3.5 Принципові схеми регулювання, управління, сигналізації, захисту та живлення
3.5.1 Принципова схема регулювання, управління, сигналізації та захисту
Розроблена принципова електрична схема автоматичного регулювання, управління, сигналізації та захисту зображена на 2-му аркуші графічної частини дипломного проекту. Вона базується на мікропроцесорному контролері TSX Micro.
Аналогові входи .
В даному проекті використовуються датчики та перетворювачі з вихідним уніфікованим струмовим сигналом 4…20 мA. Зовнішні аналогові сигнали 4…20 мA послідовно проходять клемну колодку (КК) аналогово-цифровий перетворювач TSX AEZ 802. Кожний аналоговий вхід на клемній колодці займає дві клеми. На TSX AEZ 802 електричні зв’язки закінчуються і подальший шлях проходження сигналу визначається програмно.
Дискретні входи.Для вводу дискретних сигналів використовується модуль TSX DMZ 28DR .
Дискретні виходи.Для виводу дискретних сигналів використовується модуль TSX DSZ 08Т2, вихідним сигналом модуля є “сухий” контакт з 24В і струмом до 0,5 А та модуль TSX DMZ 28DR, який має 12 вихідних реле, максимальний струм комутації 3А.
Таблиця 3.2. Змінні контролера
|
Позначення змінних |
Призначення |
|
Аналогові входи | |
|
%IW4.0 |
Рівень води в барабані котла (Регулювання) |
|
%IW4.1 |
Витрата пари від котла |
|
%IW4.2 |
Витрата живильної води |
|
%IW4.3 |
Тиск пари в барабані |
|
%IW4.4 |
Витрата газу |
|
%IW4.5 |
Тиск повітря після підігрівача повітря |
|
%IW4.6 |
Тиск газу |
|
%IW4.7 |
Розрідження в топці котла |
|
%IW5.0 |
Температура перегрітої пари |
|
%IW5.1 |
Температура води після економайзера |
|
%IW5.2 |
Температура вихідних газів |
|
%IW5.3 |
Температура повітря до підігрівача |
|
%IW5.4 |
Температура повітря після підігрівача |
|
%IW5.5 |
Тиск пари після пароперегрівача |
|
%IW5.6 |
Рівень в барабані котла (Захист) |
|
%IW5.7 |
Концентрація солі в котловій воді |
|
%IW6.0 |
Положення РО подачі води на котел |
|
%IW6.1 |
Положення РО подачі газу на котел |
|
%IW6.2 |
Частота обертів двигуна вентилятора |
|
%IW6.3 |
Частота обертів двигуна димососа |
|
%IW6.4 |
Положення РО подачі води на охолоджувач |
|
%IW6.5 |
Положення РО періодичної продувки барабана |
|
Дискретні входи | |
|
%І2.0 |
Тиск повітря нижче 0,75 кПа |
|
%І2.1 |
Тиск газу нижче 5 кПа |
|
%І2.2 |
Тиск газу вище 35 кПа |
|
%І2.3 |
Розрідження нижче -10 Па |
|
%І2.4 |
Полум'я пальника №1 |
|
%І2.5 |
Кнопка запальника №1 |
|
%І2.6 |
Полум'я пальника №2 |
|
%І2.7 |
Кнопка запальника №2 |
|
%І2.8 |
Полум'я пальника №3 |
|
%І2.9 |
Кнопка запальника №3 |
|
%І2.10 |
Полум'я пальника №4 |
|
%І2.11 |
Кнопка запальника №4 |
|
Дискретні виходи | |
|
%Q1.0 |
Рівень води в барабані "менше" |
|
%Q1.1 |
Рівень води в барабані "більше" |
|
%Q1.2 |
Витрата газу "менше" |
|
%Q1.3 |
Витрата газу "більше" |
|
%Q1.4 |
Тиск повітря "менше" |
|
%Q1.5 |
Тиск повітря "більше" |
|
%Q1.6 |
Розрідження "менше" |
|
%Q1.7 |
Розрідження "більше" |
|
%Q1.8 |
Температура пари "менше" |
|
%Q1.9 |
Температура пари "більше" |
|
%Q3.0 |
Трансформатор запальника №1 |
|
%Q3.1 |
Клапан подачі газу на запальник №1 |
|
%Q3.2 |
Трансформатор запальника №2 |
|
%Q3.3 |
Клапан подачі газу на запальник №2 |
|
%Q3.4 |
Трансформатор запальника №3 |
|
%Q3.5 |
Клапан подачі газу на запальник №3 |
|
%Q3.6 |
Трансформатор запальника №4 |
|
%Q3.7 |
Клапан подачі газу на запальник №4 |
|
%Q3.8 |
Сирена |
|
%Q3.9 |
Відсікач |
|
%Q6.0 |
Полум'я пальника №1 |
|
%Q6.1 |
Полум'я пальника №2 |
|
%Q6.2 |
Полум'я пальника №3 |
|
%Q6.3 |
Полум'я пальника №4 |
Текст програми реалізованої на МПК має такий вигляд :
%MW11:=%IW4.0+(5*(%IW4.1)/10)-(3*(%IW4.2)/10);
PID(' ',' ',%MW11, %MW1, %M21, %MW100:43);
%M21:=True;
%MW100:=5000;
%MW101:=0;
%MW102:=250;
%MW103:=100;
SERVO(%MW1, %IW6.0,%Q1.0, %Q1.1, %MW100, %MW350);
%MW350:=300;
%MW351:=100;
%MW12:=%IW4.6-(4*(%IW4.3)/10)-(5*(%IW4.4)/10);
PID(' ',' ',%MW12, %MW2, %M22, %MW150:43);
%M22:=True;
%MW150:=5000;
%MW151:=0;
%MW152:=250;
%MW153:=100;
SERVO(%MW2, %IW6.1, %Q1.2, %Q1.3, %MW150, %MW400);
%MW400:=300;
%MW401:=100;
PID(' ',' ',%IW4.7, %MW4, %M24, %MW250:43);
%M24:=True;
%MW250:=5000;
%MW251:=0;
%MW252:=250;
%MW253:=100;
SERVO(%MW4, %IW6.3, %Q1.6, %Q1.7, %MW250, %MW380);
%MW380:=300;
%MW381:=100;
PID(' ',' ',%IW5.0, %MW5, %M25, %MW300:43);
%M25:=True;
%MW300:=5000;
%MW301:=0;
%MW302:=250;
%MW303:=100;
SERVO(%MW5, %IW6.4,%Q1.8, %Q1.9, %MW300, %MW390);
%MW390:=300;
%MW391:=100;
If %I0.5 then
start %TM1;
set %Q3.0;
set %Q3.1;
END_If;
If %I0.4 then
reset %Q3.0;
END_If;
If %TM1.V then
reset %Q3.1;
END_If;
If %Q3.2 AND NOT %I0.4 then
reset %Q3.0;
reset %Q3.1;
END_If;
If %I0.7 then
start %TM2;
set %Q3.2;
set %Q3.3;
END_If;
If %I0.6 then
reset %Q3.2;
END_If;
If %TM2.V then
reset %Q3.3;
END_If;
If %Q3.2 AND NOT %I0.6 then
reset %Q3.2;
reset %Q3.3;
END_If;
If %I0.9 then
start %TM3;
set %Q3.4;
set %Q3.5;
END_If;
If %I0.8 then
reset %Q3.4;
END_If;
If %TM3.V then
reset %Q3.5;
END_If;
If %Q3.2 AND NOT %I0.8 then
reset %Q3.4;
reset %Q3.5;
END_If;
If %I0.11 then
start %TM4;
set %Q3.6;
set %Q3.7;
END_If;
If %I0.10 then
reset %Q3.6;
END_If;
If %TM4.V then
reset %Q3.7;
END_If;
If %Q3.2 AND NOT %I0.10 then
reset %Q3.6;
reset %Q3.7;
END_If;
IF %IW4.0 > 7500 THEN
SET %M7;
ELSE RESET %M7;
END_IF;
IF %IW4.0 < 2500 THEN
SET %M8;
ELSE RESET %M8;
END_IF;
IF %IW4.3 > 6000 THEN
SET %M9;
ELSE RESET %M9;
END_IF;
IF %IW4.3 < 3000 THEN
SET %M10;
ELSE RESET %M10;
END_IF;
IF %IW4.5 < 1500 THEN
SET %M11;
ELSE RESET %M11;
END_IF;
IF %IW4.6 < 1650 THEN
SET %M12;
ELSE RESET %M12;
END_IF;
IF %IW4.6 > 5500 THEN
SET %M13;
ELSE RESET %M13;
END_IF;
IF %IW4.7 < 1000 THEN
SET %M14;
ELSE RESET %M14;
END_IF;
IF %IW5.0 < 7000 THEN
SET %M15;
ELSE RESET %M15;
END_IF;
IF %IW5.0 > 8000 THEN
SET %M16;
ELSE RESET %M16;
END_IF;
IF %IW5.2 < 4500 THEN
SET %M17;
ELSE RESET %M17;
END_IF;
IF %IW5.7 > 2000 THEN
SET %M18;
ELSE RESET %M18;
END_IF;
IF %IW5.6 < 1500 THEN
SET %M1;
END_IF;
IF %IW5.6 > 8500 THEN
SET %M2;
END_IF;
IF %I0.0 THEN
SET %M3;
END_IF;
IF %I0.1 THEN
SET %M4;
END_IF;
IF %I0.2 THEN
SET %M5;
END_IF;
IF %I0.3 THEN
SET %M6;
END_IF;
IF %M1 OR %M2 OR %M3 OR %M4 OR %M5 OR %M6 THEN
SET %Q3.8;
RESET %Q3.9;
END_IF;
Схема регулювання
Розглянемо контур регулювання живлення котла. Сигнали 4..20 мА від датчика рівня поз.1б та витратомірів поз.1г, поз.1е підключені до модуля аналогових входів TSX AEZ 802. В АЦП сигнал перетворюється в цифрову форму відповідно до налаштувань модуля 0…10000 і згідно з географічним методом адресації отримує адресу в контролері % IW4.0, % IW4.1 та % IW4.2. Фрагмент програми:
%MW11:=%IW4.0+(5*(%IW4.1)/10)-(3*(%IW4.2)/10);
PID(' ',' ',%MW11, %MW1, %M21, %MW100:43);
%M21:=True;
%MW100:=5000; (Завдання регулятору, складає 0 мм)
%MW101:=0; (вихід в ручному режимі, відповідає 0 % хРО)
%MW102:=250; (настройка П складової
)
%MW103:=100; (настройка І складової
)
SERVO(%MW1, %IW6.0, %Q1.0, %Q1.1, %MW100, %MW350); (формування імпульсного вихідного сигналу)
%MW350:=300;
%MW351:=100;
Алгоритм PID має такі налаштування: %MW11– поточне значення регульованої змінної, %M21 – внутрішня дискретна змінна, якщо її значення 1 – працює регулятор, якщо 0 – встановлюється для вихідної змінної значення, яке записане в %МW101. %MW100:43 – масив із 43 значень, перше з них – завдання %MW100, друге – вихід в ручному режимі, третє %MW102 – настройка П регулятора, четверте %MW103 – настройка І регулятора, п’яте – настройка Д регулятора. %MW1 – вихід регулятора.
SERVO (%MW1, %IW6.0, %Q1.0, %Q1.1, %MW100, %MW350); - стандартний алгоритм імпульсного ПІД регулювання бібліотеки контролера. В цьому алгоритмі, %MW1 – вхід блока SERVO, на який подається вихід ПІД-аналогового регулятора; %IW6.0 – сигнал зворотнього зв’язку від виконавчого механізму (положення ВМ); %Q1.0 – вихід імпульсного регулятора, що відповідає сигналу “більше”; %Q1.1 – вихід імпульсного регулятора, що відповідає сигналу “менше”;
%MW350 – масив параметрів блока SERVO.
%MW350:=300; (тривалість імпульсу, що відповідає 3с);
%MW351:=100; (мінімальна тривалість імпульсу, що відповідає 1с);
%Q1.0 та %Q1.1 – змінні, відповідні сигнали яких підключені до першого та другого вихідних каналів модуля TSX DMZ 28DR. В ЦДП вони перетворюються на дискретні сигнали, які надходять на виконавчий механізм типу МЭО (поз.1з).
Аналогічно відбувається регулювання інших параметрів котлоагрегата. В якості виконавчих механізмів використовуються виконавчі механізми типу МЭО.
Схема управління запальниками
Управління запальниками відбувається в напівавтоматичному режимі. Кнопка включення запальника SB1, розташованої по місцю, біля запальника (%І0.5) підключена до модуля дискретних входів TSX DMZ 28DR. При її натисненні включається високовольтний трансформатор (поз.17а) %Q3.0 та електромагнітний клапан (поз.16) встановлений на трубопроводі подачі газу на запальник %Q3.1. Після того як з'явилось полум'я відключається трансформатор і горить факел запальника протягом 5 хвилин, чого достатньо для розпалювання основного пальника. Якщо був відкритий клапан запальника а полум’я не з’явилось, то цей клапан закривається з метою запобігання накопичення газу в топці котла.
Фрагмент програми:
If %I0.5 then
start %TM1;
set %Q3.0;
set %Q3.1;
END_If;
If %I0.4 then
reset %Q3.0;
END_If;
If %TM1.V then
reset %Q3.1;
END_If;
If %Q3.2 AND NOT %I0.4 then
reset %Q3.0;
reset %Q3.1;
END_If;
Аналогічно цьому відбувається управління іншими запальниками.
Схема сигналізації
Розглянемо на прикладі сигналізацію граничного значення рівня води в барабані котлоагрегата. Датчик рівня (поз. 1б) підключений до першого каналу вхідного аналогового модуля 1TSX AEZ 802 (%IW4.0). При виході рівня за встановлені межі спрацьовує відповідна внутрішня змінна (%М7 – нижній рівень або %M8 – верхній) і на дисплейній мнемосхемі поряд зі значенням параметра з'являється символ лампи зі стрілочкою вгору – високий рівень, або вниз - низький. Час появи та зникнення граничного значення будь-якого параметра записується в журнал подій. Фрагмент програми:
IF %IW4.0 > 7500 THEN
SET %M7;
ELSE RESET %M7;
END_IF;
IF %IW4.0 < 2500 THEN
SET %M8;
ELSE RESET %M8;
END_IF;
Схема захисту
Для запобігання аварій на котлоагрегаті виконана схема захисту, яка працює по таким параметрам:
підвищення або пониження тиску газоподібного палива перед пальниками;
зменшення розрідження в топці;
пониження або підвищення рівня води в барабані;
пониження тиску повітря перед пальниками;
згасання факела пальників, відключення яких при роботі котла не допускається.
Розглянемо приклад спрацювання захисту по зниженню тиску газу на пальники: При зниженні тиску газу замикається технологічний контакт датчика реле тиску (поз. 13), який підключений до другого каналу модуля TSX DMZ 28DR (%І0.1). Одночасно з появою на вході контролера сигналу про зниження тиску газу знімається напруга з відсікаючого клапана поз. 28 (%Q3.10), який припиняє подачу газу до пальників та спрацьовує сирена НА1 (%Q3.9), що сигналізує зупинку котла. Першопричина аварії фіксується в журналі подій. Фрагмент програми:
IF %I0.1 THEN
SET %M4;
END_IF;
IF %M1 OR %M2 OR %M3 OR %M4 OR %M5 OR %M6 THEN
SET %Q3.8;
RESET %Q3.9;
END_IF;