基于PLC和組態(tài)軟件鍋爐水處理監(jiān)控界面設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

目錄1前言12監(jiān)控系統(tǒng)工藝流程12.1鍋爐給水壓力控制22.2除氧水箱水位控制22.3軟水箱水位控制42.4數(shù)據(jù)的采集與控制63監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置74監(jiān)控系統(tǒng)軟件配置74.1MCGS組態(tài)軟件74.2編程軟件94.3通信125監(jiān)控系統(tǒng)主要功能126結(jié)束語12致謝13參考文獻(xiàn)1411前言計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是采用集中監(jiān)測、集中控制、集中顯示、集中管理、集中保存的系統(tǒng)，融合了較先進(jìn)的自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)，廣泛應(yīng)用在化工、供暖、機(jī)械、供水、水處理等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來越顯著的作用。在滿足鍋爐連續(xù)、安全、穩(wěn)定的前提下，本文介紹了集工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件、PLC（可編程控制器）、變頻器于一體的鍋爐水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷提高，水處理技術(shù)在用水過程中也得到了迅猛發(fā)展，目前已成為提高鍋爐熱效率的關(guān)鍵。做好鍋爐水處理，就要實(shí)現(xiàn)三個(gè)基本要求：即防止蒸汽夾帶、結(jié)垢、腐蝕。蒸汽夾帶、結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)格來說是很難絕對避免的，它們會相互影響、相互作用，所以水處理時(shí)必須統(tǒng)一考慮。只有爐外處理和爐內(nèi)處理有機(jī)結(jié)合，才能保證鍋爐在高質(zhì)量下運(yùn)行。爐外處理的主要方法為樹脂軟化及熱除氧氣,一般以藥劑實(shí)現(xiàn)。使用的藥劑有五種：阻垢劑、淤渣、分散劑、除氧劑、消泡劑和蒸汽系統(tǒng)保護(hù)劑。由于水處理工藝比較復(fù)雜，所以選用自動監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)測、集中控制、集中顯示、集中管理、集中保存，融合較先進(jìn)的自動化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、故障診斷技術(shù)和軟件技術(shù)。在滿足鍋爐連續(xù)、安全、穩(wěn)定的前提下，用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件、PLC(可編程控制器)、變頻器于一體的自動監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對鍋爐水處理的有效監(jiān)控。2監(jiān)控系統(tǒng)工藝流程鍋爐水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)包括：鍋爐給水壓力的控制、除氧水箱水位的控制，軟水箱水位的控制和數(shù)據(jù)的采集與控制。鍋爐水處理系統(tǒng)的工藝流程簡圖如圖1：圖1水處理工藝簡圖鈉離子交換器冷凝水箱軟水管軟水箱除氧水箱軟水泵鍋爐給水泵軟水冷凝水冷凝水泵22.1鍋爐給水壓力的控制鍋爐給水壓力的控制采用水泵變頻恒壓供水，通過安裝在出水管網(wǎng)上的壓力變送器，把管網(wǎng)壓力信號變成420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC（可編程控制器），PLC通過PID程序運(yùn)算后，輸出轉(zhuǎn)速信號送給變頻器，由變頻器控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水泵的供水量，使供水管網(wǎng)上的壓力保持在給定的壓力值上。當(dāng)用水量超過或少于運(yùn)行泵的供水量時(shí)，通過PLC控制切換進(jìn)行加泵或減泵，即根據(jù)用水量的多少由PLC控制工作泵的數(shù)量增減以及變頻器對運(yùn)行泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒壓供水的目的。變頻恒壓供水原理圖如圖2：圖2變頻恒壓供水原理圖恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動機(jī)調(diào)速裝置與可編程控制器(PLC)構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動調(diào)整泵組的運(yùn)行臺數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。系統(tǒng)的控制目標(biāo)是泵站總管的出水壓力，系統(tǒng)設(shè)定的給水壓力值與反饋的總管壓力實(shí)際值進(jìn)行比較，其差值輸入具有壓力顯示的PID調(diào)節(jié)器運(yùn)算處理后，輸出模擬信號給變頻器，利用變頻器的兩個(gè)可編程的繼電器輸出口RO1，RO2，將信號傳給PLC，從而PLC判斷是否加泵還是切泵。用變頻器來實(shí)現(xiàn)恒壓供水，與用調(diào)節(jié)閥門來實(shí)現(xiàn)恒壓供水相比較，節(jié)能效果十分顯著。系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是啟動平穩(wěn)，啟動電流可限制在額定電流以內(nèi)，從而避免了啟動時(shí)對電網(wǎng)的沖擊；由于泵的平均轉(zhuǎn)速降低了，從而可延長泵和閥門等使用壽命；可以消除啟動和停機(jī)時(shí)的水錘效應(yīng).2.2除氧水箱水位的控制除氧水箱水位的控制采用水泵變頻與工頻供水，通過安裝在除氧水箱上的差壓變送器，把水箱水位信號轉(zhuǎn)變成420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入PLC，PLC通過PID程序運(yùn)算后，得出輸出信號給變頻器，由變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)水箱給水量，使除氧水箱的水位保持在給定的水位上。給除氧水箱供水還包括冷凝水箱水PLC變頻器水泵變頻器信號水位信號壓力變送器給定水壓水壓3位的控制，當(dāng)冷凝水箱水位高時(shí)，啟動冷凝水泵，當(dāng)冷凝水箱水位低時(shí)，停止冷凝水泵，防止冷凝水箱出現(xiàn)溢流現(xiàn)象，減少水源浪費(fèi)。根據(jù)除氧水箱水位的高低，由PLC控制軟水泵和冷凝水泵數(shù)量及變頻器對軟水泵的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒水位供水。恒水位變頻控制原理圖如圖3：圖3恒水位變頻控制原理系統(tǒng)采用一臺變頻器拖動2臺電動機(jī)的起動、運(yùn)行與調(diào)速，其中兩臺大機(jī)(75kW)和兩臺小機(jī)(55kW)分別采用循環(huán)使用的方式運(yùn)行。PLC上接工控計(jì)算機(jī)，水位傳感器采樣水池水位信號，變頻器輸出電機(jī)頻率信號，這兩個(gè)信號反饋給PLC的模糊模塊,PLC根據(jù)這兩個(gè)信號經(jīng)模糊運(yùn)算，發(fā)出指令，對水泵電機(jī)進(jìn)行工頻和變頻之間的切換。PLC上接工控計(jì)算機(jī)，上位機(jī)裝有監(jiān)控軟件，對恒水位供水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測控制。系統(tǒng)工作過程:根據(jù)現(xiàn)場生產(chǎn)的實(shí)際情況，一般只需開動一臺大泵和一臺小泵，就能滿足生產(chǎn)需要，小機(jī)工頻運(yùn)行作恒速泵使用，大機(jī)變頻運(yùn)行作變量泵；因此可以采用一大一小搭配的分組方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，即把1#水泵電機(jī)（50kW）和2#水泵電機(jī)（75kW）為一組。分析自動控制系統(tǒng)的機(jī)組的工作過程,可分為以下三個(gè)工作狀態(tài)：1#電機(jī)變頻起動；1#電機(jī)工頻運(yùn)行，2#電機(jī)變頻運(yùn)行；2#電機(jī)單獨(dú)變頻運(yùn)行。一般情況下，水泵電機(jī)都處于這三種工作狀態(tài)之中，當(dāng)源水的水位發(fā)生變化時(shí)，管網(wǎng)壓力也就隨之變化，三種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)換，因此這三種工作狀態(tài)對應(yīng)著三個(gè)切換過程。（1）切換過程1#電機(jī)變頻起動，頻率達(dá)到50Hz,1