温度传感器来采集锅炉水温信号毕业论文

摘要 ： 本文 主要采用温度传感器来采集锅炉水温信号，用水位传感器来采集锅炉水位信号，用变频器来控制循环泵的转速，并把这些信号通过模数转换送给与 部设定的参数进行比较，以判断是否需要进行相应的操 作 ，从而实现 自动控制的目的。 关键词： 可编程控制器（ 传感器，变频器，自动控制，报警 to of w- to of of c- of of in to LC to up 言： 20 世纪 60 年代，供暖锅炉控制的过程主要是继电器控制系统，但继电器控制存在着很多的缺陷。 而且目前应用的锅炉供暖循环和补水系统中 ,大都存在着能耗大、稳定性不高、操作劳动强度大的问题 ,造成了极大的资源浪费 。 针对这一系列问题 ,采用 制的变频调速系统对其进行改造 ,对循环泵、补水泵进行自动控制 ,稳定性得到很大提高 ,节能效果显著 ， 并且循环泵电机实现软启动 ,补水泵电机实现软启、软停 ,减少了对电器和机械的冲击 ,延长了其使用寿命 ,有效地减少了维护量 。 供暖锅炉的控制有着十分重 要的作用 ， 它 有通用性强、 安装简单、维修 方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。 1 系统设计方案 本系统的主要组成部分有 :温度和水位控制部分功能 ,循环控制部分 , 故障报警部分。组成框图如图 1所示 。 循环泵部分 ,循环系统有 2 台 75 环泵 ,互为备用 ，根据锅炉的出回水温加热模块 温度检测模块 水位检测模块 加水模块 显示模块 循环模块 图 1 系统框图 P L C 2 度的差来控制循环泵的转速。 补水部分 ,补水系统有 2 台 7. 5 互为备用 ,根据水位传感器检测到的水位确定 ,这样控制精度高并且使系统更安全、可靠。 温度控制部分 ,当室外温度低于设定的值 时，需要开气引风机和加快循环泵的转速，否则不需要；当水温在设定范围内，自动运行。当水温不在设定范围内，需要开引风机和加煤。 2 系统硬件部分配置 整个供暖控制系统由可编程序控制器 ( 、变频器 1 台、传感器 9 台（室外温度 、 出水温度、 回 水温度、锅炉水温、下下限水位、下限水位、上限水位 、上上限水位、锅炉压力）、 2 台循环电机和 2 台补水电机、引风机、送煤机等设备组成 。 配置 本系统采用了松下公司的 列 于它的模块化设计为适应具体的应用提供了极大的灵活性，便于扩展功能，有效的提 高了系统的经济性。 主要功能有： 快速的中央处理运算能力，极丰富的编程指令集，操作便捷，易于掌握。 强大的通讯能力，丰富的扩展模块，系统设计与调试周期短。 频器配置 在本系统中选用 司的 频器。 频器具有很宽的功率范围（ 3000以满足本设计的要求 75 良的速度控制和转矩控制，并具有完整的保护功能以及灵活的编程能力 1。 其重要特性如下： 无与伦比的电机速度及转矩控制，电机辨识运行及速度自我微调功能。 内置 制器，降低了您的投资成本。 00 在几毫秒内测出电机的实际转速和状态，所以在任何状态下都能立即起动，无起动延时。 零转速下，不需速度反馈就能提供电机满转矩。 00 够提供可控且平稳的最大起动转矩。可达到 200%的额定转矩。 不需特殊硬件的磁通制动模式可以提供最大的制动力矩。 在磁通优化模式下，电机磁通自动适应于不同的负载以提高效率同时降低电机的噪音，变频器和电机的总效率可提高 1% 动调节阀配置 电动调节阀选用西门子的 电动调解阀的额定冲程 20法兰二通阀 用于开路或闭路中的低压热水，生活热水，高压热水，热油，饱 和或过热蒸汽，介质温度： 1口径： 动阀配置 手动调解阀采用上海良工品牌的铸钢涡轮蝶阀。 感器配置 在系统中用到了温度传感器、水位传感器、压力传感器。 采用 它是一种稳定性和线性都比较好的铂丝热阻传感器 ,可以工作在 6500C 的范围。 用光敏三极管检测水位用高亮二极 管与光敏三极管 3合检测水位 2。它无污染且检测准确。 列压力变送器，采用先进的钛 /硅 生具有压力范围广、耐磨损、抗冲击及耐腐蚀等突出特点，弥补了其他变送器的不足。能在严寒地区及高温地区长期工作。 电器 由于 4以要用一个配电器，是 2204 3 系统的具体设计与实现 本系统的主要功能有 : 检测部分 功能 、控制部分功能、故障报警功能。系统原理框图如图 2 所示 。 出水温度 回水温度 可编程控制器 环变频器 1 循环泵 2 循环泵 保护、报警 补水系统 1 补水泵 2 补水泵 水温 水位下限 下下限和上上限 水位上限 图 2 原理框图 4 度 控制部分 本系统中，采用供暖温度自动调节功 ， 即根据室外温度变化，能自动调节给定温度。这可以用一个室外的传感器，来采集并把它送到 与设定的温度相比，看是否需要供暖和是否需要开气引风机和送煤。当室外温度低于某一值时，就需要开始供暖，否则就不需要了。在负载一定时，该部分用一个温度传感器来测量水温，并把这个温度之送入 行计算。把所得的值与给定温度通过 引风机和加煤、是否需要加大电磁阀的阀门、是否需要加快循环泵的转速。 水控制部分 用高亮二极管与光敏三极管 3透明悬浮物随水位而上下移动 ，其以安装在最下面的高亮二极管和三极管为例，来说明其检测水位的原理。 实现方法如图 4 所示。 当水位未到达安装位置时 ，高亮二极管发出的光就能透过玻璃管和水到达光敏三极管，此时光敏三极管就会导通；当水位到达安装位置时，不透明悬浮物就会挡住高亮二极管发出的光，此时光敏三极管不导通。 用此方法来检测水位，当水位到达下限值 ，自动开启补水泵 1；当水位值到达上限值时，自动关闭补水泵 1；当水位到达下下限值，系统报警；当水位值到达上限值时，系统报警。报警系统开启，补水泵 2 开 图 3 水位检测实现方法图 始工作。当补水泵 1 出现故障时即该停止补水时没有停止，该补水时没有补水。两台补水泵都故障时整个系统断电，系统停止工作。 由于在现实生活中，存在从供暖管中放水的现象，所以要设定一个补水部分，以保证管内的水量已定。水位控制部分的控制框图如图 4 所示。 环泵部分 循环泵部分的子程序部分当出水温度和回水温度在规定范围之内，开启循环泵 1，有变频器控制循环泵的转速，使锅炉内水循环达到供暖。当循环泵 1 出现故障时，用备用的循环泵 2。循环泵 1 出现故障即是出水温度与回水温度的差值非常大即设定的最大温差时，循环泵故障报警，改用循环泵 2 来替代循环泵 1 工作。被替代的泵在循环顺序中可以自动跳过 ,顺沿循环。 循环框图如图 5 所示 4。 补水泵 1 有故障吗？ 水位下限水位吗？ 开启补水泵 1 进行补水 水位检测 Y N N 补水泵 2 工作 Y 开始 返回 检测水位为上限水位吗？ 补水泵 1 停止补水 Y N 检测水位为上限水位吗？ 补水泵 2 停止补水 Y N 图 4 补水控制框图 故障报警 图 5 循环控制流程 图 循 环 泵 有 故障 吗？ 温差为设定值吗？ 开启循环泵 1 温度检测 Y N N 循环泵 2 工作 Y 开始 返回 6 动 / 自动切换 部分 对原系统的控制电路进行改造时 ,保留原系统的手动控制功能 ,以备变频调速系统出故障时使用 自动选择的万能转换开关。 系统在启动时，不能用自动控制，所以设置一个手动控制功能。当采用手动控制时，电动调节阀处于全开状态， 再起控制作用而相当于一个接口。入汽流量有手动控制阀门来控制。设定值、 当开关置于自动位置时系统的启动控制权在 置于手动位置时 ,利用原系统进行手动控制。 警与保 护 补水失灵报警，再补水过程中，当水位到达下下限水位时，系统认为没有补水，开启报警系统，开启补水泵。当水位到达上上限水位时，系统认为没有关闭补水泵，开启报警系统，关闭补水泵。 循环泵故障报警，开启循环泵后，一定时间内出水温度和回水温读的差值很大，认为此循环泵故障报警，开启另一台循环泵。 当然，对于以上报警都设定为声、光报警。 5 系统软件的实现 在 主程序中含 10 个子程序 ,大致可以分为 4 大部分 :初始化部分、循环泵部分，补水泵部分，温度控制 部分 和故障报警部分 。其 程序流程如图 6所示 。 ,压力传感器选用电阻远传压力表 ;温度传感器选用 得的温度电压信号 5 A/D 模块 . 接线图 如图 8所示 。 图 7 线图 始化子程序部分 这一部分包括状态初始化子程序和 始化子程序 . 状态初始化子程序 8 主要在 个扫描周期开始时对系统参数及状态进行设置 ;而 水温度和出水温度、室外温度的模拟量 5。 循环泵子程序 部分 ， 循环泵控制梯形图如 8所示。 图 8 循环泵控制梯形图 补水泵子程序 ， 补水部分梯形图如 9所示 。 图 9 补水部分梯形图 温度控制部分 ，当室外温度低于设定的值时，需要开启引风机和加快循环泵的转速，否则就不需要；当温度传感器检测到水温的值在设定范围内，自动运行。当检测到的水温的值不在设定范围内，需要开引风机和加煤，使水加热。从而保持室温的恒定。温度控制部分梯形图如图 10所示。 图 10 温度控制部分梯形图 故障报警子程序 ，补水部分报警梯形图如图 11所示。 图 11 补水部分报警梯形图 6 结束语 本文利用 善的功能与 温度传感器、光敏三极管、压力传感器、变频器等相结合，有效而可靠地实现了对供暖锅炉的自动控制。实践表明 干扰能力好，寿命长，可靠性高，非常适合工业控制系统及类似的生产线， 大有推广应用的价值。 谢辞 本系统从开始设计到完成，可以说走了一条并不平坦的道路，但是总算走完了全程。在本系统开发过程中，要特别感谢指导老师刘法治老师在设计时耐心的指导并在系统整体设计方面给予的很多宝贵的意见和建议。另外也要感谢同组成员以及那些帮助过我的老师和同学，在此我也表示衷心的感谢。 参考文献 1 袁希光等 M1986 2 王永平，陈建华 7 200高性能电热锅炉控制系统 J2002， 7（ 3） 3 张承慧 J，山东大学博士论文， 2001 4 段文泽等 . 泵站调速节能的自适应控制 J. 电气传动， 1990,20（ 3） :385 郁汉琪，陆宝春等 . 基于专家 节的变频调速恒压供水系统的研究 J1998,20（ 6）： 416 刘国 荣，阳宪惠等 . 模