基于PLC的生物质颗粒燃烧炉控制系统

摘 要：生物颗粒燃料具有高效节能、热效率高、低碳环保等特点，广泛应用于小型炉窑、中小型锅炉、生产车间取暖、电镀烘干等行业，具有较高的经济效益和环保能效。然而一些中小企业在使用过程中为了节省成本，多采用人工投料方式，但此种方式在投放过程中有如下问题：存在安全隐患，可能导致严重的人身伤害;温度难以控制，通常难以保障温度的持续与恒定;致使燃料总体利用效率不高。本文就自己设计的喷涂车间生物质颗粒燃烧炉的PLC恒温控制进行论述。

关键词：PLC;生物颗粒燃料;控制原理

1 生物质颗粒燃烧炉的PLC控制原理

此生物颗粒燃烧炉，是一种主要利用生物颗粒为燃料，为工厂等大型锅炉、烘干设备加热恒温的装置。因为其具有节能环保等特点，因此可广泛应用于喷涂、锅炉、取暖等设备上。本文就该系统应用于工厂喷涂车间的烘干设备进行论述。

此套燃烧炉分为加热炉和PLC控制系统，加热炉的电机分为送料电机和通风机，送料电机将料斗内的生物颗粒送到燃烧炉内燃烧，通风机将热量吹入加热管道。因此选择PLC驱动变频器带动电机运转，从而通过加热体内部温度测定，实时控制送料电机、通风机的转速，从而达到较精确控制加热体内部温度的目的。

加热炉炉体外形及配件：

（1）自制 1米*1米的方形料斗，容量约为1立方米。（2）自制 r=0.5米、h=1.5米的圆形燃烧炉体。（3）OLYMPIA  VSC63A5 220V点火器。（4）WANS HSIN  1.1kw三项异步电动机。（5）江南特风 4kw多翼离心通风机。

PLC控制系统主要配件为：

（1）余姚龙达XMTA-8038温控器。（2）PT100温度传感器。（3）三菱fX3GA-24MR型PLC。（4）50瓦24V开关电源。（5）威纶通6070IP触摸屏。

控制原理：生物颗粒燃烧炉启动后，XMTA-8038温度控制器采集传感器温度，控制PLC的运行状态，此状态分为“大火状态”和“小火状态”。当温度控制器采集的温度低于设定温度时，温度控制器输出数字量“低温”信号给PLC，PLC程序自动运行“大火状态”，当温度控制器采集的温度高于设定温度时，温度控制器不输出信号，此时PLC采取默认程序，执行“小火状态”。大火状态和小火状态的送料频率与通风机频率均可分别设定，继而经过试运行实时调整，从而维持自动运行时火焰温度的恒定。

2 控制柜电气图纸及PLC实现方式

PLC主电路图如图1。

主程序如图2。

3 试运行结果

对于该套PLC生物质颗粒燃烧炉控制系统进行了30天的涂装线试运行，每天平均运行8小时，期间进行过70℃和170℃的涂装产品烘干。经现场调整，设定“大火状态”采用通风机20Hz频率与送料电机15Hz频率;设定“小火状态”采用通风机15Hz频率与送料电机8Hz频率，生物颗粒燃料燃烧得较为充分。

结果：基于PLC的生物质颗粒燃烧炉控制系统在运行过程中，达到预设值温度的速度较快，达到70℃低温烘干温度用时30分钟左右（环境温度10℃），达到170度高温烘干温度用时为90分钟左右（环境温度10℃）。同时经该套系统加热的涂装线温度较为恒定，高温涂装温度控制在163℃-175℃;低温涂装温度控制在68℃-73℃之间，对于涂装线温度的控制维持在5%以内的波幅，烘干的产品表面干燥，无起皱、剥落现象，也无油漆集聚现象。

4 结论

基于PLC的生物颗粒燃烧炉控制系统能很好的维持烘干炉内温度恒定，对于喷涂、电镀烘干行业有着开创性的作用，同时生物颗粒的使用使机械加工行业有了更加环保节能的选择，可成为广泛推广的新型自动化节能设备。

参考文献：

[1]曲直.基于PLC的生物质燃料压缩伺服系统的研究[D].内蒙古农业大学，2012.

[2]郭瑞国.基于PLC的垃圾焚烧炉控制系统的设计[D].河海大学，2006.

[3]戴文仪.生物质颗粒燃料燃烧特性及燃烧动力学实验研究[D].吉林大学，2008.

作者简介：杨轲研（1986—），男，辽宁大连人，本科，研究方向：自动化控制。

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