浔之漫智控技术(上海)有限公司
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产品描述

品牌西门子

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用PLC及触摸屏实现群炉联控供热

中小型工业和民用锅炉,强烈地受控于国家能源和环保政策。多极化的用热格局,尤其是分散式的中小锅炉,改用一次能源中的清洁原料,即油、天然气,近年来发展异常迅猛。环保法规的实施加速了清洁能源的使用,以油、气为燃料的中小型锅炉,在本体结构趋同的情况下,其自控水平已成为衡量锅炉运行好坏的重要法码。
中小型燃油、气热水锅炉传统的控制方式为:用锅炉循环水出口温度来改变燃烧器的转火、启停。实际外循环管网的水温变化并不能实时反映内循环(锅炉本体和热交换器之间的循环)水温度变化情况,而是有一个非常大的换热延迟。这种间接控制还未考虑环境温度和管网散热损失对锅炉负荷的影响。

采用单台PLC及触摸屏,用主管网回水温度作为负荷调节温度,通过在北京总参某部四台2.8MW燃气锅炉联控两个采暖期的实际运行,以及信息产业部西安某所贰台5.6MW燃气锅炉的试运行,这种控制方式非常有效。

二、联控基本原理及方案设计

1、联控思想的形成

随着能源系统的分散化和多样化,中小型锅炉及锅炉房配置日益增多。小区、企事业单位的集中供热、工业生产等,大都将锅炉集中在一个区域,便于司炉和管理。在燃油(气)中小型锅炉控制领域,热水型锅炉较多用传统的控制方式。目前,集中在一起的锅炉,其控制系统都是独立的,即“单炉单柜"。在“单炉单柜"控制系统中,锅炉的运行工况仅由该台锅炉出口参数的设定值控制。由于热水锅炉采用的是内外两个循环系统,用锅炉的出水温度作为参照来调节外管网负荷明显滞后,即当负载一定时,外管网的温度升高或降低某一温度值时,内循环需要较长的时间来响应这一变化,造成负荷的跟随性差和能源浪费。因此,可以用外循环的回水温度来控制内循环负荷;同时,还注意到,这类系统的内循环是并联于内循环母管上的,当某台或几台锅炉不用时,未投入使用的锅炉相当于散热器。为使各台锅炉投运的频度相近,减少设备运行损耗和燃烧器启停次数,对多台锅炉的联控很有必要。
如何将独立的锅炉运行模式协调起来,既方便操作运行,又能很好地调整单台锅炉的出力,节省投资和运行管理费用,这就是锅炉联控的初步设想。

2、联控功能描述

(1) 每次从冷态启动时要求每台锅炉同时以较大负荷开始运行,使管网快速升温;

(2) 当系统运行基本稳定后,检测回水温度,若回水温度达到设定回水温度值,进行逻辑判断,停止先运行的那一台锅炉;

(3) 经过一段时间的稳定后,若回水温度继续升高时,经逻辑运算再停一台,依此,直至使回水温度稳定在某一设定范围内;

(4) 当系统的回水温度下降到设定的转火温度时,必须马上增加运行锅炉台数或增大已运行锅炉的负荷。若此时多台锅炉已运行但还没有使每台锅炉达到较大负荷,则先启动的那台锅炉应先增大负荷,依此类推;

(5) 每次增加一台锅炉运行,都要经过一段时间的平衡,待增加的锅炉内的炉水参与循环后,才进行回水温度的测控,根据回水温度实时情况,决定是否还要增加锅炉的运行负荷或台数;

(6) 运行原则要求当只需要一台锅炉运行时,尽量只用一台,使单台锅炉的设备利用率达到或接近100%,减少锅炉设备的运行损耗;

(7) 每台锅炉的运行燃烧状态要根据该台锅炉的出水温度的高、低,自动调节该燃烧器的起停;

(8) 在系统的出水管道上装设有液体流量开关,只有检测到循环水在流动后,才允许该台锅炉系统中的燃烧器起动,确保系统安全、可靠运行;

(9) 每台锅炉均单独设置有炉水超压、炉内缺水、气体泄漏、燃气低气压、出水超温等保护功能;

(10) 每台燃烧器控制起动回路,均设置有短路、超载、缺相等保护功能,保障燃烧器安全运行;

(11) 系统还可对外循环回路的温度、环境温度、卫生热水系统温度及管网压力进行测控,在触摸屏屏设置显示相应状态,采用主、辅菜单调用方式进行屏幕信息切换;

(12) 运行原则是,冬夏季节性使用、主用及增补、分时段运行等功能,由屏上功能开关实现选择;

(13) 每台锅炉主要运行状态及参数动态显示在屏幕的功能状态画面上;

(14) 每台锅炉均设置能独立手动运行的功能;

(15) 任何一台锅炉出现故障时,不影响其它锅炉联控运行。

3、控制系统选型

PLC和触模屏是目前中小型工业及民用锅炉较多使用的控制设备。本系统选用OMRON公司CQM1H系列小型PLC控制器,它采用积木式拼装,易于扩展,预置通信模块可实现本机与上位机间的通信。选用富士公司的UG320-SC4C真彩触摸屏作为人机对话界面,通过PLC的RS232串口与触摸屏通讯。该触摸屏对比度强,有各种标准接口,其动画制作简单,采样形式多样。为了采集故障、漏气、低气压、缺水等数字量信号,并驱动现场执行机构动作,这类信号进出PLC进行了强弱电的转换

不同的环境温度,对应着不同的采暖温度。通过触摸屏选定供暖曲线后,PLC将自动调整外循环的回水温度。例如:选用2.0曲线,室外温度每降低1度,供水温度要提高2.0度。如果设定温暖天气关闭点为22℃,而且室外温度为-1℃,则供水温度为68℃。

2、输入输出及外围执行机构控制原理设计

四台锅炉本体的测点,如:进出口水温、集汽罐温度、排烟温度、管道流动开关、炉水压力变送器、水位探头等一次仪表测控点,有的不能直接进出PLC或者不能直接驱动执行机构,必须经过中间继电器转换。

3、触摸屏程序设计

触摸屏是人机对话界面,本系统设计了八大功能模块,即手控运行方式、联控运行方式、动态测点显示、事件历史记录、常见故障处理、操作说明、口令修改、使用与帮助。采用FUJI高分辨率的彩色液晶触摸屏,屏上设置汉化的菜单、按钮、指示灯及功能开关;画面之间采用翻屏形式进行选择切换;运行界面以动画形式显示,图文并茂(如图2);设有开机密钥和主要参数设置权限(如图3),以及紧急求助画面,方便了用户操作、使用与维护

、PLC软件设计

PLC实时监测各测点的温度、压力和输入量,经逻辑运算后,由输出模块控制每台锅炉及炉前泵的启停、负荷比例开大或关小以及报警等。程序设置思想是:先初始化PLC及触摸屏,检测每台锅炉的输入信号是否正常,再设置锅炉的运行参数,通过可修改时间的定时器TIM0和上升沿触发指令DIFU(13)、功能指令等等,依回水温度、采暖曲线来实现对四台锅炉的联控。OMRON公司的PLC可同时支持梯形图和助记符编程。采用助记符编程的部分程序

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通过保护功能,用户可有效地保护他们的专有技术免遭未经的和更改。

  通讯SIMATIC S7-300 的 CPU 支持下列通讯:

  通讯:用于通过总线(AS-Interface、PROFIBUS DP 或 PROFINET)的 I/O

  模块(映像交换)循环寻址。从循环执行层调用通讯。

  数据通讯:用于自动化间或多个自动化与HMI之间的数据交换。可以周期性地

  执行数据通讯,或由用户程序通序块的事件驱动程序调用进行数据通讯

  STEP 7 用户界面使用方便,可用于对通讯功能进行组态,使组态更加容易。数据通讯

  SIMATIC S7-300 配备不同的数据通讯机制:使用全局数据通讯通过 MPI 在网络连

  接的 CPU 之间进行的数据包循环交换。与具有通讯功能的其他设备进行的事件驱动通

  讯。可通过 MPI、PROFIBUS 或 PROFINET 进行网络连接。全局数据通过使用“全

  局数据通讯"服务,联网的 CPU 可以循环相互交换数据(zui多 8 GD 数据包,每个

  包含 22 字节/循环)。通过这种,一个 CPU 访问可另一个 CPU 的数据、位存储

  器或映像。只能通过 MPI 进行全局数据交换。使用 STEP 7 中的 GD 表进行组态。

 通讯功能

  可以使用集成在中的功能块建立与 S7/C7 合作伙伴的通讯服务。

  这些服务是:

  通过 MPI 进行 S7 基本通讯。

  通过 MPI、C 总线、PROFIBUS 和 PROFINET/工业以太网的 S7 通讯。

  S7-300 可以用于:

  作为,通过 MPI、C 总线和 PROFIBUS 通讯

  作为或客户端,通过集成的 PROFINET 接口通讯

  可以使用加载的功能块建立与 S5 对等和非西门子设备的通讯服务。

  这些服务是:

  通过PROFIBUS和工业以太网进行S5兼容通讯。

  通过PROFIBUS和工业以太网与第三方进行通讯。

  与全局数据相比,必须建立通讯功能的通讯链路




http://www.absygs.com

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