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艾默生工控产品在锅炉温度控制中的应用

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日期:2008-1-18 19:08:12     来源:中国工控网   作者: 点击:
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  摘要:文章介绍了艾默生公司变频器EV2000及SK系列变频器在油炉温度控制中的基本应用,及EC20系列PLC在温度PID控制中的基本应用编程。
  
  前言:内蒙古美好食品有限公司是一家食品生产企业(馍片烤制),其油炉加热系统是用炉膛热风来加热油温的,通过油温烤制馍片。油炉实际和一台普通热水锅炉工作原理相似,通过引风、鼓风、炉排的连锁控制以实现风道出口温度恒定,用热风加热油温。由于原系统采用继电接触器控制,各电机之间均是工频运转,通过一个温度显示报警仪表,来控制鼓风的运转;引风则一直运转,炉排通过滑差电机来调速,基本是人工设定一转速后不再改变。由于该系统在恒温度控制方面的精度非常差,且电能浪费现象非常严重,煤的燃烧也很不充分,因此,我们做出如下改造设计。
  1、变频恒温控制系统
  1.1系统参数:
  引风电机为11KW,鼓风2.2KW,炉排为1.5KW
  设计采用EV2000-4T0110P(通用型)系列变频器,鼓风采用SK-4T0022G(矢量型,因为考虑到变频器体积较小,价格相差不多的情况下选择),炉排SK-4T0015G。具体系统主电路结构图及原理图如下:
  

  

  

  

  控制原理:将现场热电偶信号(E型)送至温度变送仪表,除显示温度外,还将温度信号转换成4-20MA,送入EC20 PLC(EC20-4AD)模拟量输入端,经过PLC进行处理。EC20PLC模拟量输出端将PID计算出的给定信号分三路模拟量输出到三台变频器的给定。为保证鼓风、引风保证炉膛基本 负压的前提,因此具体变频器参数设置:
  引风:
  F0.00=4 CCI模拟给定 F0.03=1 端子运行命令通道
  F0.04=4 运转方向设定 F0.05=4 最大输出频率50HZ
  F0.07=4 最大输出电压380V F0.08=1 机型选择P(风机专用)
  F0.14=1 V/F曲线设定 F2.01=30 启动频率30HZ
  F2.08=0 停机方式(减速停机) FH.00=4 电机极数4
  鼓风:
  01=20最低转速 02=50HZ最高转速 03=5 04=10(加减速) 05=AIAU给定设置 06=5A 电机电流 16=4-20 电流输入(Ma)
  41=FD 线性U/F控制
  炉排:
  01=5.0最低转速 02=40HZ最高转速 03=5 04=5(加减速) 05=AIAU给定设置 06=3A 电机电流 16=4-20 电流输入(Ma)
  41=FD 线性U/F控制
  
  1.2变频器的设置基本遵循如下原则:
  鼓引风变频器控制风机,其机械特性属于平方转矩负载,因此其V/F曲线采用2次方曲线。同时,引风机的惯性比较大,因此其降速时间要求比较大,这是由于降速过程中变频器处于回馈制动状态 ,回馈能量将会造成直流侧母线电压过高而停机,因此,必须增长降速时间。同时,停机也要求软停车,能够延长风机的机械寿命。鼓风设置同引风差别不大,除了功率外几乎一致。但考虑为保持炉膛基本负压,必须将鼓风的升速时间要低于引风,而降速时间要快于引风。
  炉排传动属于机械负载,因此炉排的控制方式为V/F基本控制或采用开环矢量控制,其低速时提供的转矩比较大,能够满足重载启动的要求,另外,系统要求的加减速时间都比较短,在5秒以内。
  当检测点温度到达设定温度后,为保证温度稳定时间比较长,且要节约能源、降低损耗,因此引风、鼓风、炉排的最低运转速度分别设置为:30HZ、20HZ、5HZ。
  
  2、PLC硬件应用及软件编制
  2.1:硬件配置
  由主机EC20-1410BRA、模拟量输入EC20-4AD、模拟量输出EC20-4DA组成。其中给定采用一块百特公司的数字给定表,可以人为设置给定值(4-20MA信号,在表上以百分数表示),给定信号送入EC20-4AD模拟量输入模块中,作为PID给定信号。另外安装一块温度数显表,该表除显示温度外,还将E型热电偶检测温度信号变送输出4-20MA信号,送入EC20-4AD输入模块作为PID反馈信号。PID控制程序是通过EC20编程软件CONTROLSTAR中调用固有PID控制子程序来实现出口温度PID恒定控制的。

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