艾默生工控產(chǎn)品在鍋爐溫度控制中的應(yīng)用
內(nèi)蒙古森鼎環(huán)保節(jié)能股份有限公司 董海英 張彬
摘要：文章介紹了艾默生公司變頻器EV2000及SK系列變頻器在油爐溫度控制中的基本應(yīng)用，及EC20系列PLC在溫度PID控制中的基本應(yīng)用編程。
Adoption of Industrial control production of Emerson in temperature control in oil boiler，and EC20(PLC) adoption in PID control.
前言：內(nèi)蒙古美好食品有限公司是一家食品生產(chǎn)企業(yè)（饃片烤制），其油爐加熱系統(tǒng)是用爐膛熱風(fēng)來加熱油溫的，通過油溫烤制饃片。油爐實際和一臺普通熱水鍋爐工作原理相似，通過引風(fēng)、鼓風(fēng)、爐排的連鎖控制以實現(xiàn)風(fēng)道出口溫度恒定，用熱風(fēng)加熱油溫。由于原系統(tǒng)采用繼電接觸器控制，各電機(jī)之間均是工頻運轉(zhuǎn)，通過一個溫度顯示報警儀表，來控制鼓風(fēng)的運轉(zhuǎn)；引風(fēng)則一直運轉(zhuǎn)，爐排通過滑差電機(jī)來調(diào)速，基本是人工設(shè)定一轉(zhuǎn)速后不再改變。由于該系統(tǒng)在恒溫度控制方面的精度非常差，且電能浪費現(xiàn)象非常嚴(yán)重，煤的燃燒也很不充分，因此，我們做出如下改造設(shè)計。
1、變頻恒溫控制系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)參數(shù):
引風(fēng)電機(jī)為11KW，鼓風(fēng)2.2KW，爐排為1.5KW
設(shè)計采用EV2000-4T0110P（通用型）系列變頻器，鼓風(fēng)采用SK-4T0022G（矢量型，因為考慮到變頻器體積較小，價格相差不多的情況下選擇），爐排SK-4T0015G。具體系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)圖及原理圖如下：
控制原理：將現(xiàn)場熱電偶信號（E型）送至溫度變送儀表，除顯示溫度外，還將溫度信號轉(zhuǎn)換成4-20MA，送入EC20 PLC（EC20-4AD）模擬量輸入端，經(jīng)過PLC進(jìn)行處理。EC20PLC模擬量輸出端將PID計算出的給定信號分三路模擬量輸出到三臺變頻器的給定。為保證鼓風(fēng)、引風(fēng)保證爐膛基本 負(fù)壓的前提，因此具體變頻器參數(shù)設(shè)置：
引風(fēng)：
F0.00=4 CCI模擬給定 F0.03=1 端子運行命令通道
F0.04=4 運轉(zhuǎn)方向設(shè)定 F0.05=4 最大輸出頻率50HZ
F0.07=4 最大輸出電壓380V F0.08=1 機(jī)型選擇P（風(fēng)機(jī)專用）
F0.14=1 V/F曲線設(shè)定 F2.01=30 啟動頻率30HZ
F2.08=0 停機(jī)方式（減速停機(jī)） FH.00=4 電機(jī)極數(shù)4
鼓風(fēng)：
01=20最低轉(zhuǎn)速 02=50HZ最高轉(zhuǎn)速 03=5 04=10（加減速） 05=AIAU給定設(shè)置 06=5A 電機(jī)電流 16=4-20 電流輸入（Ma）
41=FD 線性U/F控制
爐排：
01=5.0最低轉(zhuǎn)速 02=40HZ最高轉(zhuǎn)速 03=5 04=5（加減速） 05=AIAU給定設(shè)置 06=3A 電機(jī)電流 16=4-20 電流輸入（Ma）
41=FD 線性U/F控制
1.2變頻器的設(shè)置基本遵循如下原則：
鼓引風(fēng)變頻器控制風(fēng)機(jī)，其機(jī)械特性屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因此其V/F曲線采用2次方曲線。同時，引風(fēng)機(jī)的慣性比較大,因此其降速時間要求比較大，這是由于降速過程中變頻器處于回饋制動狀態(tài) ，回饋能量將會造成直流側(cè)母線電壓過高而停機(jī)，因此，必須增長降速時間。同時，停機(jī)也要求軟停車，能夠延長風(fēng)機(jī)的機(jī)械壽命。鼓風(fēng)設(shè)置同引風(fēng)差別不大，除了功率外幾乎一致。但考慮為保持爐膛基本負(fù)壓，必須將鼓風(fēng)的升速時間要低于引風(fēng)，而降速時間要快于引風(fēng)。
爐排傳動屬于機(jī)械負(fù)載，因此爐排的控制方式為V/F基本控制或采用開環(huán)矢量控制，其低速時提供的轉(zhuǎn)矩比較大，能夠滿足重載啟動的要求，另外，系統(tǒng)要求的加減速時間都比較短，在5秒以內(nèi)。
當(dāng)檢測點溫度到達(dá)設(shè)定溫度后，為保證溫度穩(wěn)定時間比較長，且要節(jié)約能源、降低損耗，因此引風(fēng)、鼓風(fēng)、爐排的最低運轉(zhuǎn)速度分別設(shè)置為：30HZ、20HZ、5HZ。
2、PLC硬件應(yīng)用及軟件編制
2.1:硬件配置
由主機(jī)EC20-1410BRA、模擬量輸入EC20-4AD、模擬量輸出EC20-4DA組成。其中給定采用一塊百特公司的數(shù)字給定表，可以人為設(shè)置給定值（4-20MA信號，在表上以百分?jǐn)?shù)表示），給定信號送入EC20-4AD模擬量輸入模塊中，作為PID給定信號。另外安裝一塊溫度數(shù)顯表，該表除顯示溫度外，還將E型熱電偶檢測溫度信號變送輸出4-20MA信號，送入EC20-4
