方式，當然是全部電機都工作在工頻50Hz下，轉(zhuǎn)速恒定，且軟啟動器不發(fā)生作用，不存在恒溫時變頻調(diào)速

37、。沒有了變頻微調(diào)，該方式下的恒溫只是近似恒壓。該方式下，一體化溫度傳感器信號送PLC。為防止在風機和煤機停開一臺水溫不足而增開一臺水溫又超過造成的所謂切換振蕩，控制系統(tǒng)采用在線辨識水溫控制區(qū)間的控制方案，即只有越過控制區(qū)間，系統(tǒng)才能發(fā)生動作，風機和煤機才能進行切換上位工控機IPC完成熱水鍋爐的熱工參數(shù)和風機、給煤機運行狀態(tài)等顯示，并且顯示熱水鍋爐出口水溫、進口水溫、出口流量和排煙溫度的實時曲線、歷史曲線以及報表打印等功能。同時整個控制系統(tǒng)采用手動/自動切換和變頻運行/工頻時相互轉(zhuǎn)化工作模式。對以上兩種方案進行分析對比，加以論證得出最優(yōu)方案：第一種方案是智能化儀表加變頻運行的方式，這種方案的特點

38、是控制過程簡單、原理清晰，但是控制自動程度水平較低，各種熱工參數(shù)顯示缺乏直觀性。方案二結(jié)合了PLC的高可靠性和IPC完善的監(jiān)控功能以及變頻器良好的節(jié)能效果，與方案一相比具有以下明顯優(yōu)勢： 1直觀而集中的顯示鍋爐各運行參數(shù)。能快速計算出機組在正常運行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時顯示鍋爐運行的水位、水溫、爐膛負壓、煙氣含量、測點溫度、燃煤量等數(shù)十個運行參量的瞬時值、累計值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應位置上顯示出參數(shù)值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤； 2可以按需要隨時打印或定時打印，能對運行狀況進行準確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報漏報現(xiàn)象； 3在運行

39、中可以隨時方便的修改各種運行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)； 4減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報警器等），從而減少了投資也減少了故障率； 5提高鍋爐的熱效率。從已在運行的鍋爐來看，采用計算機控制后熱效率可比以前提高5-10%，據(jù)用戶統(tǒng)計，一臺20T的鍋爐，全年平均負荷70%，以平均熱效率提高5%計，全年節(jié)煤800噸，按每噸煤380元計算每年節(jié)約304000元； 6鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風機、引風機和水泵等大功率電動機，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風機大部分時間里是不會滿負荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費非常嚴重。通過對

40、風機水泵進行變頻控制可以平均節(jié)電達到30%-40%； 7鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)可構(gòu)成分級控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。這是企業(yè)現(xiàn)代化管理不可缺少的； 8作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。在采用PLC和IPC自動控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安全機制，可以設置多點聲光報警，和自動連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。 根據(jù)從多方面的分析對比，第二種方案比較適合本設計系統(tǒng)的內(nèi)容和功能要求，從節(jié)能、可靠性、經(jīng)濟等方面來考慮，第二種方案也是比較優(yōu)越的。所以本系統(tǒng)的控制方案確定為第二種方案。3.2系統(tǒng)原理與組成3.2.1

41、系統(tǒng)框圖設計本設計的PLC和IPC自動控制系統(tǒng)不僅是滿足用戶的供暖要求的，還帶有附加的手動和單動控制功能，所以系統(tǒng)在控制運行時分為兩種情況：一種情況是變頻器以及系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)投入手動運行，保證系統(tǒng)能夠正常供暖要求；另外一種情況是在變頻工作狀態(tài)下，系統(tǒng)能單獨啟停風機、給煤機和水泵。系統(tǒng)原理框圖3.1，整個系統(tǒng)由PLC、IPC和變頻器三大部分構(gòu)成。圖3.1 系統(tǒng)原理框圖3.2.2 系統(tǒng)原理分析根據(jù)圖3.1詳細分析一下整個系統(tǒng)的工作過程，工控機是對下位機實行實時監(jiān)控的上位機，它可以控制整個系統(tǒng)的工作情況，它的監(jiān)控界面由組態(tài)軟件組態(tài)實現(xiàn)。通過通信接口和PLC相連。PLC實現(xiàn)宏觀調(diào)控，而變頻器則執(zhí)行

42、微觀調(diào)控，兩者緊密結(jié)合，共同完成系統(tǒng)的變頻恒壓控制任務。采用電動機變頻調(diào)速裝置與可編程控制器（PLC）構(gòu)成控制系統(tǒng)。PLC負責按扭、模擬信號和其它開關(guān)量信號的輸入，以及發(fā)出信號去控制接觸器、變頻器等電氣組件，進而控制風機、給煤機和水泵的運轉(zhuǎn)及整個系統(tǒng)的正常運行。另外PLC還負責各種異常情況的處理。而變頻器則控制當前電機轉(zhuǎn)速，使轉(zhuǎn)速跟隨上位機IPC的變化而變化，進行優(yōu)化控制的風機、給煤機和水泵的調(diào)速運行。同時，該系統(tǒng)還實現(xiàn)以下功能： 1、用檢測元件和PLC及工控機，對鍋爐的出水溫度、回水溫度、排煙溫度、出水流量等熱工參量進行連續(xù)測量和顯示，并為自動調(diào)節(jié)和熱工保護提供檢測信號，同時可為企業(yè)經(jīng)濟核算

43、提供數(shù)據(jù)。 2、當熱水鍋爐運行參數(shù)超過規(guī)定值時，在工控機和主控柜上發(fā)出聲光報警信號，提醒值班人員注意并及時采取有效措施，以確保鍋爐正常工作，如出水溫度超高極限值時發(fā)出聲光報警，且聯(lián)鎖停爐。 3、聯(lián)鎖保護是為防止鍋爐在啟停過程中由于操作程序錯誤而造成事故，如鼓引機啟動順序聯(lián)鎖控制等。4、手動 /自動動模式本系統(tǒng)有/兩種工作模式。手動和自動模式下均可實現(xiàn)遠程/就地控制和參數(shù)設定，但手動模式下，需人工根據(jù)氣候、負荷的變化設定鼓風機、引風機、給煤電機等電機的轉(zhuǎn)速，相當于“開環(huán)控制”:聯(lián)動模式下，操作人員只需根鍋爐的出水溫度參數(shù)，系統(tǒng)自動地調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速，減少了人工干預。第四章 系統(tǒng)的硬件設計4.1 系

44、統(tǒng)硬件分析熱水鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)由硬件和軟件組成，硬件的設計能體現(xiàn)出整個控制系統(tǒng)的流程，知道在整個控制系統(tǒng)中所要完成的任務是什么。軟件則體現(xiàn)怎樣去控制所要控制的對象，怎樣把整個供暖系統(tǒng)的功能實現(xiàn)。硬件設計是軟件設計的基礎，軟件設計是硬件設計的功能集中的體現(xiàn)。在本章主要是硬件設計及器件選。經(jīng)過對系統(tǒng)的功能要求和性能指標，把整個熱水鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)的硬件設計分為兩個模塊來完成：（1）主電路圖設計；（2）系統(tǒng)控制圖設計。在第二章已經(jīng)把整個熱水鍋爐PLC和IPC自動控制系統(tǒng)的方案確定，根據(jù)已經(jīng)確定了的方案來設計相關(guān)的硬件圖。硬件設計之前，先來分析供電系統(tǒng)，由于熱水鍋爐PLC和

45、IPC自動控制系統(tǒng)的可靠性的前提是供電系統(tǒng)要可靠。在設計系統(tǒng)的硬件時要考慮到供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的設定直接影響到控制系統(tǒng)的可靠性，因此在設計硬件時是根據(jù)以下幾方面來設計：1、入電源電壓在一定的允許范圍內(nèi)變化；2、當輸入交流電斷電時，應不破壞控制器程序和數(shù)據(jù)；3、當控制系統(tǒng)不允許斷電的場合，要考慮供電電源的冗余；4、當外部設備電源斷電時，應不影響控制器的供電；5、要考慮電源系統(tǒng)的抗干擾措施；綜合以上幾方面的考慮，可以把供電線路設計如下：工業(yè)電源一般都是380V的三相電源，而我們用的PLC需要的電壓即有交流又有直流，交流電壓可以用照明電來供給，而直流電由我們另外設計的直流電源來供給。變頻器則是380

46、V的三相交流電源來供給，各電機用的也是380V的三相交流電。但各電機工作情況有工頻和變頻手動/自動切換之分，根據(jù)系統(tǒng)的運行要求由切換機構(gòu)來完成。在整個供電系統(tǒng)中我們采取了很多的保護措施，如：斷路器，熱繼電器等。4.2 控制原理圖設計與器件選型系統(tǒng)的控制原理圖的設計是本設計的重點，它是整個控制裝置的接線圖。具體的設計過程如下：4.2.1 主電路設計與選型 主電路圖就是電源、變頻器和水泵的連接圖。整個系統(tǒng)的控制核心是變頻調(diào)速。 通過變頻調(diào)速來控制各電機的轉(zhuǎn)速。主電路圖反映了現(xiàn)場設備的布置情況，接線原理以及相關(guān)的保護裝置，是系統(tǒng)硬件設計中必不可少的部分。從圖中可以體現(xiàn)出對電器接線圖的畫法標準，同時也

47、體現(xiàn)了變頻器的接線方式，系統(tǒng)的控制流程。在設計主電路圖時，不但要求接線合理，而且要求對用到的每個器件進行選型。4.2.11 主電路設計 設計中直接用380V的三相交流電作電源，通過斷路器和變頻器連接。經(jīng)過接觸器連上風機、給煤和水泵電機。各電機上都接有相關(guān)的保護，如：斷路器、接觸器、繼電器，這些保護都是多功能的，能夠?qū)崿F(xiàn)各種保護，滿足設計的要求。這部分的工作情況實際上是由PLC根據(jù)編寫的程序按一定的邏輯順序來控制風機、給煤和水泵電機的運行。其主電路如圖4.1所示。圖4.1 主電路圖4.2.1.2 主要元器件選型一、變頻器在本設計中的變頻器是PLC控制電機的一個執(zhí)行機構(gòu)，在控制系統(tǒng)中起到微觀調(diào)控的

48、作用，有了它就能大大的提高了整個系統(tǒng)的控制精度。如圖4.2所示：圖 4.2 變頻器 變頻器的功用是將頻率固定的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。在圖中，變頻器的輸入端（R.S.T）接至頻率固定的三相交流電源，輸出端（U.V.W）輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電，接至電動機。電動機旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速通常稱為同步轉(zhuǎn)速，由下式?jīng)Q定：式中 電流的頻率 旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)當頻率連續(xù)可調(diào)時，電動機的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又因為異步電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速低一些。所以，當連續(xù)變化時，電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也是可調(diào)的。由于磁極對數(shù)不同的異步電動機在相同頻率時的轉(zhuǎn)速是不同的，所以即使頻率的調(diào)節(jié)范圍相

49、同，轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)范圍也是各不相同的，今將磁極對數(shù)不同的異步電動機在兩倍頻率范圍內(nèi)調(diào)頻。選用變頻器意義旨在，使用變頻調(diào)速器去控制電動機。主要運行特點：實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速：電動機的啟動電流小，即實現(xiàn)軟啟動；方便地進行加減速控制；使鼠籠式異步電動機獲得高性能卻基本上不需對電機進行維護。主要用途：較大幅度地節(jié)約電能；使控制傳動系統(tǒng)自動化、高性能化提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)量改進產(chǎn)品質(zhì)量等。1、控制方式特點介紹U/F控制的特點一、簡單，能適合各種交流電動機。二、調(diào)速范圍1：10。三、不能進行轉(zhuǎn)矩控制。四、在急加減過程中，過電流抑制能力小。轉(zhuǎn)差頻率控制的特點一、速度控制范圍1：20。二、除用于車輛調(diào)速時可進行轉(zhuǎn)矩控

50、制外，一般情況不適合轉(zhuǎn)矩控制。三、控制比較簡單。四、急加減過程中電流抑制能力比U/F控制方式強。矢量控制的特點一、控制特性非常優(yōu)良，可與直流電機的電樞電流加勵磁電流調(diào)節(jié)相媲美。二、能適應要求響應的場合。三、調(diào)速范圍1：100。四、可進行轉(zhuǎn)矩控制。五、控制運算中，必須存貯和頻繁地使用電動機的參數(shù)。六、結(jié)構(gòu)較復雜。2、變頻器的選擇 隨著科學技術(shù)的的進步，大功率晶體管電子技術(shù)的迅速發(fā)展、大規(guī)模集成電路和微機技術(shù)的突飛猛進，交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展。變頻器用于異步電動機調(diào)速，其性能勝過以往任何一種交流調(diào)速方式，而且結(jié)構(gòu)簡單，因兒成為交流電動機調(diào)速的最新潮流。由于籠型異步電動機占電動機占電動機總數(shù)的

51、比列很大，故其調(diào)速方法和控制技術(shù)無疑將成為電動機控制的關(guān)鍵技術(shù)，而變頻器與籠型異步電動機的結(jié)合則是交流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最佳選擇，該系統(tǒng)具有顯著的節(jié)能效果，較高的控制精度及較寬的調(diào)速范圍，便于使用和維護以及易于實現(xiàn)自動控制及遠程控制等性能。變頻器的傳動特點：可以使標準電動機調(diào)速，電動機可以高速化和小型化?？梢赃B續(xù)調(diào)速，啟動電流小。最高速度不受電源影響?？梢哉{(diào)節(jié)加速的大小這四項優(yōu)點，用標準電動機就可以實現(xiàn)。可以使籠型異步電動機而無須維修一項，由于引入矢量控制變頻器傳動實現(xiàn)了快速響應和高精度控制，可以取代以前的直流電動機。變頻器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通以及居民生活領(lǐng)域都已普遍采用，并達到了不同的設計目的、

52、取得了相應的效應。主要效應表現(xiàn)在：節(jié)能、提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品性能、提高生產(chǎn)線的自動化和改善適用環(huán)境等方面。如果只是為了實現(xiàn)水泵、風機、空載時達到節(jié)能的目的就可以選用簡易變頻器；如果為了產(chǎn)品質(zhì)量要求動態(tài)響應快的系統(tǒng)，就要選用高性能的具有矢量控制功能的變頻器；如果使用環(huán)境中存在危險氣體的話還要選擇防暴變頻器。從整體上講，變頻器分低壓變頻器和高壓變頻器，低壓變頻器分為單相220V，三相380V，三相660V，三相1140V。高壓變頻器分為，3KV，6KV和10KV三種。如果采用公用直流母線逆變器，則要選擇直流電壓，其等級有24V，48V，110V，200V，500V，1000V等。對變頻器的選型要從

53、容量、輸出電壓、輸出頻率、保護構(gòu)造、U/F（電壓/頻率）模式、電網(wǎng)逆變器的切換、瞬停,再啟動等方面進行綜合考慮，進而選擇滿足要求的機種、機型。 容量選擇通常變頻器主要技術(shù)指標以適用電機功率，輸出容量，額定輸出電流表示。其中，額定輸出電流為變頻器可以連續(xù)輸出的最大交流電流有效值，不管用于何種用途，都不允許連續(xù)超過此值。在使用6極以上的電機或多臺電機并聯(lián)運轉(zhuǎn)時，如果僅用適用電機功率來選擇變頻器變得不確切時，可按6.4式,來決定變頻器的容量。式中變頻器的額定輸出電流，A電動機的額定電流，AK裕度修正系數(shù)，如果是小容量電動機時K取1，大容量電動1.1。n并聯(lián)運轉(zhuǎn)的電機總臺數(shù)。 變頻器輸出電壓與輸出頻率

54、選擇變頻器輸出電壓可按電機額定電壓選定。對于高壓電機，如3KV級的高壓電機配用變頻器時，可選用變壓器進行電壓匹配。變頻器的最高輸出頻率對于不同的機種有不同的值，最高頻率有50、60、120、200HZ毛坯甚至更高。變頻范圍在050HZ的變頻，一般調(diào)速范圍在0額定轉(zhuǎn)速之間，大容量通用變頻器均屬于此類。最高輸出頻率HZ以上的變頻器由于輸出電壓不變并為恒功率特性，要注意在高速區(qū)轉(zhuǎn)矩的減小。進行頻率選擇時，根據(jù)逆變器的使用目的來確定最高輸出頻率，選擇機種時，可將此作為一個選擇根據(jù)。其他因素1）選機時保護構(gòu)造的考慮變頻器內(nèi)部工作過程中發(fā)熱量高，在、中型容量變頻均為開放式構(gòu)造并有風扇強制冷卻，而小容量變頻

55、則多為封閉式結(jié)構(gòu)。如果工作環(huán)境不好甚而惡劣，如粉塵，油霧多的環(huán)境均應取有效的封閉措施。2）U/F（電壓/頻率）模式的利用U/F模式表示電壓與頻率協(xié)調(diào)控制的方式。控制U/F模式可使電機產(chǎn)生與負載轉(zhuǎn)矩相適應的轉(zhuǎn)矩，高效利用電動機。3）電網(wǎng)與變頻器之間的切換使用問題如果將正在工頻電網(wǎng)運行的電機切換到變頻器驅(qū)動，必須有一個中間過程，電機完全停止后再由變頻器驅(qū)動啟動。但是對于一些場合的設備，即使從電網(wǎng)切換出來，也難于很快完全停止，這就應選用具有這樣功能的機種當電機從電網(wǎng)切換下來以后，使電機首先與變頻器達到同步運行狀態(tài)，然后就由變頻器驅(qū)動了。具有這種功能的機種一般在內(nèi)部附加有具備上述功能的選用件。變頻器在

56、設計系統(tǒng)中的作用就是提高控制精度，達到節(jié)約能源的目的：又根據(jù)它所拖動的電機的功率和其他的一些性能指標。在本設計中選用富士公司生產(chǎn)的FR-540型號的產(chǎn)品，200V級 0.4-110kW (1.2 160kVA)400V級 0.4-300kW (1.4 510kVA)3、變頻調(diào)速變頻調(diào)速是將電網(wǎng)交流電經(jīng)過變頻器變?yōu)殡妷汉皖l率可調(diào)的交流電，然后供給電動機，使其可在變速的情況下運行。改變電動機定子頻率可以平滑地調(diào)節(jié)同步轉(zhuǎn)速，相應地也就改變轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，而轉(zhuǎn)差率可保持不變或很小。但對電動機來說，定子頻率改變后，其運行影響，如果電壓不變，頻率增加時，磁通減少，電動機轉(zhuǎn)矩下降，嚴重時會使電機堵轉(zhuǎn)；頻率減少時，磁通增加，會使磁路飽和，勵磁電流上升，導致鐵芯損失急劇增加而發(fā)熱，是不允許的。因此，在實用上，要求調(diào)頻的同時，改變定子電壓，保持磁通基本不變，既不使鐵芯發(fā)熱，又保持轉(zhuǎn)矩不變。實現(xiàn)調(diào)頻調(diào)壓的電路有兩種：交-直-交變頻器，交-交變頻器。 （1）交直交變頻器它是由三個環(huán)節(jié)組成：可控硅整流電路，其作用是將電壓，頻率一定的交流電路變成電壓可調(diào)的交流電；可控硅逆變電路，其作用是將整流電路輸出的直流電變換為頻率可調(diào)的交流電；濾波環(huán)節(jié)，它在整流電路和逆變電