20T燃气蒸汽锅炉PLC连续给水控制方案

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业20T燃气蒸汽锅炉PLC控制系统方案北京泰普瑞得一、方案设计说明：1.1、主要控制对象和设备控制一台20T蒸汽锅炉，包括：a)一体式燃气燃烧器2台(燃烧机程控盒及风机强电驱动内置于控制柜内)，B)给补泵1台，功率30KW/台。c)单冲量连续给水。（变频）由上述设备组成的给水及蒸汽负荷调节输出系统。1.2.控制系统组成及其特点该控制系统是根据燃气、燃油蒸汽锅炉操作规程及控制要求设计的，具有对燃气、燃油蒸汽锅炉进行全自动智能控制及故障保护等功能。主要控制对象为燃烧器、风机、給水泵、循环泵。系统采用SIEMENS公司10吋彩色显示触摸屏作为显示和操作平台，以SIEMENS226PLC作为信息处理和中央控制单元；同时预留了标准的通讯接口，可与中央机房连网实现楼宇自控及远程监控，需要时可实现多台机组联网。控制模块采用世界著名工业控制品牌器件，同时嵌入本公司精心设计的工业控制软件和控制外围的工艺结构。该系统软件不仅实现了燃气热水锅炉的手/自动控制、工况监控、历史数据记录、实时趋势等一般的监控要求，还增加了本公司针对近几年锅炉事故进行仔细分析和研究的成果，具备了丰富的故障检测、故障报警、故障处理等功能，最大限度的保证了锅炉安全可靠的运行。同时，本公司对控制柜进行了专业的造型设计、数控制造、使得控制柜内部结构和外部造型更符合工业现场要求和人体工程学，使得锅炉控制更加完美根据燃气热水锅炉的运行特点，锅炉控制系统控制采用小型分布式控制系统，由触摸屏、锅炉现场控制柜（包含PLC、及二次仪表）、一次仪表等组成。一次仪表采集的现场信号送入PLC的信号模块，由现场控制柜（PLC）经智能逻辑运算后驱动燃烧、给水及相关设备；系统一方面接收一次仪表上传的现场信号进行数据显示及报表和记录生成，另一方面，根据数据分析结果对系统进行管理，实时监控锅炉系统运行以保证整个锅炉控制系统绝对安全可靠。1、触摸屏：I／O数据处理、回路控制和顺序控制、完成面向过程的全部监测。包括温度、压力、流量、水位的显示，各种阀门的开/关、各种电机的起、停等顺序控制，相关设备运行状态的监控及连锁保护等。具有RS232／RS485通讯接口。2、现场控制柜：现场数据采集及简单处理、现场执行机构驱动,具有RS232／RS485通讯接口。2.1硬件：控制柜采用SIEMENSsmart1000彩色触摸屏。现场控制柜使用SIEMENSS7-200PLC具有输入输出光电隔离、停电保护、自诊断等功能，所以抗干扰能力强，能置于环境恶劣的工业现场中，故障率低。3.3.软件技术：主控单元的回路控制功能包括各类控制算法，功能模块包含用户所需各种功能模块。锅炉控制系统由若干个子系统组成，这些系统协调运行；并具有前馈特征，使锅炉能灵敏、安全、快速与稳定的运行。3.4.它的主要特点有：采用西门子公司的工业PLC模块S7-200作为核心控制器；显示采用SIEMENS10寸中文彩色触摸屏，全中文图文菜单操作界面，多窗口画面系统工况显示；故障自动识别、直观指示与处理；数据分析、历史运行数据查询方便；具有标准的RS232/485接口，采用MODEBUS485协议，可以实现与楼宇自控或DCS的连接，实现多台锅炉的群控功能。二、锅炉系统控制示意原理图2、1锅炉系统控制原理图一次仪表输入信号一次仪表输入信号锅炉压力高(DI)信号（AI)4--20MA蒸汽压力（AI）：4-20MA;备用备用锅炉压力低信号（AI)锅炉压力高(DI)信号（AI)4--20MA蒸汽压力（AI）：4-20MA;备用备用锅炉压力低信号（AI)4--20MA备用排烟温度信号(AI):4-20MA;备用;信信号反馈燃烧负荷状态西门子CPU-224XP燃烧负荷状态西门子CPU-224XPRS232运行状态运行状态燃气压力异常燃气压力异常RS-485RS-485燃烧故障信号燃烧故障信号燃烧小负荷控制燃烧器启停控制补水泵控制燃烧器电源燃烧大负荷控制燃烧小负荷控制燃烧器启停控制补水泵控制燃烧器电源燃烧大负荷控制 输出控制信号输出控制信号2、2控制器硬件组成2、2、1核心控制器在本项目中，我方采用德国西门子公司S7-200系列中的CPU-224XP作为核心控制器。CPU-224XP具有以下特点：模块化小型类PLC系统，能满足中等性能要求的应用；CPU带一个RS232/485通讯口；各种功能模块（AI/AO/DI/DO）可以非常好地满足和适应自动控制任务；由于简单实用的分散式结构，使得应用十分灵活；方便用户和简易的无风扇设计；当控制任务增加时，可自由扩展；由于大范围的集成功能使得它功能非常强劲；2、2、2热电阻变送器选用的铠装式热电阻变送器，WR系列工业用热电阻作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中0-500℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。输出信号为4-20MA信号。三、控制柜示意图、机箱尺寸高1050mm*宽600mm*厚350mm控制功能简述⑴故障切换功能：一台给水泵发生故障时，自动切换至另一台泵，当两台泵都发生故障时报警停炉保护。⑵采用压力变送检测锅炉蒸汽压力，设定值在控制器上设定⑶炉膛吹扫程序（控制燃烧器实现）⑷自动点火程序（控制燃烧器实现）⑹菜单加密功能：进行参数设置、查看故障记录、手动操作燃烧器等时需相关权限人员输入相应密码方可操作。⑺具有自动、软手动切换功能⑻具有RS232或RS485通讯接口，可实现与上位机或楼宇自动化系统通讯（增加功能）2)锅炉调节功能⑴锅炉负荷的自动、手动调节⑵燃气与风机的自动调节⑶水位控制：a、锅炉报警水位检测及锅炉给水泵控制采用三支水位电极检测锅炉水位，分别为：水位极限低报警。低水位报警及超高水位报警电极b、采用连续给水：连续采集锅炉水位，并转换成相应电流信号输给单冲量给水调节仪，由调节仪按设定值控制电动调节阀连续给水，水位PID控制如下图所示：3)状态与参数显示功能⑴蒸汽压力数码连续显示⑵锅炉水位状态显示及水位连续光柱显示 ⑶排烟温度显示⑷燃烧器故障显示⑸水泵状态动态显示⑹燃烧器状态动态显示五、安全保护1）熄火保护程序2）自动火焰探测、保护程序3）电机过载、短路保护4）紧急停炉功能5）锅炉超压停炉、联锁保护6）极低水位停炉和联锁保护7）排烟温度超高保护8）锅炉超温保护9）温度传感器故障保护10）故障显示报警、故障停炉自锁、人工复位功能六、与外部系统的接口（可增）在工厂自动化系统(FA)、楼宇自动化系统(BA)、集散控制系统(DCS)等现代智能化信息和控制系统中均要求实现多种形式的数字和模拟控制点的集成控制，多种设备和系统的联动控制，各系统采集数据的综合分析和决策，语音、数据、图像和视频信号集成通信，组织和建立区域内自动化、智能化所需要的各种数据库。通过计算机的管理，使系统能够根据不同来源的数据作出最合理的综合反应。如果锅炉控制系统不具备与其他信息和控制系统的接口，就会使锅炉系统成为区域中的“信息孤岛”，严重制约用户自动信息集成及综合自动化的实现。为此，我们的锅炉控制系统提供了丰富的符合国际标准的各种类型的对外通信线路和接口。6.1EIARS-232C通信接口RS-232C是美国电子工业协会（EIA）制定的全双工串行通信接口的电气标准。该标准定义了数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）间按位串行传输的接口信息，合理安排了接口的电气信号和机械要求，在世界范围内得到了广泛的应用。在个人电脑（PC）中作为标准配置，每一台都安装了符合RS232C规范的串行通信接口（COM1和COM2）。因此锅炉控制系统通过RS232C可以十分方便地和PC机进行连接，而不需要进行任何信号转换和中继。由于RS232C采用单端驱动和非差分接收电路，因而传输距离按标准规定仅为50英尺。我公司通过在大量现场实践中积累的丰富经验，控制系统具有优秀的电路和软件设计，可以使传输距离达到100米左右，在上位计算机安装在锅炉房控制室或附近时基本可以满足通信传输距离的需要。6.2EIARS-485串行总线接口随着分布式控制系统的发展，在自动化领域迫切需要一种能适合远距离数字通信的总线接口。为此美国电子工业协会（EIA）在RS-232C、RS-422基础上制定了支持多节点、远距离和接收高灵敏度的RS-485总线标准。与RS-232C标准不同，RS485标准采用了平衡驱动器和差分接收电路，抗共模干能力大大增强，传输距离增加到1200米。另外RS-232C接口只允许连接1个收发器，只具有进行点对点（P2P）通信的单站连接能力；而RS-485在总线上允许连接多达128个收发器（无中继时为32个收发器），具有多点通信的多站连接能力,这样就可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。现在许多流行的现场总线—Fieldbus（如PROFIBUS、MODBUS）其物理层都是RS485总线。6.3开关量控制系统也可以使用无源触点作为与其他控制系统的接口。这样不必开发专门的通信协议，在信息传输量较小或与非计算机系统相连时十分方便，也有利于用户控制采购和维护成本。此时控制系统的输入为无源开关信号（触点），控制系统在该触点上施加的电压为14VAC，工作电流小于1mA，对触点的工作寿命没有任何影响。控制系统的输出也是无源开关信号（触点），触点容量为220VAC，10A。例如，在需要远程控制锅炉的启停时，可以在远端的控制室里安装一个启动按钮和一个停止按钮（按钮不需要带锁定功能）。用户按下启动按钮时，控制系统启动锅炉；用户按下停止按钮时，控制系统关闭锅炉。用户在远端和炉前控制柜都可以操作，互不干扰。通过控制系统提供的“运行”和“报警”输出触点，可以在远端的控制室里安装一个运行指示灯和一个报警指示灯。把输出触点串联在指示灯回路中，当锅炉进入运行状态时，运行触点闭合，指示灯亮；当锅炉出现报警状态时报警触点闭合，指示灯亮。这样在远端的控制室里也可以方便地观察到锅炉的实际运行工况。电控柜控制清单7.1.控制柜清单序号名称型号单位数量器件说明1人机界面10"彩色触摸屏只1西门子2主控制模块CPU224只1西门子3模拟量采集模块EM-231只3西门子4无线通讯模块与上位机通讯台1国产5断路器DZ47-3P只1正泰6控制回路保险RT28N-32X只1正泰7开关电源SN-100-24V只1台湾明纬10排烟温度一体化温度变送器只1浙江余姚12控制软件套1仁泰13风机强电星角启动套1正泰15中间继电器、端子、导线、等辅料正泰15讲台式控制柜1050*600*350国产16价格：25500元采用7寸屏幕可下调4500说明：燃烧器程控器，检漏都置于控制柜中。7.2连续给水配置表序号测点名称器件名称型号数量品牌1超压保护压力控制器KP51只国产2水位控制水位电极4只国产3水位报警水位测量筒1只国产4水位测量单冲量水位调节仪XMA56UOVP80*160竖式1台香港上润差压变送器WIDEPLUS-DP3E22B155-5-0Pa(含三阀组)1个香港上润双室平衡容器双侧法兰1只香港上润变频器AC1台ABB5控制柜变频柜700*600*4001只国产6价格：38500元八、供电电源及使用条件