基于PLC分布式供能控制系统的研究

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随着低炭经济理念的不断发展,分布式供能系统越来越多的受到关注。目前,分布式供能方式主要是指以液体或气体为燃料的燃气轮机、余热锅炉、蒸汽轮机、等有机组合起来的高效率的环保型冷热电联供的系统。本课题采用热电联产的工艺,结合太阳能,实现了能源的有效性利用,是一种可用于日常生活的能源循环利用方式。通过对系统工艺的确定和机器的选型,提出了对系统的控制要求,确定了系统的控制方案。根据确定的方案和工程实际要求,完成了控制系统的结构、硬件和软件的设计。   (1)以西门子PLC(即可编程控制器,ProgrammableLogicController)及相关的开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块作为发电机组的中心控制单元。完成了各PLC模块硬件连接电路的设计,以及系统供电电路的设计,并完成了微型燃机发电机组的起动控制、太阳能控制、检测报警及停车控制的软件设计。并对热电联产系统的主要机器部件进行开关机操作、速度调节及烟气温度和压力的检测,从而进一步数字化控制微燃机及余热锅炉机组,实现对微燃机产生烟气的能源再利用,是切实、可行的一种控制方案。编程采用梯形图语言,使程序更具可读性。   (2)结合课题实际要求,通过变频恒压技术对分布式供能系统的供油和供水压力进行了很好的调节。用变频器+交流电动机组合替代了大部分原先只能用直流电机完成的工作,缩小了体积,降低了维修率,使传动技术发展到新阶段。变频器根据管网设定的压力值和传感器反馈的实际压力之差,经过PID运算,对泵的转速进行调节。并且考虑的夏、冬季节热水需求量的差异,对供水系统水量的供应采用主供水泵和辅助水泵搭配供水的方法,提高了热水的利用率。   (3)系统对保温水箱温度的恒温控制根据环境因素综合考虑,采用了模糊控制算法。由于外界环境的影响以及保温水箱温度变化的离散性,我们很难去建立一个理想的数学模型对其采用PID控制。根据专家控制经验总结了模糊控制规律建立了模糊控制模型,并通过MATALB/Simulink软件对系统模糊控制进行了仿真,通过仿真结果很好的达到了预期的设想,模糊控制同PID控制相比较在阶跃响应曲线具有上升平稳,系统的快速性好等优点。   (4)系统引入人机界面(HumanMachineInterface,简称HMI)技术,这种技术,使用者只要用手指轻轻地触碰计算机显示屏上的图形或文字,就能对主机进行操作或查询,这样就摆脱了键盘和鼠标操作,大大地提高了计算机的可操作性。通过西门子K-TP178Micro触摸屏对分布式供能系统中的保温水箱水温恒温调速、变频恒压供油供水、储水箱的液位控制这几个部分进行了进行了组态监控,利用这种可视化的和PLC交互式控制的方式使系统控制更加简洁、高效。   控制系统在调试过程中遇到了一些问题,经过对问题的分析以及请教老师,最终达到了预期的目的。控制系统对于分布式供能系统的控制提高了资源的利用率,是对国家“低碳经济”和“可再生资源”主题的一个响应,具有一定的发展利用价值,在以后的的应用中可逐步完善。
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