201*年度供熱站鍋爐系統(tǒng)工作情況匯報(bào)

201*-201*年度供熱站鍋爐系統(tǒng)檢修工作匯報(bào)

201*-201*年度供熱站鍋爐系統(tǒng)檢修工作匯報(bào)

根據(jù)我們從灞橋大唐供熱公司了解到的信息，201*年冬天供暖期間的市政蒸汽供應(yīng)仍還會(huì)處于緊張狀態(tài)，現(xiàn)有西京醫(yī)院供熱管線不會(huì)增加蒸汽容量，同時(shí)市政蒸汽壓力無(wú)法達(dá)到我們的要求。所以醫(yī)院供熱站的鍋爐在今年冬季供暖期間還要投運(yùn)。

目前供熱站的兩臺(tái)20t鍋爐是分別于1996年、1997年安裝投入運(yùn)行的，上煤系統(tǒng)、出渣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)運(yùn)行中故障不斷，嚴(yán)重影響鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，6月28日在清理鍋爐爐膛灰時(shí)，發(fā)現(xiàn)2#鍋爐前墻及頂棚的耐火磚已經(jīng)脫落、開(kāi)孔，漏出鋼架和外鋼板。停爐期間我們?nèi)�力配合鍋爐廠家對(duì)2#鍋爐進(jìn)行大修，現(xiàn)已將鍋爐系統(tǒng)中鍋爐本體及其它部分系統(tǒng)恢復(fù)正常，基本能夠保證今冬供暖期間鍋爐的運(yùn)行。但是，有些系統(tǒng)只能僅僅保證運(yùn)行，其安全性及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式無(wú)法保證。

截止至9月20日我們已完成和未完成的改造任務(wù)主要有以下內(nèi)容：序號(hào)檢修項(xiàng)目檢修項(xiàng)目描述1、1#、2#鍋爐前、后拱檢查、維修；2、1#、2#鍋爐爐排減速箱檢修保養(yǎng)；3、1#、2#鍋爐省煤器、空氣預(yù)熱器清灰疏通；4、安全閥更新、蒸汽流量計(jì)校驗(yàn)；5、1#鍋爐爐排大修，2#鍋爐爐排保養(yǎng)；1、1#2#鍋爐引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)檢修、保養(yǎng)，更換連軸器；2、除塵器麻石塔內(nèi)外檢修，立管、盤管已完成10月30日前完成已完成已完成已完成10月10日前完成已完成已完成完成情況備注11#、2#鍋爐本體檢修已完成2鼓引風(fēng)系統(tǒng)全部更新；3、除塵器麻石塔內(nèi)壁水泥鉤縫；4、更換2#除塵器環(huán)形布水管。1、水庫(kù)清洗；2、軟水箱清理；3給水系統(tǒng)3、鍋爐房給水泵及鍋爐給水泵、除氧泵檢修、保養(yǎng)；4、蒸汽泵檢修、保養(yǎng)；1北京奧天奇科技發(fā)展有限公司西京項(xiàng)目部

201*-201*年度供熱站鍋爐系統(tǒng)檢修工作匯報(bào)

1、振動(dòng)給料機(jī)更新；2、多斗給料機(jī)：更換料斗60個(gè)，換下滾輪一套，鏈條60米，連環(huán)100個(gè)；3、提升機(jī)護(hù)板更新；4、六樓溜煤槽外板更新；5、變速機(jī)檢修、保養(yǎng)。1、鍋爐房出渣吊車檢修齒輪箱及主副繩、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大修；2、灰渣泵橡膠輪、軸承、單向閥、閥門及管道、管件等全部更新；3、1、2鍋爐除渣機(jī)（馬丁出渣機(jī)）大＃＃1.給料不到位，要人工送料，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能滿足高峰10月30日前完成期鍋爐用煤需求，直接影響鍋爐供汽。2.料斗穿孔、滾輪、鏈條、連環(huán)磨損打滑，無(wú)法正常運(yùn)行。已完成4上煤系統(tǒng)已完成1、吊車齒輪箱及主副繩、已完成10月15日前完成10月15日前完成已完成已向醫(yī)院匯報(bào)未更換已更換元件、信號(hào)線老化、部分儀表已經(jīng)失靈，配件型號(hào)市場(chǎng)上已經(jīng)沒(méi)有，建議整體更新。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)磨損嚴(yán)重，工作中打滑，故障頻繁，需更換。2、灰渣循環(huán)管計(jì)劃改成明管敷設(shè)，便于日常檢修。5出渣系統(tǒng)修，更新外殼/底板；4、沖渣管、落灰管更新；5、灰渣循環(huán)管更新/改造；6、鍋爐溜渣斗澆注水泥。1、鍋爐控制系統(tǒng)改造/更新。6控制系統(tǒng)2、2#爐蒸汽流量傳感器需要更換。3、2#爐攝像頭顯示器更換。1、供暖系統(tǒng)循環(huán)水泵、補(bǔ)水泵檢修；2、波紋管換熱器檢查、修理；7供暖系統(tǒng)3、供熱站管道保溫；4、供激波換熱器循環(huán)泵出口管道改造，與波紋換熱器循環(huán)泵互為備用。ZL40鏟車服役近20年，現(xiàn)已經(jīng)基本報(bào)廢，10月30日前完成891011裝載機(jī)無(wú)法正常工作。已完成，正在烘爐（15天）正在安裝、調(diào)試建議做報(bào)廢處理，正在與醫(yī)院協(xié)商。2#爐墻大修水處理系統(tǒng)東井泵2#鍋爐前墻、頂棚大修、前后拱、隔煙墻。200QJ32-78/6+YQS（1）200-11KW深井泵更換醫(yī)院外包大修07年安裝的全新系統(tǒng)下一階段到11月15日前，我們的工作重點(diǎn)將主要圍繞出渣系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)、供暖系統(tǒng)展開(kāi)，全力保障供暖期間全院醫(yī)療、生產(chǎn)用汽的需要。

北京奧天奇科技發(fā)展有限公司西京醫(yī)院項(xiàng)目部201*-9-24

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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第I頁(yè)共II頁(yè)

目錄

引言.......................................................................................................................11緒論.................................................................................................................2

1.1課題研究目的及意義.........................................................................................................21.2燃油鍋爐的簡(jiǎn)述..................................................................................................................21.2.1燃油鍋爐系統(tǒng)工藝..........................................................................................................21.2.2燃油鍋爐基本組成部分..................................................................................................31.2.3鍋爐的工作過(guò)程..............................................................................................................31.3鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展........................................................................................................41.4本文的主要研究?jī)?nèi)容.........................................................................................................5

2系統(tǒng)方案的論證、選擇及設(shè)計(jì)思路.............................................................6

2.1方案論證.............................................................................................................................62.1.1方案1................................................................................................................................62.1.2方案2................................................................................................................................62.1.3方案3................................................................................................................................72.2方案選擇..............................................................................................................................72.3程序的設(shè)計(jì)思路..................................................................................................................7

3可編程控制器.................................................................................................9

3.1可編程控制器的分類.........................................................................................................93.2可編程序控制器的組成及各部分的作用.........................................................................93.3PLC的工作過(guò)程及特點(diǎn)....................................................................................................113.4FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器....................................................................................................12

4設(shè)計(jì)燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng).......................................................................14

4.1鍋爐的電氣控制系統(tǒng)的介紹..........................................................................................144.1.1鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù).....................................................................................................144.1.2程序控制.........................................................................................................................144.1.3鍋爐保護(hù)裝置.................................................................................................................154.2鍋爐主要電氣設(shè)備的計(jì)算及選擇...................................................................................154.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇................................................................................................................174.2.2熱繼電器的選擇............................................................................................................174.2.3接觸器的選擇.................................................................................................................184.2.4斷路器............................................................................................................................184.2.5電纜線的選擇................................................................................................................194.2.6三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法........................................................................................214.3水位控制系統(tǒng)及壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)...........................................................................234.3.1燃油鍋爐水位控制系統(tǒng).................................................................................................桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第II頁(yè)共II頁(yè)

4.3.2燃油鍋爐壓力控制系統(tǒng).................................................................................................254.4電源欠壓、過(guò)壓及電機(jī)的過(guò)流保護(hù)的設(shè)計(jì)...................................................................314.4.1電壓變送器.....................................................................................................................314.4.2電流變送器及電流互感器.............................................................................................314.4.3欠壓、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的實(shí)現(xiàn).....................................................................................32

5系統(tǒng)的安裝與調(diào)試.......................................................................................35

5.1系統(tǒng)模擬樣機(jī)的安裝.......................................................................................................355.2模擬樣機(jī)的調(diào)試...............................................................................................................355.3程序的調(diào)試........................................................................................................................35

6結(jié)論...............................................................................................................37謝辭.................................................................................................................38參考文獻(xiàn).............................................................................................................39附錄1..............................................................................................................40附錄2..............................................................................................................41附錄3..............................................................................................................42附錄4..............................................................................................................桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第1頁(yè)共57頁(yè)

引言

鍋爐的工作過(guò)程是根據(jù)負(fù)荷的要求，生產(chǎn)具有一定壓力和溫度的蒸氣。為確保鍋爐正常運(yùn)行和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，必須安裝相關(guān)的儀表，用于記錄各種參數(shù)，如壓力、水位等，給自動(dòng)化控制提供依據(jù)。早期鍋爐多采用繼電器控制，硬接點(diǎn)較多，容易氧化，造成接觸不良，使控制失靈。隨著計(jì)算機(jī)和控制理論的發(fā)展，鍋爐控制技術(shù)在國(guó)外發(fā)展越來(lái)越快。據(jù)有關(guān)資料介紹，目前，國(guó)外新興的工業(yè)鍋爐上都安裝有五個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng):燃燒控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)、給水控制系統(tǒng)，蒸汽溫度控制系統(tǒng)、空氣預(yù)熱器冷端溫度控制系統(tǒng)。上世紀(jì)七十年代前，鍋爐控制只注重安全性和可靠性，到1927年由于世界能源危機(jī)的出現(xiàn)和能源價(jià)格的直線上升，各國(guó)都把節(jié)約能源和開(kāi)辟能源作為基本國(guó)策。在我國(guó)的能源消耗中，煤占70%，油占30%。我國(guó)設(shè)計(jì)鍋爐的熱效率大多在70%一80%之間，鍋爐的熱效率降低。由于燃油的霧化不好或配風(fēng)不合理，使鍋爐的熱效率降低。因而，在原油價(jià)格不斷上漲的今天，對(duì)于工業(yè)鍋爐的控制，就是要提高鍋爐的熱效率，使鍋爐在最佳工況下運(yùn)行己成為人們矚目的課題。而可編程序控制器是一種替代繼電器控制系統(tǒng)的新型工業(yè)自動(dòng)化控制裝置，具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高、操作簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)電氣控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。本文介紹利用PLC編程功能實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油鍋爐自動(dòng)化控制的方法。

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第2頁(yè)共57頁(yè)

1緒論

1.1課題研究目的及意義

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和人民生活水平的不斷提高下，能源消費(fèi)日益增大，環(huán)境污染日益嚴(yán)重;在人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷增強(qiáng)以及對(duì)改善環(huán)境的呼聲中，促使政府加大力度以強(qiáng)制性政策來(lái)引導(dǎo)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)向潔凈和節(jié)能型能源轉(zhuǎn)變。由于各個(gè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件的不同，能源的利用程度等也是有差別的。由于控制不當(dāng)，有的甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的大氣污染，為了減少大氣污染和節(jié)約能源，燃油鍋爐正在逐步取代燃煤鍋爐供電、供熱，如高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等現(xiàn)在基本上都已回收利用。鑒于燃油鍋爐所用燃料的快速爆發(fā)性及負(fù)荷的多變性，燃油爐應(yīng)采用自動(dòng)控制。燃油鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)主要是維持鍋爐的水位、溫度、壓力等物理參數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)，并能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而使鍋爐安全可靠經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。本課題的主要目的就是開(kāi)發(fā)一套安全可靠、性能優(yōu)越的燃油鍋爐的控制系統(tǒng)，采用PLC作為整個(gè)系統(tǒng)的邏輯控制單元�？删幊绦蚩刂破鱌LC是目前最常用的控制裝置，其最大的特點(diǎn)就是可靠性高、功能強(qiáng)大，它的高可靠性的設(shè)計(jì)非常適合在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下應(yīng)用。它不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯順序控制，而且還能完成少量模擬量的過(guò)程控制。此外，PLC編程簡(jiǎn)單，使用方便，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試的時(shí)間短。

1.2燃油鍋爐的簡(jiǎn)述

燃油鍋爐是指燃料使用燃油的鍋爐,包括柴油,廢油等油料的鍋爐。其中使用的燃油是一種液體燃料，它的沸點(diǎn)總是低于著火點(diǎn)，所以燃油的燃燒總是在氣態(tài)下進(jìn)行的。燃油經(jīng)霧化后的油粒噴進(jìn)爐膛以后，被爐內(nèi)高溫?zé)煔馑�加熱，進(jìn)行氣化，氣化后的油氣和周圍空氣中的氧相遇，形成火焰。1.2.1燃油鍋爐系統(tǒng)工藝

燃油鍋爐工藝流程圖見(jiàn)下圖所示：

圖1-1燃油鍋爐工藝流程圖

由上圖可知，燃料和熱空氣按一定比例送入燃燒室燃燒，生成的熱量傳遞給蒸汽發(fā)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第3頁(yè)共57頁(yè)

生系統(tǒng)，產(chǎn)生飽和蒸汽D5。然后經(jīng)過(guò)熱器，形成一定汽溫的過(guò)熱蒸汽，匯集至蒸汽母管。壓力為Pm的過(guò)熱蒸汽，經(jīng)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給生產(chǎn)負(fù)荷設(shè)備用。與此同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣，除將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽外，還經(jīng)省煤器預(yù)熱鍋爐給水和空氣預(yù)熱器預(yù)熱空氣，最后經(jīng)引風(fēng)機(jī)送往煙囪，排入大氣。1.2.2燃油鍋爐基本組成部分

燃油鍋爐主要由下列幾部分構(gòu)成：

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，在管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)作為連接沸水管之用并逐漸汽化，產(chǎn)生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。下鍋筒同時(shí)儲(chǔ)存水和水垢。

爐子:是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備，由供油系統(tǒng)和油槍組成。過(guò)熱器:是將氣鍋產(chǎn)生的飽和蒸汽繼續(xù)加熱為過(guò)熱蒸汽的換熱器。省煤器:是利用煙氣余熱加熱鍋爐給水，以降低排出煙氣溫度的換熱器�？諝忸A(yù)熱器:是繼續(xù)利用離開(kāi)省煤器后的煙氣余熱，加熱燃料燃燒所需要的空氣換熱器。

為保證鍋爐的正常工作，鍋爐還必須有一些輔助設(shè)備，包括以下幾部分:引風(fēng)設(shè)備:包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。送風(fēng)設(shè)備:由送風(fēng)機(jī)和風(fēng)道組成，用它來(lái)供應(yīng)燃料燃燒所需要的空氣。

給水設(shè)備:由給水泵和給水管路所組成。給水泵系用來(lái)克服給水管路與省煤器的阻力與省鍋筒的壓力，把給水送入鍋筒。

水處理設(shè)備:其作用為降低給水硬度和清除水中雜質(zhì)，以防止在鍋爐受熱面上結(jié)水垢和腐蝕，從而提高鍋爐經(jīng)濟(jì)性和安全性。

燃料供給設(shè)備:包括供油管路和油槍等。

鍋爐生產(chǎn)中所需要的溫度、壓力、流量、液位等檢測(cè)儀表及各種自動(dòng)控制裝置。1.2.3鍋爐的工作過(guò)程

鍋爐最基本的組成是氣鍋和爐子兩部分。燃料在爐子里進(jìn)行燃燒，將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫的燃料產(chǎn)物熱氣通過(guò)氣鍋受熱面將熱量傳遞給氣鍋內(nèi)溫度較低的水，水被加熱進(jìn)而沸騰氣化，生成蒸汽，蒸汽通過(guò)蒸汽母管輸送給用戶。所以鍋爐的工作概括起來(lái)應(yīng)包括三個(gè)同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程:燃料的燃燒過(guò)程，煙氣向水的傳熱過(guò)程和水的汽化過(guò)程。先簡(jiǎn)要敘述如下:

(1)燃料的燃燒過(guò)程

燃油鍋爐的燃燒過(guò)程，具有一定溫度和壓力的燃料油通過(guò)油嘴噴入爐膛被霧化成細(xì)小的油滴，然后吸收爐內(nèi)熱量，表面逐漸氣化成油氣，與進(jìn)入爐膛內(nèi)的空氣混合，形成可燃混合物。然后對(duì)燃料進(jìn)行預(yù)熱后點(diǎn)火使其燃燒。要使燃料量，空氣量和復(fù)合蒸汽量有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這就要根據(jù)所需要的負(fù)荷蒸汽量，來(lái)控制燃料量和送風(fēng)量，同時(shí)還要通過(guò)引風(fēng)設(shè)備控制爐膛負(fù)壓。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第4頁(yè)共57頁(yè)

(2)煙氣向水的傳熱過(guò)程

由于燃料的燃燒放熱，爐內(nèi)溫度很高。在爐膛的四周高溫?zé)煔馀c水冷壁進(jìn)行強(qiáng)烈的輻射換熱，將熱量傳遞給管內(nèi)工質(zhì)，管內(nèi)工質(zhì)經(jīng)過(guò)對(duì)流方式進(jìn)行換熱，然后煙氣受引風(fēng)機(jī)、煙囪的引力而向爐膛的上方流動(dòng)，經(jīng)過(guò)蒸汽過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器最后以經(jīng)濟(jì)的低煙溫排出鍋爐。

(3)水的汽化過(guò)程

水的汽化過(guò)程就是蒸汽的產(chǎn)生過(guò)程，主要包括水循環(huán)和汽水分離過(guò)程。經(jīng)過(guò)處理的水經(jīng)過(guò)泵加壓，先經(jīng)過(guò)省煤器而得到預(yù)熱，然后進(jìn)入汽鍋。鍋爐工作時(shí)，汽鍋中的工作介質(zhì)是處于飽和狀態(tài)下的汽水混合物。容重大的工質(zhì)往下流入下鍋筒，容重小的工質(zhì)則向上流入上鍋筒，蒸汽產(chǎn)生的過(guò)程是借助于上鍋筒內(nèi)裝設(shè)的汽水分離設(shè)備，以及在鍋筒本身空間中的重力分離作用，使汽水混合物得以分離。1.3鍋爐自動(dòng)控制的發(fā)展

鍋爐控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程與其它事物一樣，也經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由手動(dòng)到自動(dòng)的過(guò)程。60年代，鍋爐的控制還只是實(shí)行人工操作，鍋爐的燃燒完全是憑司爐工人的經(jīng)驗(yàn)，幾乎談不到自動(dòng)控制。而鍋爐設(shè)備采用手動(dòng)操作，則有如下缺點(diǎn)。

(1)蒸汽負(fù)荷小波動(dòng)時(shí)，燃料量不隨負(fù)荷變化，造成蒸汽不穩(wěn)定，增加了燃料消耗。(2)手動(dòng)誤差大;風(fēng)、燃料配比控制不能自調(diào)，熱效率低。到了70-80年代，逐步出現(xiàn)了由常規(guī)檢測(cè)儀表和調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的模擬控制系統(tǒng)，它具有可靠性高，成本低，易于操作和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在大、中、小工業(yè)企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，解決了不少自動(dòng)化方面的問(wèn)題。

用常規(guī)儀表控制，也有一定的局限性，主要表現(xiàn)在:

(1)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律。如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、人工智能控制等。

(2)用常規(guī)儀表難于實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測(cè)且操作管理水平低。(3)改變控制方案比較困難。(4)一次性投資大，成本高。

到了90年代，隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在工業(yè)鍋爐的自動(dòng)測(cè)試和控制方面的技術(shù)也日趨成熟。利用微機(jī)代替常規(guī)儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)鍋爐的控制己越來(lái)越多地被生產(chǎn)廠家采用。鍋爐采用微機(jī)控制不僅可實(shí)現(xiàn)鍋爐運(yùn)行的自動(dòng)調(diào)節(jié)，鍋爐運(yùn)行的安全性也大為提高。同時(shí)可以大大減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作環(huán)境，而且可以使鍋爐熱效率最佳，節(jié)約燃料4%-5%。鍋爐采用微機(jī)控制系統(tǒng)一般有如下特點(diǎn):

(1)計(jì)算機(jī)具有分時(shí)操作能力，可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多控。

(2)計(jì)算機(jī)的邏輯判斷能力和存貯能力使它能夠根據(jù)工況變化，做出正確判斷，選擇最合理最有利的控制方案。

(3)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種的控制算法。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第5頁(yè)共57頁(yè)

(4)高速性，高精度性。

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，人類進(jìn)入了一個(gè)以知識(shí)經(jīng)濟(jì)為特征的信息時(shí)代，檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)一起構(gòu)成現(xiàn)代信息的三大基礎(chǔ)。21世紀(jì)第一個(gè)10年的熱點(diǎn)必將是傳感、執(zhí)行與檢測(cè)。鍋爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為傳感、執(zhí)行與檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用方面也必將跨入數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化時(shí)代。而且，對(duì)于大規(guī)模鍋爐群控，檢測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的結(jié)合在一起，形成鍋爐控制系統(tǒng)的集成化管理、網(wǎng)絡(luò)化控制，這將是鍋爐控制系統(tǒng)發(fā)展的又一個(gè)里程碑。而在鍋爐控制理論方面，也有許多優(yōu)秀的控制理論相繼出現(xiàn)。最為典型的是PID控制，即比例、積分和微分控制。后來(lái)，模糊控制理論得到長(zhǎng)足發(fā)展，目前己經(jīng)很好地應(yīng)用在鍋爐控制系統(tǒng)上。工業(yè)組態(tài)軟件的應(yīng)用使軟件功能性增強(qiáng)，內(nèi)容豐富，具有良好的人機(jī)界面，更加方便了操作人員。1.4本文的主要研究?jī)?nèi)容

本系統(tǒng)在進(jìn)行實(shí)際調(diào)研和廣泛收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)燃油鍋爐電氣系統(tǒng)，主要電機(jī)采用Y-D起動(dòng)控制，并且設(shè)計(jì)了電機(jī)過(guò)流保護(hù)：運(yùn)行中當(dāng)電機(jī)電流大于額定電流的1.05倍時(shí)產(chǎn)生過(guò)流跳閘,同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。論文中對(duì)燃油鍋爐電氣系統(tǒng)主回路進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算，分析并選擇電動(dòng)機(jī)、斷路器、交流接觸器、繼電器、互感器、電纜線等主要電器的功率、型號(hào)、等級(jí)等具體數(shù)據(jù)，并進(jìn)行布線、安裝、調(diào)試。設(shè)計(jì)短路保護(hù)、燃油鍋爐壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)、水位自動(dòng)控制系統(tǒng)，當(dāng)水位到達(dá)低水位時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警，危險(xiǎn)水位整個(gè)鍋爐停機(jī)。設(shè)計(jì)電源電壓欠壓保護(hù)及過(guò)壓保護(hù)：當(dāng)電源電壓小于額定電壓的0.75倍時(shí)，電氣控制系統(tǒng)產(chǎn)生欠壓保護(hù)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；當(dāng)電源電壓大于額定電壓的1.15倍時(shí)，電氣控制系統(tǒng)產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。整個(gè)電氣控制系統(tǒng)采用PLC來(lái)控制，在畢設(shè)過(guò)程中編制了燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng)程序清單并且制作了燃油鍋爐電氣系統(tǒng)模擬樣機(jī)。

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2系統(tǒng)方案的論證、選擇及設(shè)計(jì)思路

2.1方案論證2.1.1方案1

采用可編程控制器控制。可編程序控制器簡(jiǎn)稱PLC,是采用微電腦技術(shù)制造的通用自動(dòng)控制設(shè)備。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和完善，PLC的編程概念和控制思想已為廣大的自動(dòng)化行業(yè)人員所熟悉，可以說(shuō)在目前它已成為任何其他工業(yè)控制器都無(wú)法與之相提并論的巨大知識(shí)資源。PLC主要具有邏輯運(yùn)行的功能，可以代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制、具有定時(shí)控制功能、計(jì)數(shù)控制功能、步進(jìn)控制功能、A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能（對(duì)模擬量控制）、數(shù)據(jù)處理功能、通信、聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。PLC具有一下優(yōu)點(diǎn)：

1高可靠性�！�

2編程簡(jiǎn)單，使用方便�！�

3可采用梯形圖編程方式，與實(shí)際繼電器控制電路非常接近，一般電氣工作者很容○易接受。

4能在惡劣的工業(yè)環(huán)境工作�！�

5擴(kuò)充方便，組合靈活�！�

PLC是控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)晶,但是對(duì)于熟悉機(jī)電控制技術(shù)的工程人員來(lái)說(shuō),在使用PLC時(shí)沒(méi)有必要完全了解計(jì)算機(jī)的深層次投術(shù)問(wèn)題,只需要把PLC看作機(jī)電控制技術(shù)人員熟悉的繼電器、計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的集合即可,所以PLC的實(shí)際使用簡(jiǎn)單方便,適應(yīng)普通的機(jī)電控制技術(shù)人員。

PLC的主要功能:

PLC的主要功能有:①條件控制,PLC具有邏輯運(yùn)算功能,它設(shè)置了“與”(AND)、“或”(OR)、“非”(NOT)等邏輯運(yùn)算指令,能處理繼電器接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)以及并串聯(lián)等各種連接;②限時(shí)控制,PLC具有定時(shí)控制功能,它可以提供若干個(gè)定時(shí)器,并設(shè)置了定時(shí)指令,調(diào)用修改靈活方便;③計(jì)數(shù)控制,PLC具有計(jì)數(shù)控制功能,它可以提供若干個(gè)計(jì)數(shù)器,設(shè)置了計(jì)數(shù)指令,計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以在運(yùn)行時(shí)讀出,也可以在運(yùn)行時(shí)修改;④步進(jìn)控制,PLC具有步進(jìn)控制功能,可以在一道工序完成后,再進(jìn)行下一步工序,并且設(shè)置了移位寄存器;⑤“模數(shù)”和“數(shù)模”轉(zhuǎn)換功能,有些PLC具有“模數(shù)”(A/D)和“數(shù)�！�(D/A)轉(zhuǎn)換功能,能完成對(duì)模擬量的控制和調(diào)節(jié);⑥通信和聯(lián)網(wǎng):有些PLC采用了通信技術(shù),可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的I/0控制,即PLC之間同位鏈接或由一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái)PLC可以構(gòu)成“集中管理,分散控制”的分布式控制網(wǎng)絡(luò)。2.1.2方案2

采用繼電器控制。繼電器控制邏輯自20世紀(jì)20年代問(wèn)世以來(lái),一直是機(jī)電順序控制的主流,由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,價(jià)格低廉,所以使用范圍甚廣。其缺點(diǎn)是動(dòng)作速度慢,可靠性差,采用微電腦技術(shù)的PLC的出現(xiàn),使得繼電器控制邏輯更加遜色,PLC與

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繼電器控制系統(tǒng)的比較如下：1控制方式：

繼電器的控制是采用硬件接線實(shí)現(xiàn)的，是利用繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)及延時(shí)繼電器的滯后動(dòng)作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。

PLC采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，稱軟接線。2控制速度

繼電器控制邏輯是依觸點(diǎn)的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級(jí)，機(jī)械觸點(diǎn)有抖動(dòng)現(xiàn)象。

PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，速度快，微秒級(jí)，嚴(yán)格同步，無(wú)抖動(dòng)。

3延時(shí)控制

繼電器控制系統(tǒng)是時(shí)間繼電器的滯后動(dòng)作實(shí)現(xiàn)延時(shí)控制，而時(shí)間繼電器定時(shí)精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整時(shí)間困難。

PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時(shí)器，時(shí)鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時(shí)間方便，不受環(huán)境影響。2.1.3方案3

采用單片機(jī)控制。PLC適合工業(yè)場(chǎng)合，單片機(jī)更多的適應(yīng)民用場(chǎng)合，因其可靠性、穩(wěn)定性較PLC有一定差距，但是綜合成本低，適合大批量使用，而PLC不行，PLC更多適用于較大的工程或者需要非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)場(chǎng)合。PLC是一個(gè)帶有CPU、存儲(chǔ)器、I/O、系統(tǒng)軟件和支持系統(tǒng)的專用面向過(guò)程控制的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)是一個(gè)帶CPU、內(nèi)存的裸計(jì)算機(jī)。PLC系統(tǒng)復(fù)雜，價(jià)格高，但只要編寫簡(jiǎn)單的用戶程序就可以直接在工業(yè)上應(yīng)用。單片機(jī)功能靈活，但開(kāi)發(fā)應(yīng)用都要從底層做起，功能由開(kāi)發(fā)者水平?jīng)Q定，應(yīng)用也不只是在過(guò)程控制。2.2方案選擇

通過(guò)將PLC控制與繼電器、單片機(jī)等控制進(jìn)行區(qū)別比較,可以看出,PLC是一種更適合用于工業(yè)自動(dòng)化控制的微電腦,它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,抗干擾能力強(qiáng),環(huán)境適應(yīng)范圍廣,控制可靠性高,易于學(xué)習(xí)和掌握,控制邏輯修改容易,調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn),正好符合鍋爐控制需要安全可靠、性能優(yōu)越的要求，因此在本次畢設(shè)中用它來(lái)完成對(duì)燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2.3程序的設(shè)計(jì)思路

PLC的編程語(yǔ)言有梯形圖語(yǔ)言；助記符語(yǔ)言；流程圖（SFC）語(yǔ)言。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路是先弄清楚鍋爐的工作過(guò)程，然后按照鍋爐工作要求畫出整個(gè)系統(tǒng)的大概流程示意圖，最后再使用梯形圖語(yǔ)言編程序。系統(tǒng)流程見(jiàn)圖2-1，詳細(xì)程序梯形圖見(jiàn)附錄3。

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開(kāi)始總電路接通燃油預(yù)熱引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)點(diǎn)火噴油N壓力正常？伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)YY水位偏低？水泵電機(jī)1啟動(dòng)NY水位偏高？排水NY水泵電機(jī)1壞？水泵電機(jī)2啟動(dòng)N水位危險(xiǎn)？Y停機(jī)結(jié)束

圖2-1系統(tǒng)流程圖桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第9頁(yè)共57頁(yè)

3可編程控制器

3.1可編程控制器的分類

目前，在中國(guó)市場(chǎng)最具競(jìng)爭(zhēng)力的PLC有西門子和三菱公司。三菱公司的產(chǎn)品有：

Q系列、QnA系類、AnS系列、A系列，此四種系列為模塊式大型PLC，最大容量為8K點(diǎn)；FX系列為小型PLC，單元式，單機(jī)最大容量為256點(diǎn)。

西門子公司產(chǎn)品有：

S7-200為微型PLC，單機(jī)最大容量為256點(diǎn)；S7-300為小到中型PLC單機(jī)最大容量為11K點(diǎn)；S7-400為大到超大型PLC，單機(jī)可組態(tài)點(diǎn)數(shù)過(guò)萬(wàn)點(diǎn)。

根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求以及學(xué)校提供的可試驗(yàn)條件，選擇使用三菱FX2N系列PLC。3.2可編程序控制器的組成及各部分的作用

1.PLC的基本組成

PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，只不過(guò)它比一般的計(jì)算機(jī)具有更強(qiáng)的與工業(yè)過(guò)程想連接的接口和更直接的適應(yīng)于控制要求的編程語(yǔ)言，故PLC與計(jì)算機(jī)的組成十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、電源等。如圖3-1所示。

輸入接口編可編程控制器程編程器器單板機(jī)電源接口擴(kuò)展輸出存儲(chǔ)器及接口接口后備電池

圖3-1PLC結(jié)構(gòu)圖

PLC的輸入/輸出示意圖如圖3-2所示：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第10頁(yè)共57頁(yè)

圖3-2輸入輸出示意圖

2.PLC各組成部分的作用

(1)中央處理器CPU

與一般的計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC進(jìn)行工作，起主要任務(wù)有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲(chǔ)；用掃描的方式通過(guò)I/O部件接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中；診斷PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等；PLC進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)后，從存儲(chǔ)器逐條讀取用戶指令，經(jīng)過(guò)命令解釋后按指令規(guī)定的任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出映像存儲(chǔ)器的內(nèi)容，再經(jīng)過(guò)輸出部件實(shí)現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。

(2)存儲(chǔ)器

PLC的存儲(chǔ)器包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器兩部分。

系統(tǒng)存儲(chǔ)器用來(lái)存放由PLC生產(chǎn)廠商編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的智能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了PLC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分，第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主管控制PLC的運(yùn)行，使整個(gè)PLC按部就班的工作；第二部分為用戶指令解釋程序，通過(guò)用戶指令解釋程序，將PLC的編程語(yǔ)言變?yōu)闄C(jī)器語(yǔ)言指令，再有CPU執(zhí)行這些指令；第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用，它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序。

(3)輸入/輸出接口

它是PLC與外界連接的接口。輸入接口用來(lái)接收和采集兩種類型的輸入信號(hào)，一類是由按鈕、選擇開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、繼電器觸頭、接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)、數(shù)字撥碼開(kāi)關(guān)等的開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)；另一類是由電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來(lái)模擬量輸入信號(hào)。輸出接口用來(lái)連接被控對(duì)象中各種執(zhí)行元件。

(4)電源

小型整體式可編程序控制器內(nèi)部有一個(gè)開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓電源。此電源一方面可為CPU板、桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第11頁(yè)共57頁(yè)

I/O板及擴(kuò)展單元提供工作電源；另一方面可為外部輸入元件提供電源。

(5)外部設(shè)備

編程器:它的作用是為用戶進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視;盒式磁帶機(jī):用以記錄程序或信息。打印機(jī):用以打印程序或制表;EPROM寫入器:用以將程序?qū)懭氲接脩鬍PROM中;高分辨率大屏幕彩色圖形監(jiān)控系統(tǒng):用以顯示或監(jiān)視有關(guān)部分的運(yùn)行狀況。3.3PLC的工作過(guò)程及特點(diǎn)1.PLC的工作過(guò)程

PLC的工作過(guò)程是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。CPU從第一條指令開(kāi)始，順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開(kāi)始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。

PLC的工作過(guò)程可分為三部分：

第一部分是上電處理。機(jī)器上電后對(duì)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查，停電保持范圍設(shè)定及其他初始化處理等。

第二部分是掃描過(guò)程。PLC上電處理完成以后進(jìn)入掃描過(guò)程。先完成輸入處理，其次完成與其他外設(shè)的通信處理，再次進(jìn)行時(shí)鐘、特殊寄存器更新。當(dāng)CPU處于STOP方式時(shí)，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診檢查。當(dāng)CPU處于RUN方式時(shí)，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。

第三部分是出錯(cuò)處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動(dòng)作是否正常，如CPU、電池電壓、程序存儲(chǔ)器、I/O、通信等是否異�；虺鲥e(cuò)，如檢查出異常時(shí)，CPU面板上的LED及異常繼電器會(huì)接通，在特殊寄存器中會(huì)存入出錯(cuò)代碼，當(dāng)出現(xiàn)致命錯(cuò)誤時(shí)，CPU被強(qiáng)制為STOP方式，所有的掃描停止。

當(dāng)PLC處于正常工作時(shí)，它將不斷重復(fù)的掃描工作過(guò)程，如果我們對(duì)遠(yuǎn)程I/O特殊模塊和其他通信服務(wù)暫不考慮，這樣掃描過(guò)程就只剩下了“輸入采樣”，“程序執(zhí)行”、“輸出刷新”三部分。

(1)輸入采樣階段PLC在輸入采樣階段，首先掃描所有輸入端子，并將各輸入狀態(tài)存入內(nèi)存中各對(duì)應(yīng)的輸入映像寄存器中。此時(shí)，輸入映像寄存器被刷新。接著，進(jìn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行階段或輸出階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無(wú)論輸入信號(hào)如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段，才重新寫入輸入端的新內(nèi)容。

(2)程序執(zhí)行階段根據(jù)PLC梯形圖程序掃描原則，PLC按先左后右，先上后下的步序語(yǔ)句逐句掃描。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來(lái)決定程序的跳轉(zhuǎn)地址。當(dāng)指令中涉及到輸入、輸出狀態(tài)時(shí)，PLC就從輸入映像寄存器中“讀入”上一階段采入的對(duì)應(yīng)輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器“讀入”對(duì)應(yīng)元件映像寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。然后，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果再存入元件映像寄存器中。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第12頁(yè)共57頁(yè)

(3)輸出刷新階段在所有指令執(zhí)行完畢后，輸出映像寄存器中所有輸出繼電器的狀態(tài)（接通/斷開(kāi)）在輸出刷新階段轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。

2.PLC的特點(diǎn)

PLC具有邏輯運(yùn)算功能，可以實(shí)現(xiàn)各種通斷控制。

①定時(shí)控制

②計(jì)數(shù)控制它為用戶提供幾十個(gè)甚至上千個(gè)計(jì)時(shí)器，其計(jì)時(shí)時(shí)間設(shè)定值，既可以由用戶設(shè)定，也可以由操作人員在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)人機(jī)對(duì)話裝置實(shí)時(shí)設(shè)定。

③步進(jìn)控制

④PID控制PLC可以解模擬量輸入和輸出模擬量信號(hào)。通常采用專門的PID控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

⑤數(shù)據(jù)處理⑥通信和聯(lián)網(wǎng)

PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活，方便的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的，這就使得PLC具有其他控制器所無(wú)法相比的特點(diǎn)。3.4FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器

(1)特點(diǎn)：①提供12位高精度分辨率②4通道電壓輸入（-10V～+10V）或電流輸入（-20～20mA）。③每一通道都可以指定電壓或電流輸入。④FX2N最多可連接8臺(tái)。⑤FX2N-4AD的性能指標(biāo)如表3-1所示

表3-1FX2N-4AD的性能指標(biāo)項(xiàng)目電壓輸入電流輸入根據(jù)是電流輸入還是電壓輸入，使用端子有不同200KΩ）絕對(duì)最大電壓輸入絕對(duì)最大輸入30mA模擬量輸入范圍DC-10～+10V（輸入電阻DC-20～20mA（輸入電阻250Ω）15V數(shù)字輸出范圍分辨率綜合精確度轉(zhuǎn)換速度隔離方式模擬量用電源帶符號(hào)位12位二進(jìn)制5mV(10V×1/201*)20A(20mA×1/1000)1%（相對(duì)于最大值）15ms×（1～4）通道（高速轉(zhuǎn)換方式為6ms×（1～4）通道）光電隔離及采用DC/AC轉(zhuǎn)換器使輸入和PLC電源間隔離DC24（110%）V55mA輸入輸出占有點(diǎn)程序上為8點(diǎn)（計(jì)輸入或輸出點(diǎn)均可）數(shù)有PLC供電的消耗功率為5V30mA(2)FX2N-4AD的緩沖寄存器（BFM）分配

可編程序控制器的基本單元與FX2N-4AD之間的數(shù)據(jù)通信是由FROM/TO指令來(lái)執(zhí)行桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第13頁(yè)共57頁(yè)

的。FROM是基本單元從FX2N-4AD讀數(shù)據(jù)的指令。TO是基本單元將數(shù)據(jù)寫到FX2N-4AD的指令。實(shí)際上讀寫操作都是對(duì)FX2N-4AD的緩沖寄存器BFM進(jìn)行的操作。緩沖區(qū)由32個(gè)16位的寄存器組成，編號(hào)為BFM#0～#31，F(xiàn)X2N-4ADBFM分配表如表3-2所示。

表3-2FX2N-4ADBFM分配表

BFM#0#1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13～#14#15#16～#19#20#21#22零點(diǎn)和增益的調(diào)節(jié)G4O4G3O3G2#23零點(diǎn)值O2G1O1內(nèi)容初始化通道，表示HOOO0，缺省值為HOOO0。最低位數(shù)字控制通道1，最高位控制通道4。其中，O=0時(shí)設(shè)定輸入范圍-10～+10V；O=1時(shí)設(shè)定輸入范圍+4～+20mA；O=2時(shí)設(shè)定輸入范圍-20～20mA；O=3時(shí)關(guān)閉該通道通道1通道2通道3通道4通道1通道2通道3通道4通道1通道2通道3通道4沒(méi)使用轉(zhuǎn)換速度的選擇：置“0”時(shí)為15ms/通道，置“1”時(shí)為6ms/通道沒(méi)使用置1時(shí)，設(shè)定值均回復(fù)到缺省設(shè)定值。置“0”時(shí)，設(shè)定不改變?cè)鲆婧土泓c(diǎn)的設(shè)計(jì)值調(diào)整是否可改動(dòng)：（b0,b1）置（1，0），則禁止改動(dòng)。置1允許改動(dòng)。零點(diǎn)：數(shù)字量輸出為0時(shí)的輸入值。增益：數(shù)字輸出為+1000時(shí)的輸入值。b7b6b5b4b3b2b1b0采樣輸入的前值采樣輸入的平均值各通道平均值取樣次數(shù)的指定。取樣次數(shù)范圍從1到4096，若設(shè)定該值范圍時(shí)按缺省設(shè)定值8次處理需要調(diào)整的輸入通道由BFM#22的G-O（增益-零點(diǎn)）位的桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第14頁(yè)共57頁(yè)

狀態(tài)指定。例如，若BFM#22的G1、O1位置為1，則BFM#23#24#25～#28#29#30#31

增益值和24的設(shè)定值即可送入通道1的增益和零點(diǎn)寄存器。各通道的增益和零點(diǎn)既可統(tǒng)一調(diào)整，也可獨(dú)立調(diào)整。沒(méi)使用錯(cuò)誤狀態(tài)信息b15b14b1b132b11b10bbbbbbbbbb9876543210沒(méi)使用特殊功能模塊的識(shí)別碼，PLC可用FROM指令讀入。FX2N-4AD的為K201*4設(shè)計(jì)燃油鍋爐電氣控制系統(tǒng)

4.1鍋爐的電氣控制系統(tǒng)的介紹4.1.1鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)

鍋爐自動(dòng)控制的任務(wù)主要是維持鍋爐的水位、溫度、壓力等物理參數(shù)在設(shè)定的范圍內(nèi)，并能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)荷的變化，從而使鍋爐安全可靠經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

(1)保持鍋爐水位在規(guī)定的范圍蒸汽鍋爐水位的高低，關(guān)系著汽水分離的速度和產(chǎn)生蒸汽的質(zhì)量，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行極為重要。水位太高時(shí)，會(huì)使蒸汽大量帶水，降低蒸汽品質(zhì)，甚至?xí)�發(fā)生滿水事故。水位偏低，會(huì)造成鍋筒各部位的溫度偏差，形成熱應(yīng)力，極限情況下會(huì)出現(xiàn)裂紋。水位過(guò)低，則容易發(fā)生缺水事故。在負(fù)荷變化時(shí)，鍋爐水位也會(huì)快速變化，因此必須采用自動(dòng)控制來(lái)維持水位在規(guī)定的范圍內(nèi)。

(2)保持汽壓的穩(wěn)定鍋爐汽壓的變化，實(shí)際上反映了鍋爐負(fù)荷的變化。當(dāng)蒸汽量多于外界需求時(shí)，鍋爐的汽壓會(huì)上升;反之，鍋爐的汽壓就下降。汽壓偏高，會(huì)影響鍋爐的安全運(yùn)行，加速金屬材料的蠕變。汽壓偏低，說(shuō)明鍋爐不能滿足生產(chǎn)需要。因此，維持汽壓穩(wěn)定是安全生產(chǎn)和正常運(yùn)行的需要。4.1.2程序控制

程序控制是完成鍋爐起動(dòng)、停止以及正常工作等一系列操作自動(dòng)化進(jìn)行的過(guò)程，只有前一個(gè)條件滿足，才能進(jìn)行下一個(gè)動(dòng)作。燃油鍋爐程序控制主要有以下幾點(diǎn):

(1)檢查鍋爐水位、壓力等看其是否正常，如果水位壓力都正常，則可以進(jìn)行燃油預(yù)熱。接下來(lái)是先打開(kāi)引風(fēng)機(jī)，讓其在燃燒前對(duì)鍋爐爐膛預(yù)吹掃，接著打開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)，往鍋爐里送燃燒時(shí)需要的空氣。

(2)自動(dòng)點(diǎn)火程序在吹掃及閥門密封性、供氣壓力檢測(cè)完成后，風(fēng)門執(zhí)行器帶動(dòng)風(fēng)門關(guān)小到設(shè)定的點(diǎn)火位置，點(diǎn)火變壓器投入工作，當(dāng)點(diǎn)火電磁閥打開(kāi)后，可燃油霧立即被高壓電火花點(diǎn)燃產(chǎn)生點(diǎn)火火焰。

(3)安全運(yùn)行鍋爐壓力對(duì)其至關(guān)重要。壓力正常與否直接影響整個(gè)鍋爐的效率。當(dāng)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第15頁(yè)共57頁(yè)

鍋爐壓力過(guò)低時(shí)，應(yīng)該增大調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使出油量變大；反之，當(dāng)壓力過(guò)高時(shí)，應(yīng)減小調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使出油量變小，從而減小壓力，以保證鍋爐的正常運(yùn)行。

(4)停爐、熄火保護(hù)程序當(dāng)水位達(dá)到危險(xiǎn)水位時(shí)，要使整個(gè)鍋爐停機(jī)同時(shí)要有聲光報(bào)警信號(hào)。4.1.3鍋爐保護(hù)裝置

燃油鍋爐的水位、壓力、溫度應(yīng)不超過(guò)允許值，這是鍋爐安全運(yùn)行必不可少的條件。用油作燃料的鍋爐，在點(diǎn)火、燃燒、熄火等過(guò)程中，還必須實(shí)行程序控制和熄火保護(hù)。以防止發(fā)生爐膛爆炸事故。對(duì)鍋爐的控制和保護(hù)是通過(guò)對(duì)鍋爐輔機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因而，鍋爐必須有水位、壓力、溫度、火焰及輔機(jī)等多方面的電氣控制保護(hù)裝置。本課題設(shè)計(jì)鍋爐水位自動(dòng)控制保護(hù)裝置。水位控制要求高、低水位聲光報(bào)警，危險(xiǎn)水位整個(gè)鍋爐停機(jī)。并且設(shè)計(jì)電源欠壓及過(guò)壓保護(hù)。4.2鍋爐主要電氣設(shè)備的計(jì)算及選擇

首先選擇電動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)查閱資料對(duì)比，我決定選擇Y系列電動(dòng)機(jī)作為燃油鍋爐的主要起動(dòng)電機(jī)。Y系列電動(dòng)機(jī)適用于不含易燃、易爆或腐蝕性氣體的一般場(chǎng)所和無(wú)特殊要求的機(jī)械如:金屬切削機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)械、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械和食品機(jī)械等，由于電動(dòng)機(jī)有較好的起動(dòng)性能，因此也適用于某些對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩有較高要求的機(jī)械，如壓縮機(jī)等。其功率范圍：11-200KW電動(dòng)機(jī)中心高H160-315。Y系列（IP44）電動(dòng)機(jī)是我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)的系列產(chǎn)品。具有體積小、重量輕、電氣性能良好、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)牢固、使用方便，易于維修、是當(dāng)前中國(guó)最先進(jìn)的異步電動(dòng)機(jī)、為農(nóng)業(yè)及工礦企業(yè)廣泛采用的電力拖動(dòng)設(shè)備。

表4-1電機(jī)的型號(hào)參數(shù)：

功率（千瓦）（KW）0.550.751.11.52.2345.5Y801-4Y802-4Y90S-4Y90L-4Y100L1-4Y100L2-4Y112M-4Y132S-41.52.02.73.75.06.88.811.6139013901400140014201*201*4014407374.578798182.584.585.5型號(hào)電流轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分效率%380V（A）（r/min）（n）功率因素（COS中）同步轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分(4極)50Hz0.760.760.780.790.820.810.820.842.42.32.32.32.22.22.22.262.362.36.52.36.52.37.02.37.02.37.02.37.02.桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第16頁(yè)共57頁(yè)

7.5111518.522303745557590110132160200

Y132M-4Y160M-4Y160L-4Y180M-4Y180L-4Y200L-4Y225S-4Y225M-4Y250M-4Y280S-4Y280M-4Y315S-4Y315M-4Y315L1-4Y315L2-415.422.630.335.942.556.869.884.2102.5139.7164.3201.9139.7289361.314401460146014701470147014801480148014801480148014801480148085.58888.59191.592.291.892.392.692.793.593.59494.594.50.840.840.850.860.860.870.870.880.880.880.890.890.890.890.892.22.22.22.02.02.01.91.92.01.91.91.81.81.81.87.02.37.02.37.02.37.02.27.02.27.02.27.02.27.02.27.02.27.02.27.02.26.82.26.82.26.82.26.82.2表4-2JR20系列雙金屬片式熱繼電器主要技術(shù)數(shù)據(jù)

產(chǎn)品型號(hào)額定電壓/v額定電流/A熱元件代號(hào)1R2RJR20-101014R15R1UJR20-63660632U3U1wJR20-1601602w3w4w

整定電流范圍/A0.1~0.13~0.150.15~0.19~0.237~8.6~108.6~10`11.616~20~2424~30~3636~42~4833~40~4747~55~6363~74~8484~92~100CJ20-100.160基本型L型G型CJ20-40.63CJ20-10安裝特征配用的CJ20交流接觸器桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第17頁(yè)共57頁(yè)

表4-3DZ15系列塑料外殼式斷路器主要技術(shù)參數(shù)如下

型號(hào)DZ15-40/1DZ15-40/2DZ15-40/3DZ15-40/4DZ15-63/1DZ15-63/2DZ15-63/3DZ15-63/4DZ15-100/3DZ15-100/44.2.1電動(dòng)機(jī)的選擇

根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)10t燃油鍋爐。通過(guò)我上網(wǎng)查閱資料和在圖書館找資料得到的相關(guān)信息，參照上表一，我選擇三相異步電動(dòng)機(jī)作為鍋爐的主要電機(jī)，其功率型號(hào)為：

引風(fēng)機(jī)電機(jī)：型號(hào)Y225M-4，額定功率PN=45KW，額定電流IN=84.2A，額定轉(zhuǎn)速

1003806338022040380殼架額定電流/A額定電壓/V220極數(shù)123412343480.10010.16.2025.32.4050.636.10.16.2025.32.40脫扣器額定電流/AnN=1480r/min。

鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)：型號(hào)Y180L-4，額定功率PN=22KW，額定電流IN=42.5A，額定轉(zhuǎn)速

nN=1470r/min。

水泵電機(jī)：型號(hào)Y180M-4，額定功率PN=18.5KW，額定電流IN=35.9A，額定轉(zhuǎn)速

nN=1470r/min。

噴油泵電機(jī)：型號(hào)Y100L2-4，額定功率PN=3KW，額定電流IN=6.8A，額定轉(zhuǎn)速

nN=1420r/min。

4.2.2熱繼電器的選擇

用熱繼電器的目的是為了發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，保證電動(dòng)機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)一旦出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載時(shí)能自動(dòng)切斷電路。熱繼電器在電路中是做三相電動(dòng)機(jī)的過(guò)載保護(hù)用。

(1)類型選擇：

一般情況下，可選用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器，但當(dāng)三相電壓的均衡性較差，工作環(huán)境惡劣或無(wú)人看管的電動(dòng)機(jī)，宜選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接線的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)選用帶斷相保護(hù)裝置的熱繼電器。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第18頁(yè)共57頁(yè)

(2)熱繼電器額定電流選擇：

熱繼電器的額定電流應(yīng)大于電動(dòng)機(jī)額定電流。然后根據(jù)該額定電流來(lái)選擇熱繼電器的型號(hào)。

(3)熱元件額定電流的選擇和整定：

熱元件的額定電流應(yīng)略大于電動(dòng)機(jī)額定電流。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流為其額定電流的6倍及啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)5S時(shí)，熱無(wú)件的整定電流調(diào)節(jié)到等于電動(dòng)機(jī)的額定電流；當(dāng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、拖動(dòng)沖擊性負(fù)載或不允許停車時(shí)，熱元件整定電流調(diào)節(jié)到電動(dòng)機(jī)額定電流的1.1-1.15倍。這里選擇1.15倍。

引風(fēng)機(jī)電機(jī)：IFR3=IN×1.15A=84.2×1.15A=96.83A鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)：IFR4=IN×1.15A=42.5×1.15A=48.88A水泵電機(jī)：IFR1=IFR2=IN×1.15A=35.9×1.15A=41.29A噴油泵電機(jī)：IFR5=IN×1.15A=6.8×1.15A=7.82A

4.2.3接觸器的選擇

(1)選擇接觸器的類型：

根據(jù)電路中負(fù)載電流的種類選擇。這里的控制系統(tǒng)中是交流負(fù)載，直流電動(dòng)機(jī)或直流負(fù)載的容量較小，所以選用交流接觸器來(lái)控制，但觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)選得大一些。(2)選擇接觸器主觸頭的額定電壓應(yīng)等于或大于負(fù)載的額定電壓。

(3)選擇接觸器主觸頭的額定電流：被選用接觸器主觸頭的額定電流應(yīng)不小于負(fù)載電路的額定電流。也可根據(jù)所控制的電動(dòng)機(jī)最大功率進(jìn)行選擇。

(4)根據(jù)控制電路要求確定吸引線圈工作電壓和輔助觸點(diǎn)容量如果控制線路比較簡(jiǎn)單，所用接觸器的數(shù)量較少，則交流接觸器線圈的額定電壓一般直接選用380V或220V。

綜上所述，根據(jù)表二我選擇的主要電機(jī)的熱繼電器及其接觸器如下：引風(fēng)機(jī)電機(jī)：熱繼電器：JR20-160接觸器：CJ20-100.160鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)：熱繼電器：JR20-160接觸器：CJ20-100.160水泵電機(jī)：熱繼電器：JR20-63接觸器：CJ20-40.63噴油泵電機(jī)：熱繼電器：JR20-10接觸器：CJ20-10主要電路接觸器KM0選擇CJ20-100.160。4.2.4斷路器

低壓斷路器有DZ系列和DW系列等。DZ5系列為小電流系列，其額定電流為10～50A；DZ15系列為大電流系列，其額定電流等級(jí)有100A、250A和600A三種。它在電路中可以起短路保護(hù)作用。

低壓斷路器的動(dòng)作原理如圖75所示。電磁脫扣器的線圈和熱脫扣器的熱元件均串連在被保護(hù)的三相電路中，欠壓脫扣器線圈并聯(lián)在電路中。按下閉合按鈕，搭鉤鉤住鎖鏈，觸頭閉合，接通電源。在正常工作時(shí)，電磁脫扣器的銜鐵不吸合；當(dāng)電路發(fā)生短路時(shí)，線圈通過(guò)非常大的電流，于是銜鐵吸合，頂開(kāi)搭鉤，在彈簧的作用下觸頭分?jǐn)?桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第19頁(yè)共57頁(yè)

切斷了電源.當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生過(guò)載時(shí),雙金屬片受熱彎曲，同樣可頂開(kāi)搭鉤，切斷電源。當(dāng)電路電壓消失或電壓下降到某一數(shù)值時(shí)，欠壓脫扣器的吸力消失或減小，在彈簧作用下，頂開(kāi)搭鉤，切斷電源。

低壓斷路器可按以下條件選用：

(1)低壓斷路器的額定電壓和額定電流應(yīng)不小于電路正常工作電壓和電流。(2)熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制的電動(dòng)機(jī)的額定電流或負(fù)載的額定電流一致。(3)電磁脫扣器的瞬時(shí)脫扣整定電流應(yīng)大于負(fù)載電路正常工作時(shí)的峰值電流。

圖4-1低壓斷路器

a）原理圖b）符號(hào)

1主彈簧2主觸頭三副3鎖鏈4搭鉤5電磁脫扣器6杠桿7雙金屬片8熱元件

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們選擇DZ15系列斷路器。DZ15系列塑殼斷路器適用于交流50Hz、380V或直流220V及以下的配電線路中用來(lái)分配電能和保護(hù)線路及電源設(shè)備的過(guò)載、欠電壓和短路，以及在正常工作條件下不頻繁分?jǐn)嗪徒油ň�路之用。根據(jù)表三所示，我選擇的低壓斷路器如下：

引風(fēng)機(jī)電機(jī)：DZ15-100/4鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)：DZ15-63/4水泵電機(jī)：DZ15-63/4噴油泵電機(jī)：DZ15-40/4

4.2.5電纜線的選擇

直接啟動(dòng)的電機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇電纜時(shí)，可以是選用一根三芯電纜，并且電纜的截面積可以直接根據(jù)電機(jī)的額定電流進(jìn)行選擇；而Y-Δ啟動(dòng)的電機(jī)在進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇電纜時(shí)，最少需要兩根三芯電纜，并且每根電纜的截面都應(yīng)該是相同的。每根電纜的截面積應(yīng)該根據(jù)電機(jī)額定電流的0.6倍來(lái)選擇。

電纜線的選擇如下表4-4：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第20頁(yè)共57頁(yè)

表4-4電纜線的型號(hào)參數(shù)

導(dǎo)線截面積（mm2）0.751.01.52.546101625355070951201*0185240300400500630銅芯BX、BXF、BXR1821273345588511014518023028534540047054066077094011001250空氣敷設(shè)長(zhǎng)期允許載流量（A）橡皮絕緣電線鋁芯BLX、BLXF192735456585110138175220265310380420510600730850980聚氯乙烯絕緣電線銅芯BV、BVR16192432425575105138170215265325375430490182532425980105130165205250285325380鋁芯BLV

引風(fēng)機(jī)電機(jī)：IN×0.6A=84.2×0.6A=49.44A鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)：IN×0.6A=42.5×0.6A=25.5A水泵電機(jī)：IN×0.6A=35.9×0.6A=21.54A噴油泵電機(jī)：IN×0.6A=6.8×0.6A=4.08A

總電路電流為：49.44A+25.5A+21.54A+4.08A=100.56A根據(jù)要求選擇的電纜線的型號(hào)及規(guī)格如下表所示：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第21頁(yè)共57頁(yè)

電機(jī)型號(hào)截面積引風(fēng)機(jī)電機(jī)BV6mm2鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)BXF1.5mm2水泵電機(jī)BVR1.5mm2噴油泵電機(jī)BVR0.75mm2總電路電纜線選擇型號(hào)BV，截面積16mm2。4.2.6三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

三相異步電動(dòng)機(jī)的介紹：兩大部件及其他附件組成。

定子：定子是由機(jī)座，定子鐵心和定子繞組三部分組成。機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的主要支架，用來(lái)固定定子鐵心和支持端蓋，一般由鑄鐵制成。為了減少鐵心中的能量損耗，鐵心是由一定厚度圓環(huán)狀，內(nèi)圓沖有嵌放放定繞組的下線槽�；ハ嘟^緣的硅鋼片疊成的。定子繞組是用漆包線或紗包線繞制而成，三相繞組在電動(dòng)機(jī)內(nèi)部可接成三角形，為了改變接線方便，三相繞組的6個(gè)接線端子，從內(nèi)部引線接到電動(dòng)機(jī)定子外面的接線板上。

轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子是由轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)子繞組組成，軸是用中碳鋼制造的。轉(zhuǎn)子鐵心是0.35～0.5mm厚圓形硅鋼片疊壓而成的，靠近邊緣均勻的沖有用來(lái)嵌放轉(zhuǎn)子繞組的線槽。

籠型轉(zhuǎn)子各線槽內(nèi)繞組和兩端短路還連同風(fēng)葉一起，同鋁鑄成一個(gè)整體，實(shí)際就是轉(zhuǎn)子的繞組。繞線型轉(zhuǎn)子的繞組和定子繞組的形成基本上相同。三相繞組的尾端連在一起星形聯(lián)結(jié)，而三個(gè)始端則連接在三個(gè)銅集電環(huán)上。環(huán)與環(huán)之間以及環(huán)與軸之間互相絕緣。

電機(jī)的起動(dòng)方法有直接啟動(dòng)、減壓?jiǎn)��?dòng)與軟啟動(dòng)等。

1、直接起動(dòng)

這次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用到的主要電動(dòng)機(jī)是三相異步電機(jī)。三相異步電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子

直接起動(dòng)，也就是全壓起動(dòng)，是一種最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式。起動(dòng)時(shí)，通過(guò)一些直接起

動(dòng)設(shè)備，把全部電源電壓（即全壓）直接加到電動(dòng)機(jī)的定子繞組，顯然，這時(shí)起動(dòng)電流較大，可達(dá)額定電流的4～7倍，根據(jù)對(duì)國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際測(cè)量，某些電動(dòng)機(jī)甚至可達(dá)到8～12倍。對(duì)于經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，過(guò)大的起動(dòng)電流將造成電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，影響電動(dòng)機(jī)的壽命；同時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì)發(fā)生變形，可能造成短路而燒壞電動(dòng)機(jī)。過(guò)大的起動(dòng)電流還會(huì)使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓顯著下降而影響接在同一電網(wǎng)的其它電動(dòng)機(jī)的正常工作。所以，一般規(guī)定，異步電動(dòng)機(jī)的功率低于7.5KW時(shí)允許直接起動(dòng)，如果大于7.5KW，一般用降壓起動(dòng)。

2、減壓起動(dòng)

(1)電阻減壓或電抗減壓起動(dòng)

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動(dòng)電流在電阻或電抗將產(chǎn)生壓降，降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，起動(dòng)電流也從而得到減少。

(2)自耦補(bǔ)償起動(dòng)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第22頁(yè)共57頁(yè)

自耦補(bǔ)償起動(dòng)是利用自耦變壓器降低到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓，以減小起動(dòng)電流。它適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)作減壓起動(dòng)用，應(yīng)用比較廣泛，有手動(dòng)和自動(dòng)控制線路。不過(guò)它的體積比較大，質(zhì)量也比較大，價(jià)格比較高。

(3)星形-三角形起動(dòng)

星形-三角形起動(dòng)也是一種降壓?jiǎn)��?dòng)，使用這種方法起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行時(shí)連接成三角形的，而且每相繞組引出兩個(gè)出線端，三相共引出六個(gè)出線端。在起動(dòng)時(shí)，先將三相定子繞組連成星形，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)再改為連接成三角形。這樣，起動(dòng)時(shí)連接成星形的定子繞組電壓與電流都只是三角形的1/1.732，由于三角形連接時(shí)繞組內(nèi)的電流是線路電流的1/3，而星形連接時(shí)兩者相等的。因此連接成星形起動(dòng)時(shí)的線路電流只有連接成三角形直接起動(dòng)時(shí)線路電流的1/3，所以這種起動(dòng)方式只適用于空載或輕載起動(dòng)。

(4)延邊三角形起動(dòng)

延邊三角形起動(dòng)法是利用電動(dòng)機(jī)引出的九個(gè)出線端（即每相定子繞組多引出一個(gè)出

線端）的一種連接法，能達(dá)到減壓起動(dòng)的目的。

3、軟起動(dòng)

軟起動(dòng)是一種無(wú)級(jí)別能平滑起動(dòng)的，有五種起動(dòng)方法。(1)限流或恒流起動(dòng)方法。(2)斜坡電壓起動(dòng)法(3)轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)法

(4)轉(zhuǎn)矩加脈沖突跳控制起動(dòng)法(5)電壓控制起動(dòng)法

表4-5三相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式的比較起動(dòng)方比式較項(xiàng)目定子串電阻自耦變壓器星三角起動(dòng)延邊三角起動(dòng)電流起動(dòng)轉(zhuǎn)矩適用范圍IQ=KINTQ=K2IN適用于起動(dòng)次數(shù)不太多，電動(dòng)機(jī)容量不大電路簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，電阻消耗功率大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小I1=KINTQ=K2IN適用于比較大容量的電動(dòng)機(jī)價(jià)格較貴，體積大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，不能頻繁起動(dòng)2IY=1/3I△TY=1/3T△只適用于正常運(yùn)行為三角形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)只能在空載或輕載下起動(dòng)a=1:1IQ=1/2INTQ=1/2TN只適用于能這樣聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比星三角方式大，接線復(fù)雜特點(diǎn)桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第23頁(yè)共57頁(yè)

根據(jù)實(shí)際要求，在鍋爐里使用的主要電機(jī)都是輕載起動(dòng)的電機(jī)，所以在這里選擇的起動(dòng)方式是，小電機(jī)為直接起動(dòng)，大電機(jī)為星形-三角形起動(dòng)。即除了噴油泵電機(jī)采用直接起動(dòng)外，其他電機(jī)都用星形-三角形起動(dòng)方式。4.3水位控制系統(tǒng)及壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)4.3.1燃油鍋爐水位控制系統(tǒng)

燃油鍋爐控制系統(tǒng)中，水位的控制至關(guān)重要。蒸汽鍋爐需要一定的蒸汽空間，水位要控制在一定的高度。所以對(duì)鍋爐的水位要有及時(shí)的控制。當(dāng)燃油鍋爐的水位過(guò)低時(shí)，燃油鍋爐的給水泵打開(kāi)，向鍋爐中進(jìn)水；當(dāng)?shù)竭_(dá)危險(xiǎn)水位時(shí)，燃油鍋爐停止運(yùn)行，當(dāng)燃油鍋爐的水位過(guò)高時(shí)，給水泵停止運(yùn)行并且排水。為了保證鍋爐的安全運(yùn)行，必須設(shè)計(jì)有一備一用兩個(gè)給水泵。

圖4-2為一備一用兩水泵電機(jī)星三角起動(dòng)主電路圖：

圖4-2一備一用兩水泵電機(jī)星三角起動(dòng)主電路圖

一備一用兩水泵電機(jī)采用星-三角起動(dòng)方式，其繼電器控制線路如圖4-3所示：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第24頁(yè)共57頁(yè)

圖4-3水泵電機(jī)繼電器控制圖

按下起動(dòng)按鈕SB2，KM1線圈得電，其主觸點(diǎn)閉合，水泵電機(jī)1接通，水泵電機(jī)2斷開(kāi)。同時(shí)KM3線圈和時(shí)間繼電器KT線圈得電，他們的觸頭閉合，水泵電機(jī)1Y起動(dòng)。當(dāng)時(shí)間繼電器定時(shí)時(shí)間到時(shí)，其常開(kāi)觸頭閉合，常閉觸頭斷開(kāi)，KM3線圈失電，水泵電機(jī)1D起動(dòng)。如果水泵電機(jī)1出故障，則起動(dòng)水泵電機(jī)2，過(guò)程和前面一樣。由于傳統(tǒng)的繼電器控制動(dòng)作速度慢,可靠性差，所以我們采用動(dòng)作速度快，可靠性高的PLC來(lái)控制水泵的起停及運(yùn)作過(guò)程。

燃油鍋爐水位控制系統(tǒng)的PLC外圍接線原理圖設(shè)計(jì)如下：

圖4-4燃油鍋爐水位控制系統(tǒng)的PLC外圍接線原理圖

相應(yīng)的程序?yàn)?桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第25頁(yè)共57頁(yè)

當(dāng)水位下限到達(dá)時(shí)，X003接通，水泵電機(jī)1接通得電，先是Y起動(dòng)，經(jīng)過(guò)5秒定時(shí)后自動(dòng)變?yōu)镈起動(dòng)。以此同時(shí)，串接在水泵電機(jī)2線路上的常閉觸頭Y001斷開(kāi)，水泵電機(jī)2不工作。如果水泵電機(jī)1出故障，則其斷開(kāi)的常閉觸頭Y001恢復(fù)閉合，水泵電機(jī)2自動(dòng)投入工作。過(guò)程也是先為Y起動(dòng)，后為D運(yùn)行。4.3.2燃油鍋爐壓力控制系統(tǒng)

壓力是鍋爐的重要參量，壓力控制的精度直接決定鍋爐的效率。壓力太高和太低都將影響鍋爐的正常運(yùn)行，甚至有可能照成鍋爐燒壞。因此燃油鍋爐對(duì)壓力的要求很高，最好是能恒壓運(yùn)行。直接影響鍋爐壓力因素有很多，其中最主要的是噴油嘴的進(jìn)油量和鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)量。因此要通過(guò)壓力的檢測(cè)來(lái)控制燃油量和風(fēng)量，反過(guò)去控制鍋爐壓力。本課設(shè)用伺服電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)控制噴油嘴的進(jìn)油量。其控制過(guò)程是自動(dòng)完成的。工作時(shí)，桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第26頁(yè)共57頁(yè)

安裝在管網(wǎng)上的壓力變送器將實(shí)測(cè)的管網(wǎng)壓力反饋到PLC，與預(yù)先設(shè)定的給定壓力進(jìn)行比較，將結(jié)果轉(zhuǎn)換成開(kāi)關(guān)量后輸出控制繼電器線圈的通與斷，從而給伺服電機(jī)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的信號(hào)以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)正反轉(zhuǎn)。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，從而控制進(jìn)油量的大小，以保持管網(wǎng)壓力與給定壓力值的一致，實(shí)現(xiàn)恒壓供油。

(1)壓力控制系統(tǒng)相關(guān)硬件介紹①3051壓力變送器

工作原理：工作時(shí)，高、低壓側(cè)的隔離膜片和灌充液將過(guò)程壓力傳遞給灌充液，接著灌充液將壓力傳遞到傳感器中心的傳感膜片上。傳感膜片是一個(gè)張緊的彈性元件，其位移隨所受壓而變化（對(duì)于GP表壓變送器，大氣壓如同施加在傳感膜片的低壓側(cè)一樣）。AP絕壓變送器，低壓側(cè)始終保持一個(gè)參考?jí)毫�。傳感膜片的最大位移量�?.004英寸（0.1毫米），且位移量與壓力成正比。兩側(cè)的電容極板檢測(cè)傳感膜片的位置。傳感膜片和電容極板之間電容的差值被轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電流，電壓或數(shù)字HART（高速可尋址遠(yuǎn)程發(fā)送器數(shù)據(jù)公路）輸出信號(hào)。

本論文要求設(shè)計(jì)的鍋爐的容量為10噸，根據(jù)要求我選擇鍋爐型號(hào)為WNS10--1.25--Y(Q),其參數(shù)如下：額定蒸發(fā)量:10t/h；額定蒸汽壓力:1.25MPa；額定蒸汽溫度:194℃。

選擇符合其的壓力變送器型號(hào)為3051PG。3051PG型壓力變送器主要技術(shù)參數(shù)如下：量程：0~0.062Pa~13.8MPa綜合精度：0.05%

輸出信號(hào)：4～20mA;1～5V;0.8～3.2V供電電壓：6~12VDC膜片耐溫：300℃

②伺服電機(jī)

伺服電動(dòng)機(jī)又稱執(zhí)行電動(dòng)機(jī)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號(hào)電壓為零時(shí)無(wú)自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。伺服電動(dòng)機(jī)不僅具有起動(dòng)和停止的伺服性，而且具有轉(zhuǎn)速的大小和方向的可控性。伺服電動(dòng)機(jī)的控制方法有三種：一是幅值控制，即保持控制電壓的相位不變，僅僅改變其幅值來(lái)進(jìn)行控制；二是相位控制，即保持控制電壓的幅值不變，僅僅改變其相位來(lái)進(jìn)行控制；三是幅-相控制，即同時(shí)改變控制電壓的幅值和相位來(lái)進(jìn)行控制。

交流伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理與交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同。在定子上有兩個(gè)相空間位移90°電角度的勵(lì)磁繞組UF和控制繞組UC。UF接一恒定交流電壓，利用施加到UC上的桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第27頁(yè)共57頁(yè)

交流電壓或相位的變化，達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的目的。交流伺服電動(dòng)機(jī)具有運(yùn)行穩(wěn)定、可控性好、響應(yīng)快速、靈敏度高以及機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)嚴(yán)格（要求分別小于10％～15％和小于15％～25％）等特點(diǎn)。

圖4-5為交流伺服電機(jī)的電氣原理圖：

如上圖所示，當(dāng)任意一個(gè)繞組所加的電壓反相時(shí)（電壓倒相或兩個(gè)斷頭換接），則流過(guò)該繞組的電流也反相，因而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向改變，這樣電機(jī)的轉(zhuǎn)向也發(fā)生改變，因此就可以控制伺服電機(jī)使其反轉(zhuǎn)。

圖4-6伺服電機(jī)主電路圖

當(dāng)接觸器觸頭KM14得電閉合時(shí)，伺服電機(jī)得到一個(gè)正轉(zhuǎn)的控制信號(hào)，就相應(yīng)的正轉(zhuǎn)起來(lái)，以便控制油泵調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使其開(kāi)度變小，減小調(diào)節(jié)閥的出油量。類似的，當(dāng)接觸器觸頭KM15得電閉合時(shí)，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)，增大油泵調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，增大出油量。直到壓力恢復(fù)正常時(shí)，伺服電機(jī)不再動(dòng)作，以達(dá)恒壓供油的目的。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度由PLC編程來(lái)控制，更改程序設(shè)置即可改變旋轉(zhuǎn)的角度。

(2)壓力控制系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)

用傳統(tǒng)的繼電器控制燃油鍋爐壓力系統(tǒng)的線路圖4-7所示：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第28頁(yè)共57頁(yè)

圖4-7繼電器控制燃油鍋爐壓力系統(tǒng)的線路圖

先合上引風(fēng)機(jī)的起動(dòng)按鈕SB2，起動(dòng)引風(fēng)機(jī)，先是Y型聯(lián)結(jié)，穩(wěn)定運(yùn)行后變?yōu)镈聯(lián)結(jié)；接著起動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，起動(dòng)順序和引風(fēng)機(jī)一樣；最后起動(dòng)噴油泵電機(jī)，油泵電機(jī)為直接起動(dòng)方式。

鑒于燃油鍋爐的組成和控制要求，繼電器控制的精度達(dá)不到要求，所以我們運(yùn)用PLC及相關(guān)器件設(shè)計(jì)如圖4-8所示鍋爐壓力控制電路原理圖：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第29頁(yè)共57頁(yè)

圖4-8鍋爐壓力控制電路原理圖

鍋爐的采樣壓力經(jīng)過(guò)壓力變送器降壓變成電壓后送進(jìn)PLC的A/D模塊，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后跟正常的壓力設(shè)定值比較，如果采樣壓力大于設(shè)定值，則PLC要輸出一個(gè)信號(hào)給接觸器線圈M14，伺服電機(jī)得到一個(gè)正轉(zhuǎn)的信號(hào)，開(kāi)始正轉(zhuǎn)以控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使出油量變小一點(diǎn)；反之則PLC輸出一個(gè)信號(hào)給接觸器線圈M15，從而伺服電機(jī)得到一個(gè)反轉(zhuǎn)的信號(hào)，開(kāi)始反轉(zhuǎn)以控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使出油量變大一點(diǎn)，以達(dá)到控制壓力在一定范圍的目的，實(shí)現(xiàn)恒壓供油。

因?yàn)槲疫x擇的鍋爐型號(hào)為WNS10--1.25--Y(Q),即：額定蒸發(fā)量:10t/h；額定蒸汽壓力:1.25MPa。選擇的壓力傳感器型號(hào)為3051PG，其量程：0~0.062Pa~13.8MPa，輸出信號(hào)選：1～5V。所以1.25*5/13.8=0.45V。即鍋爐內(nèi)壓力超過(guò)0.45V和低于0.45V都為不正常，要起動(dòng)伺服電機(jī)來(lái)控制壓力，使之正常。其相應(yīng)的控制梯形圖為：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第30頁(yè)共57頁(yè)

壓力變送時(shí)FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器選擇1號(hào)通道，則程序初始化為H3330，其中前面的三個(gè)3表示通道2、3和通道4關(guān)閉，最后一個(gè)0表示通道1通。且選擇的設(shè)定輸入范圍是-10～+10V。對(duì)輸入時(shí)的初始化為K0，上面梯形圖表示由BFM#30中讀出在“0”位置的特殊功能模塊的ID號(hào)，保存在主單元的D2中。比較該值以檢查模塊是否是FX2N-4AD，如果是則M6變?yōu)镺N。然后是程序的初始化，將H3330寫入FX2N-4AD的BFM#0，建立模擬輸入通道CH1。將20寫入BFM#1，將CH1的平均采樣數(shù)設(shè)為20。然后FX2N-4AD的操作狀態(tài)由BFM#29中讀出，并作為FX2N主單元的位元件輸出。如果操作FX2N-4AD沒(méi)有錯(cuò)誤，則讀取BFM#5的平均數(shù)據(jù)送D3，接著與算好的正常壓力值比較。如果鍋爐中壓力大于正常值，M211接通，伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)；反之則M209接通，伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)。上式中的K90的計(jì)算根據(jù)FX2N-4AD的分辨率及模擬量輸入范圍可得：201**0.45/10=90即K桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第31頁(yè)共57頁(yè)

4.4電源欠壓、過(guò)壓及電機(jī)的過(guò)流保護(hù)的設(shè)計(jì)

在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要電機(jī)的過(guò)流，電源的欠壓、過(guò)壓保護(hù)的控制是采用FX2N的擴(kuò)充模塊FX2N-4AD轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其過(guò)程為先將線路電壓或電流分別送入電壓變送器或電流變送器，經(jīng)過(guò)降壓處理，再送入FX2N-4AD轉(zhuǎn)換器中，對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，用程序?qū)﹄妷夯螂娏鞯牟蓸又蹬c設(shè)定值進(jìn)行自動(dòng)比較控制PLC的輸出。當(dāng)電壓大于設(shè)定值的1.15倍時(shí)，PLC輸出，產(chǎn)生過(guò)壓保護(hù)，即過(guò)壓報(bào)警燈亮，過(guò)壓報(bào)警器響；當(dāng)電壓小于設(shè)定值的0.75倍時(shí)，PLC輸出，產(chǎn)生欠壓保護(hù)，即欠壓報(bào)警燈亮，欠壓報(bào)警器響。同樣也設(shè)定電機(jī)額定電流的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，與參考值比較，當(dāng)電流大于設(shè)定值的1.05倍時(shí)產(chǎn)生過(guò)流跳閘，同時(shí)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。4.4.1電壓變送器

三相交流電壓變送器是一種將交流電壓轉(zhuǎn)換成按比例輸出的與負(fù)載無(wú)關(guān)的直流電流或電壓的裝置，廣泛的應(yīng)用在電力、石化、油田、冶金、自控等各個(gè)需要電量測(cè)量的行業(yè)。

在這里選擇了PAS-U3交流電壓變送器。其型號(hào)用PAS-U3-V6-P5-O4，U3代表的是三相交流電，V6代表輸入電壓范圍為0～500V，P5代表加AC220V電源，O4代表的是輸出范圍為0～5V。

4.4.2電流變送器及電流互感器

電流互感器它的工作原理和變壓器相似。它的特點(diǎn)是：(1)一次線圈串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，因此，一次線圈中的電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)荷電流．而與二次電流無(wú)關(guān)；(2)電流互感器二次線圈所接儀表和繼電器的電流線圈阻抗都很小，所以正常情況下，電流互感器在近于短路狀態(tài)下運(yùn)行。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定互感比：KN=I1n/I2n因?yàn)橐淮尉�圈額定電流I1n己標(biāo)準(zhǔn)化，二次線圈額定電流I2n統(tǒng)一為5(1或0.5)安，所以電流互感器額定互感比亦已標(biāo)準(zhǔn)化。KN還可以近似地表示為互感器一、二次線圈的匝數(shù)比，即KN=N2/N1式中N1、N2為一、二線圈的匝數(shù)。電流互感器的作用就是用于測(cè)量比較大的電流。當(dāng)電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，電度表和其它測(cè)量?jī)x表應(yīng)經(jīng)電流互感器接入電路，使測(cè)量?jī)x表及工作人員避免與大電流回路直接接觸，從而保證儀表及人身的安全。在儀表制造方面也易做到標(biāo)準(zhǔn)化，且可利用互感器任意擴(kuò)大測(cè)量范圍，儀表的準(zhǔn)確度也容易提高。LA-10Q電流互感器為半封閉式澆絕緣，戶內(nèi)型產(chǎn)品.適用于交流50Hz，10KV及以下線路中，供電流,電能功率測(cè)量以及繼電保護(hù)用。我選用額定電流為100/5的LA-10Q型電流互感器，即它的匝數(shù)比為KN=N2/N1=1/20。我選擇LA-10Q型電流互感器和D2PTC1AC電流變送器。表4-6為本設(shè)計(jì)所選的電流變送器型號(hào)參數(shù):桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第32頁(yè)共57頁(yè)

型號(hào)及規(guī)格輔助供電電壓耗電輸入值IinVin信號(hào)輸出NO響應(yīng)時(shí)間輸入/輸出隔離溫度4.4.3欠壓、過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

D2PTC1AC電流變送器110/240VAC,±20%24/48/110/220VDC±20%3.5VA-AC.4VA-DC0-1AAC/0-5AACN.A.單（可選擇雙輸出）小于500毫秒直流電0oC至+55oC表4-6電流變送器型號(hào)參數(shù)

DC輸出（單/雙）0-1mA,0-5mA,0-10mA,0-20mA,4-20mA,0-5V,0-10V先將線路電壓或電流送入三相交流變送器，對(duì)電壓和電流進(jìn)行轉(zhuǎn)換，根據(jù)上面的選擇輸入電壓范圍為0～500V，輸出電壓為0～5V。例如，設(shè)定電網(wǎng)的額定電壓為380V，根據(jù)要求，其過(guò)壓時(shí)的電壓為額定電壓的1.15倍，欠壓時(shí)的電壓為額定電壓的0.75倍，所以過(guò)壓時(shí)電壓UN1=380V×1.15=437V，欠壓時(shí)電壓UN2=380×0.75=285V，經(jīng)過(guò)三相交流變送器后，其U"N1=4.37V，U"N2=2.85V。即輸入FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器的過(guò)壓電壓為4.37V，欠壓為2.85V。而電流變送器輸入電流范圍為0～5A，輸出電壓選0～5V。本設(shè)計(jì)中共用到五個(gè)電機(jī)，要求每個(gè)電機(jī)都要設(shè)計(jì)其過(guò)流保護(hù)，在這里我選擇一個(gè)電機(jī)作為代表設(shè)計(jì)它的過(guò)流保護(hù)，其他電機(jī)的過(guò)流保護(hù)可以用類似的方法設(shè)計(jì)。對(duì)引風(fēng)機(jī)來(lái)說(shuō)，他的額定電流為84.2A，根據(jù)要求，其過(guò)電流時(shí)的電流為額定值的1.05倍，所以過(guò)電流I1=84.2×1.05=88.4A，經(jīng)過(guò)三相交流互感器后I2=88.4*5/100=4.42A,再經(jīng)過(guò)交流變壓器變壓，這里選擇輸入為0-5A,輸出為0-5V的交流變送器，經(jīng)過(guò)變送器后輸入FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器的過(guò)流轉(zhuǎn)化為4.42V的電壓。

電壓變送時(shí)FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器選擇2號(hào)通道，則程序初始化為H3303，其中前面的兩個(gè)3表示通道3和通道4關(guān)閉，中間一位0表示通道2通，最后一個(gè)3表示通道1關(guān)閉。且選擇的設(shè)定輸入范圍是-10～+10V。電流變送時(shí)FX2N-4AD模擬轉(zhuǎn)換器選擇3號(hào)通道，則程序初始化為H3033，選擇的設(shè)定輸入范圍是-10～+10V。對(duì)輸入時(shí)的初始化為K0，對(duì)電源欠壓、過(guò)壓及引風(fēng)機(jī)過(guò)流保護(hù)的梯形圖如下：桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第33頁(yè)共57頁(yè)

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第34頁(yè)共57頁(yè)

上面梯形圖表示由BFM#30中讀出在“0”位置的特殊功能模塊的ID號(hào)，保存在主單元的D4中。比較該值以檢查模塊是否是FX2N-4AD，如果是則M1變?yōu)镺N。然后是程序的初始化，將H3003寫入FX2N-4AD的BFM#0，建立模擬輸入通道（CH2和CH3）。將4寫入BFM#2和BFM#3，將CH2，CH3的平均采樣數(shù)設(shè)為4。然后FX2N-4AD的操作狀態(tài)由BFM#29中讀出，并作為FX2N主單元的位元件輸出。如果操作FX2N-4AD沒(méi)有錯(cuò)誤，則讀取BFM#6、BFM#7的平均數(shù)據(jù)送D0、D1。然后與過(guò)壓、過(guò)流及欠壓值分別進(jìn)行比較，根據(jù)結(jié)果輸出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。上式中的K570、K874和K884的計(jì)算根據(jù)FX2N-4AD的分辨率及模擬量輸入范圍可得：過(guò)壓時(shí)

201*4.37874，即是K874

10，即是K570

欠壓時(shí)過(guò)流時(shí)

201*4.42884，即是K884

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第35頁(yè)共57頁(yè)

5系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

5.1系統(tǒng)模擬樣機(jī)的安裝

本設(shè)計(jì)包括一個(gè)模擬樣機(jī)的制作及安裝過(guò)程，即安裝主電路和PLC外圍接線電路。在選擇設(shè)備、設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的工作完成后，我就按照自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)主電路安裝鍋爐模擬樣機(jī)。在一個(gè)空的電氣柜里把鍋爐系統(tǒng)要用到的主電路設(shè)備及控制電路設(shè)備都安裝上。比如說(shuō)主電路的刀開(kāi)關(guān)、斷路器、接觸器等。鍋爐主要功能是用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在電氣柜里還要把PLC及其A/D模塊裝上。因?yàn)樵O(shè)備有限，所以我只安裝了鍋爐主要電機(jī)中的兩個(gè)給水泵電機(jī)還有PLC及其A/D模塊。在安裝電氣柜之前，我首先要進(jìn)行整體布置，即畫好安裝圖，設(shè)計(jì)好哪個(gè)設(shè)備應(yīng)該裝在哪個(gè)位置，以免安裝時(shí)出現(xiàn)位置不夠或者太擁擠太凌亂的現(xiàn)象。安裝主電路時(shí)，要達(dá)到線路美觀的效果，所以我把所有引線都拉成直線或者彎成直角，再安裝線盒，把接線都放到線盒里面封起來(lái)，這樣看其來(lái)就沒(méi)有那么亂，同時(shí)因?yàn)榻拥木�比較多，所以要把每根線都標(biāo)好號(hào)碼，這樣接線時(shí)就不會(huì)弄亂，而且整個(gè)電氣柜看起來(lái)也比較美觀。在整個(gè)電氣柜的安裝過(guò)程中，我通過(guò)自己布線，安裝，不僅更深一步的掌握了電氣柜的安裝技巧，而且更重要的是整個(gè)安裝過(guò)程磨練了我的意志，增強(qiáng)了我的動(dòng)手能力。以前除了做實(shí)驗(yàn)，很少有機(jī)會(huì)自己動(dòng)手安裝那么多電氣元件，現(xiàn)在經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的邊安裝邊學(xué)習(xí)，我想以后在工作中我將不再覺(jué)得安裝電氣元件是一件難事，這將給我的工作和生活都帶來(lái)很大的方便。5.2模擬樣機(jī)的調(diào)試

在模擬樣機(jī)安裝完成后，首先要進(jìn)行的是樣機(jī)的調(diào)試。在調(diào)試樣機(jī)之前，應(yīng)先用搖表檢查電動(dòng)機(jī)的定子，轉(zhuǎn)子以及外殼的絕緣情況是否良好。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)需要的是380V的電壓，而搖表?yè)u動(dòng)時(shí)能發(fā)出500V的電壓，所以足夠電機(jī)的檢測(cè)用，因此選擇搖表來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的絕緣情況，三相異步電動(dòng)機(jī)的絕緣阻值為0.38兆歐姆。接著檢查主電路的接線，看其是否有短接現(xiàn)象。在電路接通前可以用萬(wàn)用表來(lái)檢查斷路器和接觸器線圈以及電機(jī)接線處的接線柱間的電阻，看其是否為無(wú)窮大，如果不是則其接線就可能短路了。檢測(cè)完畢就可以調(diào)試樣機(jī)了。樣機(jī)的調(diào)試過(guò)程為先斷開(kāi)斷路器，再合上刀開(kāi)關(guān)，最后再合上斷路器，因?yàn)榈堕_(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧能力，斷路器有很強(qiáng)的滅弧能力，可以在線路不正常時(shí)切斷線路，所以合上刀開(kāi)關(guān)前必須確保電路是斷開(kāi)的。同樣如果電路出現(xiàn)異常時(shí)，不能直接斷開(kāi)刀開(kāi)關(guān)，而要先斷開(kāi)斷路器，否則可能會(huì)出現(xiàn)整個(gè)電路燒壞的危險(xiǎn)。模擬樣機(jī)的調(diào)試還有一個(gè)重要環(huán)節(jié)。那就是PLC的調(diào)試。PLC的調(diào)試除了接線處的檢查外，主要是程序的調(diào)試。5.3程序的調(diào)試

在程序的調(diào)試過(guò)程中，當(dāng)有信號(hào)輸入時(shí)，相應(yīng)的輸出端口沒(méi)信號(hào)輸出，但把該程序的時(shí)間繼電器換成另一個(gè)后，卻能正常輸出，這有可能是PLC的內(nèi)部繼電器已損壞。當(dāng)同一個(gè)輸入條件，卻在有些地方有輸出，而有些地方?jīng)]有輸出，比如同一個(gè)報(bào)警燈，在高水位時(shí)能亮，而低水位卻沒(méi)有反應(yīng)，那問(wèn)題可能是接的支路太多了，所以不必分開(kāi)接，桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第36頁(yè)共57頁(yè)

可以幾個(gè)輸入并接在一起，然后共用一個(gè)輸出。水泵電機(jī)的1#泵和2#泵應(yīng)該是互鎖的，即當(dāng)1#泵工作時(shí)，2#泵是停止的，只有當(dāng)1#泵出現(xiàn)故障停止工作了才自動(dòng)起動(dòng)2#泵。還有壓力只有不正常時(shí)伺服電機(jī)才工作，否則不起動(dòng)伺服電機(jī)。經(jīng)過(guò)對(duì)程序的調(diào)試，已基本驗(yàn)證了程序中設(shè)置的功能，并與實(shí)際要求相符合，達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。

整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試完畢后，本設(shè)計(jì)中的要求都基本得到了實(shí)現(xiàn)，即整個(gè)系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了水位、壓力自動(dòng)控制還有電源欠壓、過(guò)壓以及電機(jī)過(guò)流保護(hù)的功能。到此，我成功完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第37頁(yè)共57頁(yè)

6結(jié)論

鍋爐燃燒系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，具有很強(qiáng)的非線性、緊耦合、大滯后、強(qiáng)干擾，傳統(tǒng)的控制方法很難使之達(dá)到理想的控制效果和較高的自動(dòng)投運(yùn)率。因此，對(duì)鍋爐應(yīng)用先進(jìn)控制使其安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能和改善環(huán)境等目的，將具有深刻的意義。

本設(shè)計(jì)中鍋爐控制系統(tǒng)將PLC引入控制方案，由于PLC具有控制能力強(qiáng)、操作方便靈活、可靠性高等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，顯示出較大的優(yōu)越性。它不僅可以取代傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)，還可構(gòu)成復(fù)雜的控制網(wǎng)絡(luò)。利用FX2N型對(duì)一臺(tái)燃油鍋爐的控制系統(tǒng)改造，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制功能。從運(yùn)行情況看，它操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、故障少、安全性能好，改變了人工操作的麻煩，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。

另外由于我知識(shí)和能力有限，本論文尚有許多有待改進(jìn)與提高的不足之處，希望老師批評(píng)指正。

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第38頁(yè)共57頁(yè)

謝辭

在論文即將完成之際，我想向悉心指導(dǎo)我完成本設(shè)計(jì)的導(dǎo)師諸葛致老師和對(duì)本設(shè)計(jì)提出許多寶貴意見(jiàn)的朋友們表示衷心的感謝。

在本設(shè)計(jì)完成的過(guò)程中，諸葛致老師給予了我諸多指導(dǎo)，不僅僅是在理論知識(shí)方面提出意見(jiàn)，而且在分析問(wèn)題處理問(wèn)題的思考方法方面給予了幫助，對(duì)于設(shè)計(jì)過(guò)程中所出現(xiàn)的謬誤和問(wèn)題諸葛致老師也及時(shí)的批評(píng)指正，是我獲益匪淺。

同時(shí)，感謝在我大學(xué)期間給與我?guī)椭�的所有老師，培養(yǎng)了我熱愛(ài)學(xué)習(xí)、勤學(xué)好問(wèn)、創(chuàng)新探索的能力，讓我學(xué)到了不少的知識(shí)，使我受益非淺，還培養(yǎng)了我解決問(wèn)題和處理問(wèn)題的能力，為我在今后的工作和生活中打下了基礎(chǔ)。

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第39頁(yè)共57頁(yè)

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桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第40頁(yè)共57頁(yè)

附錄1

1燃油鍋爐主電路電氣原理圖：

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第41頁(yè)共57頁(yè)

附錄2

燃油鍋爐控制電路PLC外圍接線圖：

桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙第42頁(yè)共57頁(yè)

附錄3

梯形圖

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