專利名稱：恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工業(yè)控制裝置及控制方法，特別是一種恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
在很多鍋爐供水系統(tǒng)中，鍋爐供水泵一般是按鍋爐需要最大揚(yáng)程需求設(shè)計(jì)、并以電機(jī)工頻運(yùn)轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)，然后采用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來進(jìn)行液位控制。因此供水泵揚(yáng)程余量非常大，對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)生的水壓非常高，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)需要電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電動(dòng)機(jī)處于高負(fù)荷狀態(tài)或者超負(fù)荷狀態(tài)才能輸出足夠的動(dòng)力進(jìn)行動(dòng)作。當(dāng)鍋爐用氣波動(dòng)時(shí)會(huì)引起水位頻繁變動(dòng)，供水自動(dòng)控制系統(tǒng)會(huì)頻繁對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥給 出動(dòng)作指令，使電動(dòng)調(diào)節(jié)閥長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷或超負(fù)荷工作后電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)過熱，引起電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電機(jī)熱保護(hù)并停止工作，從而使水位無法控制。在這種情況下，如果鍋爐此時(shí)液位很低，又不能及時(shí)加大供水量進(jìn)行補(bǔ)水，會(huì)出現(xiàn)干鍋甚至發(fā)生鍋爐爆炸，是非常危險(xiǎn)的安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥因其內(nèi)部電機(jī)過載保護(hù)引起電動(dòng)調(diào)節(jié)閥停機(jī)不工作的安全問題，提供一種能有效提高鍋爐安全性、達(dá)到高精度恒差壓控制效果、使鍋爐給水泵能耗降低、自動(dòng)化程度和可靠性高、操作簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好、調(diào)整方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置及控制方法。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是一種恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置包括PLC控制系統(tǒng)、壓力變送器I、壓力變送器II、變頻器及操作面板，PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊及分別與CPU模塊連接的電源模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊，壓力變送器I安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前端管道的外側(cè)管壁上，壓力變送器II安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后端管道的外側(cè)管壁上，壓力變送器I、壓力變送器II的輸出端分別與模擬量輸入模塊I的輸入端連接，變頻器連接在鍋爐給水泵的電機(jī)上并控制鍋爐給水泵的電機(jī)工作，變頻器的輸出端分別與模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊的輸入端連接，變頻器的輸入端分別與模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊通過背板總線與CPU模塊連接，模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊通過背板總線與CPU模塊連接，操作面板與以太網(wǎng)通訊模塊連接。其中所述模擬量輸入模塊I為8路12位4_20mA 2線制模擬量輸入模塊，壓力變送器I、壓力變送器II均為2線制4-20mA壓力變送器，壓力變送器I、壓力變送器II分別通過2芯電纜與模擬量輸入模塊I的輸入端連接。其中所述模擬量輸入模塊II為8路12位4_20mA 4線制模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸入模塊為32路數(shù)字量輸入模塊，變頻器的輸出端分別通過多芯電纜與模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊的輸入端連接。其中所述模擬量輸出模塊為8路12位4_20mA模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊為32路數(shù)字量輸出模塊，變頻器的輸入端分別通過多芯電纜與模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接。其中所述電源模塊為DC24V直流電源模塊。其中所述PLC控制系統(tǒng)為S7-300系列PLC，CPU模塊為CPU315-2DP，電源模塊為PS307,以太網(wǎng)通訊模為CP343-1 Lean，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及模擬量輸出模塊均為SM331，數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊均為SM321。其中所述變頻器的數(shù)量與鍋爐給水泵的數(shù)量相匹配，即一臺(tái)變頻器對(duì)應(yīng)控制一臺(tái)鍋爐給水泵工作。本發(fā)明還提供了該恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法，該控制方法是利用 本發(fā)明上述由PLC控制系統(tǒng)、壓力變送器I、壓力變送器II、變頻器及操作面板組成的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置自動(dòng)保護(hù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使其在鍋爐供水時(shí)不會(huì)因電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部電機(jī)過載保護(hù)而停機(jī)不工作，包括設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集及變頻器工作狀態(tài)采集、差壓控制信息處理、差壓控制值輸出控制、顯示監(jiān)視；其步驟如下
步驟I:設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值由操作面板輸入電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值，PLC控制系統(tǒng)通過其內(nèi)部的以太網(wǎng)通訊模塊與操作面板通訊，讀取操作面板上輸入的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值；
步驟2 :電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集與變頻器工作狀態(tài)采集，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集從安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后端管道上的壓力變送器I、壓力變送器II采集電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值，經(jīng)PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊I將壓力信號(hào)傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊供其計(jì)算用；變頻器工作狀態(tài)采集變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊II和數(shù)字量輸入模塊傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊；
步驟3 :差壓控制信息處理根據(jù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值、變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，由PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過模糊PID算法計(jì)算得出壓差控制值；
步驟4 :差壓控制值輸出控制PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊將步驟3中計(jì)算得到的壓差控制值通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸出模塊傳給變頻器，變頻器根據(jù)壓差控制值變頻改變鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后差壓的控制；
步驟5 :顯示監(jiān)視在操作面板上顯示工作狀態(tài)、設(shè)定的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的實(shí)際差壓值和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的差壓控制參數(shù)。其中在所述步驟4中，PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過PLC控制系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊輸出控制變頻器啟停或故障復(fù)位信息給變頻器。由于采用了上述方案，本發(fā)明與現(xiàn)有其它同類技術(shù)相比較具有如下有益效果
I、提高鍋爐安全性
使用本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置后，由壓力變送器I、II采集鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前、后壓力信號(hào)，通過模擬量輸入模塊I將壓力信號(hào)傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊，CPU模塊根據(jù)壓力差自動(dòng)控制變頻器的頻率，通過控制變頻器的頻率調(diào)節(jié)鍋爐給水泵的流量大小，鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后壓差變小并且穩(wěn)定，使鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥動(dòng)作時(shí)需要的動(dòng)力變小，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電機(jī)不會(huì)因過載發(fā)熱引起保護(hù)停機(jī)；鍋爐在運(yùn)行過程中(尤其緊急時(shí)刻)不會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥失控不動(dòng)作的現(xiàn)象；顯著提高了鍋爐安全性。2、能達(dá)到高精度恒差壓控制的效果
本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置中，變頻器與CPU模塊之間通過數(shù)字量輸入模塊和模擬量輸入模塊II連接，獲得變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息，通過操作面板(可為觸摸屏或者PC電腦)設(shè)置差壓控制值，作為差壓控制信息處理時(shí)模糊PID控制算法的控制參數(shù)依據(jù)；壓力變送器I、II采集鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前壓力值，后將標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入模擬量輸入模塊I，模擬量輸入模塊I再將信號(hào)送給CPU模塊，PLC控制系統(tǒng)通過模糊PID運(yùn)算后通過模擬量輸出模塊將壓差控制值輸出給變頻器，使變頻器對(duì)鍋爐給水泵進(jìn)行變頻控制，經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明在運(yùn)行過程中，超調(diào)不會(huì)超過設(shè)置差壓值的5%。3、鍋爐給水泵能耗降低 本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置中，由于采用變頻器變頻控制鍋爐給水泵進(jìn)行給水，使鍋爐給水泵在正常生產(chǎn)時(shí)，不需要全速工頻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可根據(jù)需求工作，即在需要的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，能有效降低鍋爐給水泵的耗電量，由于出于安全考慮設(shè)計(jì)，鍋爐給水泵揚(yáng)程余量大，而鍋爐正常生產(chǎn)時(shí)，鍋爐給水泵只需在全速的60%左右的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)即可，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比至少能節(jié)省電量30%。4、自動(dòng)化程度和可靠性高、操作簡(jiǎn)單
使用本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置時(shí)，只需按下參數(shù)設(shè)置按鈕，即進(jìn)入差壓控制值設(shè)置狀態(tài)或差壓控制參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)，操作者只需通過操作面板(可為觸摸屏或者PC電腦)，即可對(duì)差壓控制設(shè)置狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，差壓控制過程是全自動(dòng)的，可靠性高，不需要使用其它設(shè)備，操作起來非常方便。5、人機(jī)界面友好
使用本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置過程中，可通過操作面板(觸摸屏或PC電腦的顯示屏)上實(shí)時(shí)顯示差壓的動(dòng)態(tài)值和設(shè)置控制值，再通過操作面板設(shè)置差壓參數(shù)過程中，也可通過操作面板顯示設(shè)置的參數(shù)值，操作過程一目了然，人機(jī)界面友好。6、本發(fā)明之恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)調(diào)節(jié)穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置及控制方法作進(jìn)一步說明。


圖I是本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置的結(jié)構(gòu)方框 圖2是本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法的PID控制原理方框 圖3是本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法的PID控制流程框圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，是一種閉環(huán)模糊PID恒差壓控制裝置，該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置包括PLC控制系統(tǒng)I、壓力變送器I、壓力變送器II、變頻器及操作面板，PLC控制系統(tǒng)I包括CPU模塊及分別與CPU模塊連接的電源模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥安裝在鍋爐給水泵輸出端的管道中，壓力變送器I安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前端管道的外側(cè)管壁上，壓力變送器II安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后端管道的外側(cè)管壁上，壓力變送器I、壓力變送器II的輸出端分別與模擬量輸入模塊I的輸入端連接，變頻器連接在鍋爐給水泵的電機(jī)上并控制鍋爐給水泵的電機(jī)工作，變頻器的數(shù)量與鍋爐給水泵的數(shù)量相匹配，變頻器功率與鍋爐給水泵的電機(jī)相匹配，圖中僅示出一臺(tái)變頻器與一臺(tái)鍋爐給水泵，變頻器的數(shù)量可為多臺(tái)，只要與鍋爐給水泵的數(shù)量相對(duì)應(yīng)即可，即一臺(tái)變頻器對(duì)應(yīng)控制一臺(tái)鍋爐給水泵工作。變頻器的輸出端分別與模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊的輸入端連接，變頻器的輸入端分別與模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊通過背板總線與CPU模塊連接，模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊通過背板總線與CPU模塊的連接，操作面板與以太網(wǎng)通訊模塊連接。PLC控制系統(tǒng)I的各模塊分別設(shè)置在PLC背板上，并 通過PLC背板相連。所述模擬量輸入模塊I為8路12位4_20mA 2線制模擬量輸入模塊，壓力變送器
I、壓力變送器II均為2線制4-20mA壓力變送器，壓力變送器I、壓力變送器II分別通過2芯電纜與模擬量輸入模塊I輸入端的I路模擬量輸入通道端子(圖中未示出)連接。所述模擬量輸入模塊II為8路12位4-20mA 4線制模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸入模塊為32路 數(shù)字量輸入模塊，變頻器的輸出端分別通過多芯電纜與模擬量輸入模塊II輸入端的I路模擬量輸入通道(圖中未示出)及數(shù)字量輸入模塊輸入端的3路數(shù)字量輸入通道(圖中未示出)連接。所述模擬量輸出模塊為8路12位4-20mA模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊為32路數(shù)字量輸出模塊，變頻器的輸入端分別通過多芯電纜與模擬量輸出模塊輸出端的I路模擬量輸入通道(圖中未示出)及數(shù)字量輸出模塊輸出端的2路是數(shù)字量輸出通道對(duì)應(yīng)通道端子(圖中未示出)連接。所述電源模塊為DC24V直流電源模塊，PLC控制系統(tǒng)I內(nèi)部所有模塊由DC24V直流電源模塊通過PLC背板供電。PLC控制系統(tǒng)I為S7-300系列PLC，CPU模塊為CPU315-2DP，電源模塊為PS307，以太網(wǎng)通訊模為CP343-1 Lean，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及模擬量輸出模塊均為SM331，數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊均為SM321。本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法，該控制方法是利用本發(fā)明上述由PLC控制系統(tǒng)、壓力變送器I、壓力變送器II、變頻器及操作面板組成的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置自動(dòng)保護(hù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使其在鍋爐供水時(shí)不會(huì)因電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部電機(jī)過載保護(hù)而停機(jī)不工作，包括設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集及變頻器工作狀態(tài)采集、差壓控制信息處理、差壓控制值輸出控制、顯示監(jiān)視；其步驟如下(控制方法的PID控制原理及控制流程框圖可參見圖2、3所示)
步驟I :設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值由操作面板(可以是觸摸屏或PC電腦)輸入電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值，PLC控制系統(tǒng)通過其內(nèi)部的以太網(wǎng)通訊模塊與操作面板通訊，PLC控制系統(tǒng)讀取操作面板上輸入的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值，通過PLC背板將設(shè)定的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊；
步驟2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集與變頻器工作狀態(tài)采集，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集從安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后端管道上的壓力變送器I、壓力變送器II采集電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過壓力變送器I、II內(nèi)部芯片轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4-20mA模擬量傳輸信號(hào)，通過2芯電纜將信號(hào)傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)I的模擬量輸入模塊I，經(jīng)PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊I將壓力信號(hào)傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊供其計(jì)算用；變頻器工作狀態(tài)采集采用一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)一臺(tái)鍋爐給水泵模式為鍋爐匹配，變頻器功率與鍋爐給水泵的電機(jī)功率相匹配，變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊II和數(shù)字量輸入模塊傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊，具體為變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通過多芯電纜傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊II和數(shù)字量輸入模塊的輸入端，由模擬量輸入模塊II和數(shù)字量輸入模塊傳給CPU模塊，供監(jiān)視使用，模擬量輸入模塊II以傳輸鍋爐給水泵電機(jī)的即時(shí)速度，數(shù)字量輸入模塊以傳輸鍋爐給水泵的開關(guān)信號(hào)及故障信號(hào)；
步驟3 :差壓控制信息處理根據(jù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值、變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，由PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過模糊PID算法計(jì)算得出壓差控制值； 步驟4 :差壓控制值輸出控制PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊將步驟3中計(jì)算得到的壓差控制值通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸出模塊傳給變頻器，變頻器根據(jù)壓差控制值變頻改變鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后差壓的控制；同時(shí)，PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過PLC控制系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊輸出控制變頻器啟?；蚬收蠌?fù)位信息給變頻器；如在操作面板上手動(dòng)按啟停鍵，PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊接到信號(hào)后即會(huì)通過PLC控制系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊將啟停信號(hào)傳給變頻器；在鍋爐供水系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，CPU模塊可通過數(shù)字量輸出模塊控制變頻器自動(dòng)停止工作，鍋爐給水泵也相應(yīng)停止工作，控制變頻器自動(dòng)停止工作主要由軟件控制實(shí)現(xiàn)；
步驟5 :顯示監(jiān)視在操作面板的顯示屏(圖中未示出)上顯示工作狀態(tài)、設(shè)定的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的實(shí)際差壓值和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的差壓控制參數(shù)。作為本發(fā)明的變換形式鍋爐給水泵的數(shù)量為N(N為大于I的整數(shù))臺(tái)時(shí)，變頻器的數(shù)量也為N(N為大于I的整數(shù))臺(tái)，只要變頻器的數(shù)量與鍋爐給水泵的數(shù)量相匹配即可；在鍋爐給水泵及變頻器的數(shù)量為多臺(tái)時(shí)，PLC控制系統(tǒng)的數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊(包括模擬量輸入模塊I、II)、模擬量輸出模塊的數(shù)量分別與N的匹配關(guān)系為數(shù)字量輸入模塊的數(shù)量為N * 3 / 32塊，數(shù)字量輸出模塊的數(shù)量N * 2 / 32塊，模擬量輸入模塊的數(shù)量N / 8+1塊，模擬量輸出模塊的數(shù)量N / 8塊，同時(shí)可在前述匹配關(guān)系數(shù)量的數(shù)量上加上任意數(shù)量備用模塊；PLC控制系統(tǒng)中各模塊的型號(hào)并不限于上述實(shí)施例所列舉的型號(hào)，也可為與上述型號(hào)具有相同或相似性能的其它型號(hào)的裝置，只要在本發(fā)明的范圍內(nèi)所做的變換均屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在干，該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置包括PLC控制系統(tǒng)、壓カ變送器I、壓カ變送器II、變頻器及操作面板，PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊及分別與CPU模塊連接的電源模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊，壓カ變送器I安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前端管道的外側(cè)管壁上，壓カ變送器II安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥后端管道的外側(cè)管壁上，壓カ變送器I、壓カ變送器II的輸出端分別與模擬量輸入模塊I的輸入端連接，變頻器連接在鍋爐給水泵的電機(jī)上并控制鍋爐給水泵的電機(jī)工作，變頻器的輸出端分別與模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊的輸入端連接，變頻器的輸入端分別與模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊通過背板總線與CPU模塊連接，模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊通過背板總線與CPU模塊的連接，操作面板與以太網(wǎng)通訊模塊連接。
2.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述模擬量輸入模塊I為8路12位4-20mA 2線制模擬量輸入模塊，壓カ變送器I、壓カ變送器II均為2線制4-20mA壓カ變送器，壓カ變送器I、壓カ變送器II分別通過2芯電纜與模擬量輸入模塊I的輸入端連接。
3.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述模擬量輸入模塊II為8路12位4-20mA 4線制模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸入模塊為32路數(shù)字量輸入模塊，變頻器的輸出端分別通過多芯電纜與模擬量輸入模塊II及數(shù)字量輸入模塊的輸入端連接。
4.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述模擬量輸出模塊為8路12位4-20mA模擬量輸入模塊，數(shù)字量輸出模塊為32路數(shù)字量輸出模塊，變頻器的輸入端分別通過多芯電纜與模擬量輸出模塊及數(shù)字量輸出模塊的輸出端連接。
5.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述電源模塊為DC24V直流電源模塊。
6.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述PLC控制系統(tǒng)為S7-300系列PLC，CPU模塊為CPU315-2DP，電源模塊為PS307，以太網(wǎng)通訊模為CP343-1 Lean，模擬量輸入模塊I、模擬量輸入模塊II及模擬量輸出模塊均為SM331，數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊均為SM321。
7.如權(quán)利要求I所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置，其特征在于，所述變頻器的數(shù)量與鍋爐給水泵的數(shù)量相匹配，即一臺(tái)變頻器對(duì)應(yīng)控制一臺(tái)鍋爐給水泵工作。
8.—種恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法，該控制方法是利用本發(fā)明上述由PLC控制系統(tǒng)、壓カ變送器I、壓カ變送器II、變頻器及操作面板組成的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置自動(dòng)保護(hù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使其在鍋爐供水時(shí)不會(huì)因電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部電機(jī)過載保護(hù)而停機(jī)不工作，包括設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓カ采集及變頻器工作狀態(tài)采集、差壓控制信息處理、差壓控制值輸出控制、顯示監(jiān)視；其步驟如下 步驟I :設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值由操作面板輸入電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值，PLC控制系統(tǒng)通過其內(nèi)部的以太網(wǎng)通訊模塊與操作面板通訊，讀取操作面板上輸入的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值； 步驟2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集與變頻器工作狀態(tài)采集，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集從安裝在鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后端管道上的壓力變送器I、壓力變送器II采集電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值，經(jīng)PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊I將壓力信號(hào)傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊供其計(jì)算用；變頻器工作狀態(tài)采集變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸入模塊II和數(shù)字量輸入模塊傳給PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊； 步驟3 :差壓控制信息處理根據(jù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端當(dāng)前的壓力值、變頻器當(dāng)前工作狀態(tài)信息數(shù)據(jù)，由PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過模糊PID算法計(jì)算得出壓差控制值； 步驟4 :差壓控制值輸出控制PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊將步驟3中計(jì)算得到的壓差控制值通過PLC控制系統(tǒng)的模擬量輸出模塊傳給變頻器，變頻器根據(jù)壓差控制值變頻改變鍋爐給水泵的轉(zhuǎn)速而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后差壓的控制； 步驟5 :顯示監(jiān)視在操作面板上顯示工作狀態(tài)、設(shè)定的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的實(shí)際差壓值和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的差壓控制參數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制方法，其特征在于，在所述步驟4中，PLC控制系統(tǒng)的CPU模塊通過PLC控制系統(tǒng)的數(shù)字量輸出模塊輸出控制變頻器啟停或故障復(fù)位信息給變頻器。
全文摘要
本發(fā)明恒差壓鍋爐供水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置及控制方法，涉及工業(yè)控制裝置及控制方法，該電動(dòng)調(diào)節(jié)閥保護(hù)控制裝置包括PLC控制系統(tǒng)、壓力變送器ⅠⅡ、變頻器及操作面板，PLC控制系統(tǒng)包括CPU模塊及分別與其連接的電源模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊。該控制方法是利用上述控制裝置自動(dòng)保護(hù)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使其在鍋爐供水時(shí)不會(huì)因電動(dòng)調(diào)節(jié)閥內(nèi)部電機(jī)過載保護(hù)而停機(jī)不工作，包括設(shè)置電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端的差壓控制值、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥前后兩端壓力采集及變頻器工作狀態(tài)采集、差壓控制信息處理、差壓控制值輸出控制、顯示監(jiān)視。本發(fā)明具有安全、高精度控制、能耗低、自動(dòng)化程度和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16K31/04GK102777887SQ20121025677
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者寧甲宇, 龐斌, 洪光明, 黎瑞榮 申請(qǐng)人:柳州高新區(qū)歐亞自動(dòng)化設(shè)備有限責(zé)任公司