基于PLC控制的热力公司换热站控制系统设计

河北联合大学综合课程设计说明书 2 总体设计方案

2.3.2 循环水泵

换热站的水利循环以及补水定压都需要水泵，水泵的种类很多，按工作原理分为：

1）叶片式水泵：它对流体的压送是靠装有叶片的叶轮的高速旋转完成的。包括离心泵、轴流泵、混流泵的等。

2）容积式水泵：它对液体的压送是靠泵体工作室的容积的改变完成的。如活塞式往复泵、转子泵等。

3）其他类型：上述的两种泵。如螺旋泵、射流泵、水锤泵、水轮泵以及气升泵等。他们都是利用高速液流的动能来输送液体的。

变频调速原理：通过流体力学的基本定律可知：循环泵属平方转矩负载，其n(转速)、Q(流量)、H(压力)以及P(轴功率)具有如下关系：Q∝n ，H∝n2，P∝n3；即，流量与转速成正比，压力与转速的平方成正比，轴功率与转速的立方成正比。可以看出改变电机转速可以调节循环泵的流量的方法，要比采用阀门调节更为节能经济，设备运行工况也将得到明显改善。电机的转速与工作电源输入频率成正比，即： n =60 f（1-s）／p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）,由于s、p对某一电机是固定值，因此通过改变电动机工作电源频率能达到改变电机转速的目的。变频器就是基于上述原理采用交-直-交电源变换技术，集电力电子、微电脑控制等技术于一身的综合性电气产品。

对循环水系统进行变频的改造正是基于以上原理。改造后的系统，将室外温度、系统供回水压差及回水温度作为输入参数，加上PLC控制器处理下达变频调速指令，通过变频器适时适量地控制循环泵电机的转速来调节循环泵的输出流量，满足供暖负荷要求。这就使电机在整个负荷和变化过程当中的能量消耗降到最小程度。再有，应用变频器还能提高系统的功率因数，减少电机的无功损耗，并提高供电效率和供电质量。综上所述，不难看出，对供暖换热系统进行变频节能控制能够带来巨大的节能效果。对系统进行变频控制时，为确保安全可靠性，保证系统可以方便地在工频和变频两种运行状态下进行切换。 2.3.3 阀门

换热站中用到进气阀、减压阀、自动排气阀、止回阀等。自动排气阀是用来排出管道中蒸汽冷凝水，进气阀用来调节蒸汽量，减压阀是用来调节减少蒸汽的压力，止回阀是为了防止系统中的水倒流。

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2.3.4 温度计、压力表

换热站中采用温度计、压力计来测量进气、出气、供水、出水温度和压力，给其运行调节提供依据。 2.3.5 PLC S7-200

S7-200系列PLC是SIEMENS公司推出的一种小型PLC。它具有紧凑的结构，良好的扩展性能，丰富的指令功能，低廉的价格，极高的可靠性，强大的通信能力等，已成为现代工业各种小型控制工程的理想控制器。适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200的STEP7—Micro/WIM32编程软件可以方便地在Windows环境下对PLC编程、调试、监视和控制，使得PLC的编程更加方便、快捷。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

1）S7-200PLC系统硬件组成

S7-200系列PLC包含了一个单独的CPU主机和各种可选择的扩展模块，可以十分方便地组成不同模块的控制器。也可以方便地组成PLC-PLC网络和PLC-微机网络，完成规模更大的工程。S7-200 PLC系统硬件组成如图4-1所示。

工业软件 I/O CPU主机 模块 功能 模块 人机接口 通信模块

图4-1 PLC系统组成

2） CPU主机

CPU主机又称作CPU模块，也称为本机。CPU主机本身就是一个完整的控制系统，可以单独完成一定的控制任务。该模块的主要功能是：采集的输入信号通过中央

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