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變頻器工作原理及其結合PLC在換熱站的應用

編輯:安徽榮光變頻器有限公司   時間:2014/05/08   字號:
摘要:變頻器工作原理及其結合PLC在換熱站的應用

大連大發供熱公司作為大連市第二大供熱企業,現有集中供熱面積1700萬m2,由2個熱源單位供熱,分別是發電公司、泰山熱電公司,另有四座事故備用鍋爐房,共有2個中繼泵站、270余個換熱站,承擔著大連市約15萬戶的供暖。集中供熱由二個熱源分別供給,二個熱源的主干管已聯成環狀,主干管之間設隔離門,運行方式目前為雙熱源獨立運行。該項目從2012年6月開始實施,現以對80余個換熱站進行改造,原有換熱站在循環泵及補水泵系統增加了變頻器,并增加流量、溫度、壓力傳感器,以西門子公司生產的PLC(可編程控制器)作為主控設備。

    1、工作原理

    1.1變頻器工作原理

    主電路是給異步電動機提供調壓調頻電源的電力變換部分,變頻器的主電路大體上可分為兩類:電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器,直流回路的濾波是電容。電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器,其直流回路濾波是電感。它由三部分構成,將工頻電源變換為直流功率的“整流器”,吸收在變流器和逆變器產生的電壓脈動的“平波回路”,以及將直流功率變換為交流功率的“逆變器”。

    1.2PLC工作原理

    PLC即可編程控制器(ProgrammablelogicController)是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令,并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體,易于擴展其功能的原則而設計。

    PLC采用“順序掃描,不斷循環”的工作方式:⑴每次掃描過程,集中采集輸入信號,集中對輸出信號進行刷新;⑵輸入刷新過程,當輸入端口關閉時,程序在進行執行階段時,輸入端有新狀態,新狀態不能被讀入。只有程序進行下一次掃描時,新狀態才被讀入;⑶一個掃描周期分為輸入采樣,程序執行,輸出刷新;⑷元件映象寄存器的內容是隨著程序的執行變化而變化的。⑸掃描周期的長短由三條決定:①CPU執行指令的速度;②指本身占有的時間;③指令條數,現在的PLC掃描速度都是非??斓?。⑹由于采用集中采樣,集中輸出的方式,存在輸入/輸出滯后的現象,即輸入/輸出響應延遲。

    2、配置組成

    2.1系統組成

    該系統由可編程控制器(PLC)、輸出繼電器以及觸摸屏監控畫面組成。

    2.2硬件組成

    以西門子公司生產的可編程控制器(PLC)為主控設備,本系統硬件型號如下:

    電源模塊:6ES7307-1EA01-0AA0

    CPU模塊:6ES7314-1AG14-0AB0

    以太網通訊模塊:6GK7343-1CX10-0XE0

    開關量輸入:6ES7321-1BH02-4AA1

    開關量輸出:6ES7322-1BH01-4AA1

    模擬量輸入:6ES7331-1KF02-4AB1(8通道)

    模擬量輸出:6ES7332-5HF00-4AB1(8通道)

    輸出繼電器:歐姆龍DC24V

    2.3軟件組成

    系統的軟件是由編程軟件STEP7,組態軟件wincccomfort。本系統觸摸屏畫面是用西門子公司的wincccomfort畫成,系統主要由以下畫面組成:主畫面、一次網參數總覽、二次網參數總覽、循環泵補水泵操作、調節閥控制、系統畫面、清零操作、巡檢記錄、內部參數。

    3、功能介紹

    3.1變頻器功能

    傳統的換熱站內二次網循環泵都是以孔板或者閥門調節來控制泵出口流量及壓力,對設備損耗、電能的浪費以及人力要求很高。對外部流量的調節造成很大的困擾。

    變頻器的使用可以選擇根據外部要求進行簡易調節,通過設置頻率達到控制循環泵的轉速,進而達到控制泵出口流量及頻率或者通過壓差控制方式控制泵的出力,達到節能(節電)的效果。

    傳統的換熱站內二次網補水泵的控制方式都是以壓力指針判斷泵的啟停,頻繁的操作造成設備的損耗及人力的浪費。變頻器對補水泵的使用是以恒壓控制方式控制,當補水壓力即循環泵入口壓力低時進行補水,恢復需要壓力時停泵。以大連大發供熱公司一年的采暖期為比較,使用變頻前與使用后作為比較,節約電能20%—40%。

    3.2PLC功能

    PLC系統主要針對換熱站相關設備進行設備控制,數據采集控制,及監視等。換熱站系統控制設備一般有:循環泵、補水泵,以及調節流量的調節閥等。顯示溫度、壓力、流量等各種參數。

    遠程控制循環泵以及補水泵的啟停、手動控制調節閥的開度、自動定壓補水、調節閥自動定溫調節開度、循環泵自動定溫調節頻率、考察看站人員的工作情況。PLC的選用可以實現工藝控制的自動化,由CPU、輸入/輸出模塊接收測量信號(如溫度,壓力,流量等轉化來的電信號)、遠程掃描模塊、中間繼電器、光電轉換模塊等組成,通過專用軟件編程(梯形圖或語言命令),利用網絡(以太網或局域網等)實現對執行元件(如閥門的開閉,馬達的啟停,調速等)的控制來達到供熱平衡的目的。

    4、結束語

    變頻器結合PLC在換熱站的應用,在集中供熱行業已經形成一種趨勢,并且日趨完善。這種自動控制系統的應用,在節約電能、降低運行成本的同時,依靠其簡易、穩定的運行已經慢慢為廣大供熱企業所接受。

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