西门子PLCS7-300控制系统在电加热设备中的应用.docxVIP

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西门子PLCS7-300控制系统在电加热设备中的应用

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摘要：介绍PLC温度检测、自动控制系统。用于控制电加热器时控温精度高，为稳定提高产品质量及装置平稳运行创造良好条件，使电加热器控制的熔岩槽内的熔岩能够均匀加热，达目标值。实际表明，西门子PLCS7-300控制系统是充分发挥恒温控制的一种较好的控制方式。

关键词：S7-300、电加热、控制功能

1、引言

阜康能源氯碱厂目前固碱生产能力为60万吨/年，其生产工艺全部采用瑞士博特降膜浓缩工艺，固碱浓缩用燃料为天然气。随着民用天然气量的增加，工业用天然气受到限制，尤其是在冬季采暖期，天然气工艺日益紧张，同时由于外网对阜康能源热电厂上网供电的控制，致使阜康能源电厂每年有2.4亿度电无法满发。为进一步降低生产成本，利用热电厂富裕电量对固碱原有天然气加热熔盐方式改为电加热熔盐炉。在化工生产中，电加热的大规模应用以及操作控制系统的应用，使得PLC控制系统能够充分得到实际的应用及现场的检验。本文通过介绍PLCS7-300控制系统在电加热器中的应用来说明此控制是一种较好的控制发生。

2、PLC及电加热器介绍

2.1PLCS7-300?介绍

PLCS7-300?为可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。主要组成部分有导轨（ＲＡＣＫ）、电源模块（ＰＳ）中央处理单元ＣＰＵ模块、接口模块（ＩＭ）信号模块（ＳＭ）功能模块（ＦＭ）等，通过ＭＰＩ网的接口直接与编程器ＰＧ、操作员面板ＯＰ和其它ＰＬＣ相连。[1]

2.2电加热设备简介

是由压力容器、电加热器、控温设备、温度测量一体的单元组合设备。电加热器用于流体介质工艺系统的加热，并满足对工艺加热反应温度的要求，实行温度控制，温度达到设定值电加热器关闭，系统温度低于设定值，自动启动电加热器，并可恒温在一个任意给定的设定值上。在控制方面电加热炉比天然气炉要简单易控，且生产平稳。

3、PLC控制系统工作原理简介

PLC控制加热器设备出口的介质温度达到所需的工艺要求，当介质温度达到设定值时，控制系统根据输出口的温度传感器信号，经PID运算后自动调节电加热器输出功率，通过电加热器控制系统有效调节输出电压大小，对发热元件的电阻性负载实现温度控制。使输出口的介质温度均匀，达到所需要求；[2]

3.1控制系统调节控制功能

控制柜上安装有触摸屏控制面板，可以进行电加热器的现场启停操作；可根据控制面板上的设定温度改变加热器输出功率，实现温度的自动调整；可通过控制面板设置超温报警限值；控制柜上设置电加热器的急停按钮，可实现应急状态下的急停控制；

3.2显示功能

控制柜上设置显示屏幕，可查询电加热器的运行参数，显示的参数包括：电加热器的三相电流、三相电压及输出功率；电加热器的加热元件壁温、电加热器内介质温及电加热器出口温度；电加热器超温及故障报警的指示；电源通断的指示。

3.3报警和保护设置

系统短路报警及保护动作；系统过流报警及保护动作；系统缺相及三相电流严重不平衡故障的报警及保护；电加热器超压报警及保护，出现超压情况，停止加热；电加热器出口温度上、下限报警及保护，液位达到下限停止加热；电加热元件超温报警及保护，电加热元件超温停止加热。

3.4通讯及远程控制功能

控制系统保留MODBUS通讯接口，采用MODBUSRTU协议进行参数信号的上传。上传信号电加热器输出功率、电加热器元件壁温、电加热器内水温、电加热器内压力、电加热器液位、运行状态。控制柜保留温度设定以及功率设定接口，用以远程调节电加热器温度与功率。

4、PLC系统在电加热设备中应用的硬件设计

PS307:为PLC控制系统提供电源，满足PLC系统供电需求。

CPU314-2：S7-300控制器的核心，主要作用是完成逻辑运算、数字运算、协调系统内部各部分工作。

IM：接口模块，主要用于在同一CPU下扩展输入/输出模块。

DI16*DC24V:具有16个通道的数字量输入模块。

AI8*TC:具有8个通道的模拟量输入模块。

CP341:PLC中串口通讯模块、负责以太网通讯。

KTP1000：图形界面运行系统，可以将通过组态软件编辑的烛台项目下载安装到它的内部存储器，通过它调运运行来实现各种功能。包括目标温度设定、设备运行状态监控、以及状态报警等功能。

5、结语

新疆中泰化学阜康能源有限公司通过实际应用，在装置开停车操作以及半负荷的运行中操作人员能够准确根据电加热器的温度变化规律来调整设定值及负荷，能够将运行数据控制在规定的范围内，产品质量也全部都达到一级品的指标。经测试，满负