电厂通风系统控制回路浅析

发表时间:2021/6/15   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:李德超
[导读] 摘要:本文针对电厂通风系统控制回路技术的发展、系统的组成及原理,阐述了两种控制回路的优缺点,通过对比应用分析,PLC集成控制回路功能较为完善,也是当今电厂通风系统控制设备的发展趋势。
        核工业工程研究设计有限公司  广东深圳  518116
        摘要:本文针对电厂通风系统控制回路技术的发展、系统的组成及原理,阐述了两种控制回路的优缺点,通过对比应用分析,PLC集成控制回路功能较为完善,也是当今电厂通风系统控制设备的发展趋势。
        关键词:通风、PLC、控制、测量
        一、概述
        初代电厂通风控制系统采用的是陈旧的模拟信号控制设备,该类型设备目前老化较为严重,故障率高。随着科学不断地发展,该类型设备逐渐被淘汰,国内的部分电厂已应用新的产品进行替代,本文主要目的是阐述新产品的控制回路设计及优缺点。
        19世纪末20世纪初建造的电厂,包括火电、水电、核电等电厂,由于当时科学技术限制,控制回路相对简单,且采用的模拟信号控制,操作及检修较为繁琐,经过多年的发展,已经逐渐被数字信号控制的设备取代。
        二、通风系统控制回路组成
        通风系统的主要功能是保证厂房的通风、温湿度的要求,维持工作人员及设备正常工作等需求的通风、温湿度环境
        通风系统控制回路原理,一般由控制器、温度传感器、湿度传感器、风流量传感器、加热器(由调功器进行调节)、加湿器、冷冻水调解阀等单元组成,由现场传感器检测当前环境状态,反馈给控制器,由控制器控制加热器、加湿器、冷冻水调节阀加大或减小开度,从而调节控制通风系统回路里的风的大小、温度、湿度等因素。
        三、通风系统控制回路
        现阶段国内通风系统的控制回路分为模拟板卡控制回路和PLC集成控制回路两种,两者的组成及原理基本一致,区别在于控制器的输入输出信号及处理器的不同。
        3.1模拟板卡控制回路
        19世纪末20世纪初,电厂所应用的控制系统是由模拟板卡和继电器搭建的控制系统,输入、输出信号为模拟量信号。
 
        模拟板卡控制系统简图3-1
        现场温、湿度传感器采集房间或通风管道中的温度或者湿度,转化为电阻信号传送给模拟控制器,模拟控制器内置的模拟量信号处理回路通过对比定制,通过PID调节回路将0-20V的非标准调节信号输出给调节阀、加湿器、调功器等现场执行机构,执行机构在通过输入信号进行现场实体调节,从而保证厂房的温度、湿度等环境因素。
        3.2 PLC集成控制回路
        随着时代的进步,尤其是PLC控制系统的不断发展,电厂陈旧的控制系统已逐渐被替代,新的控制回路设计采用了集成小型的PLC系统控制箱,控制箱由CPU、网络通讯模块、数字量I/O模块、模拟量I/O模块等组成。
        现场温度、湿度传感器将采集房间或通风管道中的温度或者湿度,转化为4-20mA/0-10V的标准信号,传输给由CPU与输入输出模块组成的PLC系统,CPU对采集到的信号进行既定逻辑运算,通过输入输出模块将控制信号传输给下游执行机构,从而控制房间或者通风管道中的温度、湿度等因素。
 
        PLC集成控制系统设计简图3-2
        四、通风系统控制回路应用分析
        通风系统控制回路广泛应用于火电厂、水电厂、核电厂等电厂,两种控制回路各有优缺点,根据不同的实际环境,应用不同的控制回路。
        4.1模拟板卡控制回路
        模拟板卡控制回路具备精确的分辨率,不会存在量化的误差,更接近于实际的现场环境物理值;同时,模拟信号的处理是通过模拟板卡实现的,处理信号相对简单。
        模拟板卡控制回路的缺点也较为明显,受环境因素影响较大,抗干扰能力弱,信号在传输过程中存在随机变化,尤其是信号在进行长距离传输之后,变化较为显著,会导致信号产生有损,而该类信号将无法被还原,直接影响现场设备的操作;老旧的模拟板卡基本上已经停产,新研发的板卡与火电、核电等整体系统匹配度不高,无法满足实际生产的需要。
        4.2 PLC集成控制回路
        相比较传统的模拟板卡和继电器搭建的控制系统,由PLC控制系统的优点较多,通过DI、AI模块采集现场信号,CPU对采集到的信号进行既定的逻辑运算,根据结果通过DO、AO直接对执行元件进行操作,控制实时精准,适用性强;在上位机处进行操作、监控及记录,同时以图形化的形式显示系统的状态(包括执行机构的指令与反馈、温度、流量等信息),有利于现场人员更加直观的查看系统运行的状态。
        总体来说,两者各有优点。随着时代的进步,由CPU与模块集成的控制系统慢慢的变为主流生产控制系统,应用广泛。
        五、通风控制系统的应用
        目前,可PLC集成通风控制回路在生活、生产中应用很广泛,已经成为生活中必不可少的一部分,如生活中大楼的空调控制系统,办公室的中央空调系统、生产车间的通风控制系统、厂房/仓库内的温湿度控制回路等,基本上采用PLC可视化控制系统,该系统可以直观的体现现场的环境温度、湿度,现场通风设备的状态,报警信息等,更加利于操作人员实时调控现场环境。也可以根据程序设定自动调节现场环境的状态,为生产人员创造适宜的工作环境。
        结束语:
        本文主要对并存的两种通风控制系统进行阐述,随着社会科技的不断进步,第一代电站老旧控制系统已开始逐步更新,PLC控制系统已逐渐占主流地位,同时,国家也在加大力推动智能化控制系统,在未来智能化控制也将是控制系统发展趋势。
        参考文献:
        [1]采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003
        [2]戴仙金.西门子S7-200系列PLC应用与开发.北京:中国水利水电出版社,2007.112-134
 
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