艾默生工控产品在锅炉温度控制中的应用
日期：2008-1-18 19:08:12 来源：中国工控网
点击： 作者：未知
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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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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。
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1、变频恒温控制系统
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1.1系统参数:
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引风电机为11KW，鼓风2.2KW，炉排为1.5KW
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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：
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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：
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引风：
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F0.00=4 CCI模拟给定 F0.03=1 端子运行命令通道
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F0.04=4 运转方向设定 F0.05=4 最大输出频率50HZ
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F0.07=4 最大输出电压380V F0.08=1 机型选择P（风机专用）
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F0.14=1 V/F曲线设定 F2.01=30 启动频率30HZ
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F2.08=0 停机方式（减速停机） FH.00=4 电机极数4
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鼓风：
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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）
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炉排：
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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）
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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。
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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。
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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。
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2、PLC硬件应用及软件编制
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2.1:硬件配置
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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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