西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究
图3.1 蒸煮罐设备电路控制
3.2控制系统结构
蒸煮罐设备控制系统，一般由以下几部分组成，即由罐体本体、仪表、PLC、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电动机等部分组成，仪表将罐内的温
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西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 度、压力、液量、转速等量转换成电压、电流等送入PLC微机。控制系统包括手动和自动操作部分，手动控制时由操作人员手动控制，用操作器控制变频器、电机及阀等，自动控制时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。PLC微机对整个系统的运行进行监测、报警、控制以保证系统正常、可靠地运行，除此以外为保证系统运行的安全，在进行PLC微机系统设计时，对罐内水位、压力、温度等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽压有双重甚至三重报警装置，以免系统发生重大事故。
PLC微机控制系统由工控机、显示器、打印机、PLC、手操器、报警装置等组成，能完成对给水阀、流量泵、搅拌速度、安全阀、温度传感器、压力传感器、液位传感器等进行自动控制，使罐内的水位、蒸汽、压力、温度保持在规定的数值上，以保证系统的安全运行，平稳操作，达到降低能耗、提高杀菌质量的目的，同时对运行参数，如压力、温度、流速、搅拌速度等有流程动态模拟图画面并配有数字说明，还可对水位、压力、罐内温度等进行越限报警，发出声光信号，还可定时打印出十几种运行参数的数据。以形成生产日志和班、日产耗统计报表，有定时打印、随机打印、自定义时间段打印等几种方式。 3.2.1供电要求
化工生产中应用的电气部分包括动力、照明、避雷、弱点、变电、配电等。 就化工生产用电电压而言，一般最高位6000V中小型电机常为380V,而输电网中都是高电压（有10—330KV范围内七个高电压等级），所以从输电网引入电源必须经变压后方可使用。有工厂变压电时，可以直接引入低压线。为了减少电损耗和节约用电，通常用较高的电压将电流送到车间电室，经过降压后在使用。一般为6000V或3000V，低压为380V。高压为6000V时，150KW以上的电动机选用6000V，150KW以下的电机选用380V。高压为3000V时，100KW以上的电机选用3000V，100KW以下的电机选用380V.
本案选用120KW、380V，转速为1500r/min的电机。
使用易燃、易爆物料，系统一般较为复杂，中途不允许突然停电。为此，根
据化工生产工艺特点及物料危险程度的不同，对供电的可靠性有不同的要求。按照电力设计规范，将电力负载分成三级，按照用电要求从高到低分为一级、二级、
三级。
本案采用二级方案，即为用电设备不会突然中断，造成火灾，爆炸，机器损坏或人员伤亡的严重事故。 3.2.2自动控制元件
化工生产过程的自动控制主要对温度、压力、流量、液位、成分和物性等参数的控制问题。其基本要求可归为三项，即安全性、经济性、和稳定性。安全性
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西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 是指在整个生产过程中，确保人身和设备的安全，通常采用参数越限报警、事故报警和连锁保护等措施加以保证。由于工程工业高度连续和间断性连续以及大型化的特点，通过在线故障预测和诊断，设计容错控制系统等手段，进一步提高运行的安全性。经济性，在通过对生产过程的局部优化或整体优化控制，达到地生产成本、高生产效率和能量充分利用的目的。稳定性的要求是指控制系统具有抑止外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力。因此，选择如表3.1所示。
表3.1自动控制元件 表号 FX2N—2LC CD4069 数量 3 3 温度/OC 表压/MPa 根据实际设定 液位/m 根据实际设定 用途 对测温度进行控制 对液位高度进行控制 3.2.3温度控制电路
1.电路组成与功能
如图所示是FX2N—2LC温度模块的接线端子口，当温度达到设定的值时，可以自动停止加热，当低于设定值时，又可以自动加热。（如图3.2）
图3.2 FX2N—2LC接线端子
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西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 表3.2 接线端子口 端口名称 24+ ，24- COM OUT1， OUT2 CT CT FG 说 明 开关电源 开关电源 输出端 功能作用 接外界24V直流电 接24- 接固态继电器直流侧负极 电流互感器 接电流互感器S1 电流互感器 接电流互感器S2 接地端 和接地端以及主机 接地端进行三级接地 PTA/· PTB/TC+ PTB/TC- 电阻线 接热电偶或铂电阻 热电偶正级 热电偶负级 根据系统控制流程图以及FX2N—2LC温度模块的端子口特点，设计FX2N-2LC
温控加热器控制图如下3.3所示。
图3.3 FX2N—2LC电路配线连接图
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西京学院学士学位论文 第三章电网控制系统研究 表3.3 电路配线连接图明细表 名 称 24+，24-，COM SSR OUT1， OUT2 CT PTB/TC+ PTB/TC- FG 说 明 开关电源 操作机（固态继电器） 输出端 电流互感器 热电偶正级 热电偶负级 接地端 功能作用 运行停止 对加热系统控制 接固态继电器直流侧负极 电流检测反馈 测温度上线反馈 测温度下线反馈 和接地端以及主机 接地端进行三级接地 接热电偶或铂电阻 PTA/· 电阻线 2.工作原理 该电路是集温度检测控制电路、电源电路、加热电路组成的。当FX2N—2LC引脚接通时其内部PDI（比例、积分、微分控制器）进行运算，然后OUT1、OUT2输出信号给SSR，经过SSR内部处理，对加热器进行控制，被控对象随时返回信号给热电偶，并在FX2N—2LC中处理，从而重复以上循环。 3.2.4水位控制电路
1.电路组成与功能
如下图3.4所示，图中由六反相器CD4069、晶体二极管VD和发光二级管组成的水位控制电路，可广泛应用于生活中。
图3.4水位控制电路（D1-D6为CD4069）
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