浴室系统控制系统方案设计.docx
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浴室系统控制系统方案设计
浴室燃气锅炉
控制方案
中石化工建设
2015年11月17日
一、系统概述3
二、控制器特点3
三、控制器功能描述3
四、控制器电源条件与安装要求7
五、控制器硬件组成7
六、项目实施与售后服务9
七、配置清单及价格11
一、系统概述
本项目初步设计针燃气锅炉控制系统，本项目的主要工艺设备有：
●适用对象：
燃气热水锅炉
二、控制器特点
◆采用西门子公司的S7-200系列的PLC模块作为核心控制器；
◆显示采用MCGS7″彩色触摸屏，全中文图文操作界面，多窗口画面系统工况显示；
◆故障自动识别、直观指示与处理；
◆数据分析、历史运行数据查询方便；
◆具有标准的RS232/485接口/MODBUS协议，实现与楼宇自控或DCS的连接，实现多台锅炉的群控功能。
三、控制器功能描述
3.1控制系统监测点
监测对象
数量
单位
输入
输出
传感器、阀门、执行机构等
AI
DI
AO
DO
传感器类型
信号类型
1.锅炉子系统
启动信号
3
套
3
干触点
运行信号
3
套
3
干触点
2.水子系统
热水箱温度
1
套
1
热电阻/温度变送器
4—20mA
水箱水位
1
套
8
带低位、低低位、高位、高高位报警信号
干触点
回水温度
1
套
1
热电阻/温度变送器
4—20mA
冷水泵控制
1
套
2
1
干触点
热水泵控制
1
套
2
1
干触点
循环泵控制
1
套
2
1
干触点
冷水泵出水压力
1
套
1
压力变送器
4—20mA
热水泵出水压力
1
套
1
压力变送器
4—20mA
3.其他
声光报警
1
套
1
小计
5
17
7
合计
22
3.2控制系统原理图
3.3控制要求
锅炉控制：
1、锅炉启停由锅炉水箱温度控制，水箱温度上限60度、下限值55度由用户设定；
2、当水箱水温低于下限值先开启水泵，再开启锅炉。
3、当水箱水温大于上限值停止循环泵。
4、循环泵连锁锅炉设备。
循环泵处于开启状态时，才能开启锅炉；
循环泵控制：
系统上班即自动运行，上班启，下班停。
冷热水箱补水控制：
补水：
由遥控浮球阀来控制水箱的补水。
缺水：
由磁翻板液位计（带低位、低低位、高位、高高位信号）传输到PLC有PLC来控制，当缺水时停止所有设备的运行。
热水泵控制：
水泵为一用一备，在热水管出口直管1。
5M处安装压力变送器，信号传输到PLC，设定压力为2.5公斤，保持管道水压为2.5公斤。
过24个小时自动切换。
冷水泵控制：
水泵为一用一备，在热水管出口直管1M处安装压力变送器，信号传输到PLC，设定压力为2.5公斤，保持管道水压为2.5公斤。
过24个小时自动切换。
回水控制：
在回水管上安装一温度传感器和电磁阀，信号传输到PLC，当水温低于45度时
打开电磁阀，调节回水温度在55度左右。
定时控制
⏹该系统设有定时自控和非定时自控功能。
系统可在24小时设置六组定时工作时段（各时段上班时间、下班时间、锅炉水箱温度上限、下限）；启动定时功能后，电脑根据当前时间使系统自动进入上班或下班，不同时段可根据用户设置不同的温度围进行自控。
3.2、安全保护功能
1、控制器设计了电脑控制和强电手操两种控制模式，使锅炉系统在保证安全的前提下尽可能保持运行，防止了控制系统以及一次仪表的任何微小故障导致锅炉系统的停运。
2、本系统能直观显示和报警（声光）处理以下容：
1）锅炉故障与保护
2）热水箱温度超高故障与保护
3）电机变频故障与保护
4）温度计故障与保护
5）电机过载、过流监测与保护
3.3、安全保护措施
⏹下列情况锅炉必须紧急停炉：
水箱水温超高故障、水泵出水压力低故障
⏹锅炉故障保护：
锅炉如果因各种原因不能正确点火或燃烧过程中出现熄火，电脑控制器“熄火故障”声光报警指示，联锁关闭锅炉设备；
⏹传感器故障识别与保护：
系统运行过程中，当出水（回水）温度传感器发生断路或开路故障时，电脑控制器“传感器故障”声光报警指示，联锁关闭锅炉设备；
⏹循环泵故障保护：
系统运行过程中，循环泵启动后，电脑制器检测不到流量开关信号时，故障连锁所有受控设备；
⏹断电故障保护：
系统运行过程中，出现供电断电系统自动切断输出设备，再次供电时，智能控制器自动处于下班状态，确保系统安全运行；
⏹电机负荷保护：
通过断路器和热过载继电器，保护电机设备在运行过程中的过流、过热、缺相保护。
3.4其它功能
⏹设置运行参数：
设置锅炉全自动运行所需温度、时段等参数；
⏹信息处理：
将现场采集的信号进行智能数据分析统计处理，完成故障预测、故障处理、控制热系统设备、系统防冻控制、数据查询、智能模糊控制锅炉运行等工作。
⏹故障记录与显示：
能对锅炉发生的故障自动记录数据达100多条，用户可以通过触摸屏查询故障发生的位置、时间、故障原因分析，确保锅炉的正常、安全运行。
⏹自动识别故障并保护：
发生故障时，软件自动识别故障，保护锅炉及附属设备安全；具有故障分析表并可查询维修指南。
⏹历史曲线：
控制系统在正常工作时，每隔一个时间段记录锅炉运行工况数据，包括水箱温度、34水箱液位、回水温度，并通过实时曲线的形式显示在触摸屏上，方便用户查询，也可方便用户对运行工况的分析。
⏹通讯功能：
通过RS-485通讯或相关开关量输出可把设备启/停、故障类型等工况数据实时传送至中心控制室。
⏹软手动功能：
在此状态下，可直接对锅炉等负载进行操作。
用软手动操作时，将严格遵循锅炉负荷的工作时序及锅炉与循环泵连锁、超温、超压连锁关系。
⏹系统密码保护设置：
系统设置三级密码保护功能，有用户操作级、管理级和工厂程序级。
四、控制器电源条件与安装要求
4.1电源条件
额定电压：
380V/220V±15%三相五线/单相
额定频率：
50Hz±2%
4.2安装要求及位置
控制器的安装可根据锅炉的大小、锅炉房的环境及要考虑操作维护的方便。
可将控制器固定在锅炉炉体一侧或摆放在专做的控制台上，使控制器处于平稳状态，也可将控制柜固定在锅炉房控制室里。
控制器最好放置在干燥通风的地方，不能覆盖或阻塞控制器两侧的通风孔。
五、控制器硬件组成
5.1核心控制器
作为单台燃（油）气蒸汽锅炉的控制平台，我们根据锅炉本体和燃烧机的数据点位，结合控制算法的复杂程度与控制模块的数据空间，采用S7-200系列中的CPU-224XP作为核心CPU。
CPU-224XP的主要特点如下：
◆模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用；
◆CPU带两个RS232/485通讯口；
◆各种功能模块（AI/AO/DI/DO）可以非常好地满足和适应自动控制任务；
◆由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；
◆方便用户和简易的无风扇设计；
◆当控制任务增加时，可自由扩展；
5.2单机显示界面
采用昆仑通泰MCGS7″彩色触摸屏显示，中文操作界面，文本翻页、友好的人机对话及先进的控制方式，嵌迈欧公司标准的锅炉优化控制程序,锅炉运行状况文本实时显示，弹出式报警方式，受控设备运行状态界面实时显示，故障自动识别、直观指示与处理，虚拟按键，软手动、全自动操作模式。
5.3一次仪表
一体化度传感器
选用天康仪表厂生产的铠装式热电阻，WZP系列工业用热电阻作为温度测量传感器,通常与温度变送器、调节器及显示仪表等配套使用,组成过程控制系统,用以直接测量或控制各种生产过程中0-500℃围的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面等温度。
输出信号为电势信号。
5.4主要电器元件
交流接触器（施耐德）特点：
LC1系列交流接触器主要用于交流50Hz或60Hz，额定工作电压至660V，在AC-3使用类别下额定工作电压为380V额定工作电流至95A的电路中，供远距离接通与分断电路之用，并可与热继电器直接插接组成电磁起动器，以保护可能发生操作过负荷的电路。
接触器还可组装积木式辅助触头组、空气延时头、机械联锁机构等附件，组成延时接触器、可逆接触器、星三角起动器。
5.5热继电器（施耐德）特点：
高标准：
符合IEC60947-4-1和GB14048.4标准。
强适应性：
“TH”防护处理,可以在湿热的环境中使用。
功能齐全：
具有过载与缺相保护功能；
具有手动/自动复位按钮；
具有测试按钮；
具有停止按钮；
具有脱扣状态显示功能。
5.6中间继电器（施耐德）
技术特点：
型式系列有动作显示灯藏型、高容量型、二级体藏型等；
额定操作电压（AC100/110，AC110/120，AC200/220，AC220/240） （DC100/110）；
取得UL、CSA认定及电气用品取缔法标准品；
3极、4极电弧标准装备；耐电压AC2000V。
5.7控制柜和接线
我方关于机柜的设计选择，符合EMC所定义的电磁兼容性准则，而且具有抵抗机械碰撞、污染和腐蚀的能力。
机柜坚固耐用，允许安放在苛刻的环境中。
机
柜具有抗射频干扰RFI能力，机柜门上安装导电门封垫条，以提高抗射频干扰能力。
机柜满足底部进线要求，机柜为前面开门。
机柜的每个端子排和端子都有清晰的标志，并与图纸和接线表相符。
机柜的端子排将布置在易于安装接线的地方，即为离柜底300mm以上和距柜顶150mm以下。
端子排、电缆夹头、电缆走线槽及接线槽均将由阻燃型材料制造。
机柜将预留充足的空间，使买方能方便地接线、汇线和布线。
六、项目实施与售后服务
6.1项目实施
我们认为需求方案是项目的关键，能否取得全面深入的需求数据，并制定出既充分满足目前监控要求又能适应未来发展的基本流程框架，将决定整个工程的水平。
我们将在需求分析阶段不惜时间和精力，力求需求方案的全面、简洁和灵活。
与此同时，应用方的整体操作水平对项目具有很大影响，因此培训在整个工程中也占据了重要的地位。
对于系统管理人员，已具备了相当的基础，除了对其进行短期的系统培训外，我们将把他们作为工程队伍的一部分；对于系统使用人员，基础相对较差，我们将针对他们制定系统的培训方案。
当然，在工程施工中，我们也需要得到需方的支持，如桥架的安装与电缆的敷设，应由我方与需方共同设计，并由需方完成。
6.2售后服务
我们将为用户提供整个系统软件和硬件的集成，使整个系统可靠、先进，并为用户提供快速、优质的售后服务与系统维护（包括系统升级）。
我们的承诺包括：
◆系统可靠、先进：
保证系统设计达到国先进水平；
◆一年的质量保证期；
◆售后服务快速：
保证在48小时响应服务；
◆售后服务优质：
由受过良好培训的专业人员提供售后服务。
燃气热水炉配置清单和价格
序号
设备名称
型号
数量
单位
品牌
一、锅炉控制柜
1
操作界面
7＂彩色触摸屏
1
块
MCGS
2
PLC控制模块
CPU224XP
1
只
西门子
3
模拟量模块
EM231
1
只
西门子
4
下位机通讯电缆
MO-PPI
1
根
MCGS
5
断路器
C65N3PD40A
1
只
施耐德
6
锅炉强电
9KW直接启动
1
套
施耐德
7
强手操
指示灯、按钮等
1
套
正泰
8
断路器
C65N1PC10A
1
只
施耐德
9
中间继电器
RXM4LB1P7
10
套
施耐德
10
开关电源
DC24V1.5A
1
只
施耐德
11
安装附件
导线、端子等
1
套
迈欧
12
立柜
1100H*530W*400D
1
台
迈欧
13
水泵控制柜
1000*800*2200
2
台
带变频器一用一备
二、一次仪表
1
热水箱温度、回水温度
WZP-231R1/20~160℃l（插入）=100mmL（总长）=200mm（且配小型变送器）
2
只
天康
2
冷热水泵出水压力
压力变送器（0-5公斤）
2
只
3
磁翻板液位计
带远传4-20MA
2
只
管道专业自带
备注：
若控制要求更改则配置和价格作相应的调整。
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