电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 31页 共57 页
样）。AP绝压变送器，低压侧始终保持一个参考压力。传感膜片的最大位移量为0.004英寸（0.1毫米），且位移量与压力成正比。两侧的电容极板检测传感膜片的位置。传感膜片和电容极板之间电容的差值被转换为相应的电流，电压或数字HART（高速可寻址远程发送器数据公路）输出信号。
本论文要求设计的锅炉的容量为10吨，根据要求我选择锅炉型号为WNS10--1.25--Y(Q),其参数如下： 额定蒸发量:10t/h； 额定蒸汽压力:1.25MPa； 额定蒸汽温度:194℃。
选择符合其的压力变送器型号为3051PG。 3051PG型压力变送器主要技术参数如下： 量程：0~0.062Pa~13.8MPa 综合精度：0.05%
输出信号：4～20mA;1～5V;0.8～3.2V 供电电压：6~12V DC 膜片耐温：300℃
②伺服电机
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。伺服电动 机不仅具有起动和停止的伺服性，而且具有转速的大小和方向的可控性。伺服电动机的控制方法有三种：一是幅值控制，即保持控制电压的相位不变，仅仅改变其幅值来进行控制；二是相位控制，即保持控制电压的幅值不变，仅仅改变其相位来进行控制；三是幅-相控制，即同时改变控制电压的幅值和相位来进行控制。
交流伺服电动机的工作原理与交流感应电动机相同。在定子上有两个相空间位移90°电角度的励磁绕组UF和控制绕组UC。UF接一恒定交流电压，利用施加到UC上的交流电压或相位的变化，达到控制电动机运行的目的。交流伺服电动机具有运行稳定、可控性好、响应快速、灵敏度高以及机械特性和调节特性的非线性度指标严格（要求分别小于10％～15％和小于15％～25％）等特点。
电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 32页 共57 页
图4-6为交流伺服电机的电气原理图：
如上图所示，当任意一个绕组所加的电压反相时（电压倒相或两个断头换接），则流过该绕组的电流也反相，因而旋转磁场的转向改变，这样电机的转向也发生改变，因此就可以控制伺服电机使其反转。
图4-7 伺服电机主电路图
当接触器触头KM14得电闭合时，伺服电机得到一个正转的控制信号，就相应的正转起来，以便控制油泵调节阀的开度，使其开度变小，减小调节阀的出油量。类似的，当接触器触头KM15得电闭合时，伺服电机反转，增大油泵调节阀的开度，增大出油量。直到压力恢复正常时，伺服电机不再动作，以达恒压供油的目的。伺服电机转过的角度由PLC编程来控制，更改程序设置即可改变旋转的角度。
(2)压力控制系统原理图设计
用传统的继电器控制燃油锅炉压力系统的线路图4-7所示：
电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 33页 共57 页
图4-8 继电器控制燃油锅炉压力系统的线路图
先合上引风机的起动按钮SB2，起动引风机，先是Y型联结，稳定运行后变为D联结；接着起动鼓风机，起动顺序和引风机一样；最后起动喷油泵电机，油泵电机为直接起动方式。
鉴于燃油锅炉的组成和控制要求，继电器控制的精度达不到要求，所以我们运用PLC及相关器件设计如图4-8所示锅炉压力控制电路原理图：
图4-9 锅炉压力控制电路原理图
电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 34页 共57 页
锅炉的采样压力经过压力变送器降压变成电压后送进PLC的A/D模块，经过A/D转换后跟正常的压力设定值比较，如果采样压力大于设定值，则PLC要输出一个信号给接触器线圈M14，伺服电机得到一个正转的信号，开始正转以控制调节阀的开度，使出油量变小一点；反之则PLC输出一个信号给接触器线圈M15，从而伺服电机得到一个反转的信号，开始反转以控制调节阀的开度，使出油量变大一点，以达到控制压力在一定范围的目的，实现恒压供油。
因为我选择的锅炉型号为WNS10--1.25--Y(Q),即：额定蒸发量:10t/h；额定蒸汽压力:1.25MPa。选择的压力传感器型号为3051PG，其量程：0~0.062Pa~13.8MPa，输出信号选：1～5V。所以1.25*5/13.8=0.45V。即锅炉内压力超过0.45V和低于0.45V都为不正常，要起动伺服电机来控制压力，使之正常。 其相应的程序为：
压力变送时FX2N-4AD模拟转换器选择1号通道，则程序初始化为H3330，其中前面
电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸 第 35页 共57 页
的三个3表示通道2、3和通道4关闭，最后一个0表示通道1通。且选择的设定输入范围是-10～ +10V。对输入时的初始化为K0，上面梯形图表示由BFM#30中读出在“0”位置的特殊功能模块的ID号，保存在主单元的D2中。比较该值以检查模块是否是FX2N-4AD，如果是则M6变为ON。然后是程序的初始化，将H3330写入FX2N-4AD的BFM#0，建立模拟输入通道CH1。将20写入BFM#1，将CH1的平均采样数设为20。然后FX2N-4AD 的操作状态由BFM#29中读出，并作为FX2N主单元的位元件输出。如果操作FX2N-4AD没有错误，则读取BFM#5的平均数据送D3，接着与算好的正常压力值比较。如果锅炉中压力大于正常值，M211接通，伺服电机正转；反之则M209接通，伺服电机反转。上式中的K90的计算根据FX2N-4AD的分辨率及模拟量输入范围可得：
2000*0.45/10=90 即K90
4.4 电源欠压、过压及电机的过流保护的设计
在本次毕业设计中，主要电机的过流，电源的欠压、过压保护的控制是采用FX2N的扩充模块FX2N-4AD转换器来实现的。其过程为先将线路电压或电流分别送入电压变送器或电流变送器，经过降压处理，再送入FX2N-4AD转换器中，对模拟信号进行数字化处理，用程序对电压或电流的采样值与设定值进行自动比较控制PLC的输出。当电压大于设定值的1.15倍时，PLC输出，产生过压保护，即过压报警灯亮，过压报警器响；当电压小于设定值的0.75倍时，PLC输出，产生欠压保护，即欠压报警灯亮，欠压报警器响。同样也设定电机额定电流的一个标准值，与参考值比较，当电流大于设定值的1.05倍时产生过流跳闸，同时产生声光报警信号。
4.4.1电压变送器
三相交流电压变送器是一种将交流电压转换成按比例输出的与负载无关的直流电流或电压的装置，广泛的应用在电力、石化、油田、冶金、自控等各个需要电量测量的行业。
在这里选择了PAS-U3交流电压变送器。其型号用PAS-U3-V6-P5-O4， U3代表的是三相交流电，V6代表输入电压范围为0～500V，P5代表加AC220V电源，O4代表的是输出范围为0～5V。
4.4.2电流变送器及电流互感器
电流互感器它的工作原理和变压器相似。它的特点是： (1)一次线圈串联在电路中，并且匝数很少，因此，一次线圈中的电流完全取决于被测电路的负荷电流．而与二次电流无关；(2)电流互感器二次线圈所接仪表和继电器的电流线圈阻抗都很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。电流互感器一、二次额定电流之比，称为电流互感器的额定互感比：KN=I1n/I2n因为一次线圈额定电流I1n己标准化，二次线圈额定