调节阀主要用于电站系统调节自动化过程控制领域的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数PLC实现调节阀的自动控制，维护电站系统的正常运行。
2调节阀简介
2.1 调节阀的概述及组成
调节阀又称控制阀（ControlValve），它是一种在过程控制系统中通过动力操作改变流体流量的装置。根据自动化系统中的控制信号，自动调节阀门的开度，调节介质流量、压力、温度和液位。
调节阀由执行机构和阀门组成，见图1。执行机构起驱动作用，阀门起调节流量的作用。
图1 电动调节阀
2.2调节阀的工作原理
根据流体力学，调节阀是一种局部阻力可以改变的节流元件。对于不可压缩流体，调节阀的流量
（1）
式中，Q-流量；Kv-流量系数；△P-阀门前后压差；V-阀介质比容；α-流量裕度系数。
该公式用于节流部位的雷诺数Re＞105，而且没有闪蒸和阀门没有过渡管接头，系数Kv值与阀门的流通能力和节流面积有关，不同的阀门对应不同的Kv值。调节器输出信号控制阀门的开关，可改变阀门Kv从而改变被调介质的流量。
2.调节阀的流量特性
调节阀的流量特性是指调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
调节阀的流量特性包括理想的流量特性和工作流量特性。理想的流量特性是指在调节阀前后压差固定时具有直线、等百分比、抛物线和快速打开四个特性。
在实际系统中，阀门两侧的压降不是恒定的，主要有两个原因：①由于泵的特性，当系统流量减少时，泵产生的系统压力增加；②当流量减少时，线圈上的阻力也减少，导致阀门压力较大。因此，调节阀前后的压差通常会发生变化。在这种情况下，调节阀的相对流量与相对开度之间的关系称为工作流特性。
♂
3基于PLC控制调节阀
3.1PLC的编程语言STEP7是S7-300PLC的编程软件
梯形图、句子表和功能图是标准的STEP7软件包中有三种基本编程语言，可以使用STEP七中相互转换。
3.2模拟量闭环控制系统的组成
典型的PLC模拟量单闭环控制系统的原理如图2所示。
图2 PLC模拟量闭环控制系统的原理
被控量在模拟量闭环控制系统中c（t）(如压力、温度、流量、速度等。)是连续变化的模拟量。大多数执行机构(如晶闸管调速装置、电动调节阀和变频器等。PLC输出模拟信号mv（t），而PLC的CPU只能处理数字量。c（t）首先，将测量元件（传感器）和变送器转换为标准直流电流信号或直流电压信号pv（t），例如4～20mA，1～5V，PLC用A/D转换器将它们转换为数字量pv（t）。
模拟量与数字量之间的相互转换PID程序的执行是周期性操作，间隔时间称为采样周期Ts。在每个数字量括号中n表示该变量是第n次采样数量。
图中的sp（n）是给定值，pv（n）为A/D转换后的反馈量、误差ev（n）=sp（n）-pv（n）。
D/A转换器将PID控制器输出的数字量mv（n）转化为模拟量(直流电压或直流电流)mv（t），控制执行机构。
3.3控制系统设计理念
首先分析调节阀控制系统，电容式压力传感器实时传输压力信号PLC，PLC编程前通过硬件组态，程序载入PLC，程序的执行将传感器传输的信号转换为调节阀阀位开度的控制指令，最终控制管道内部压力。
如图3所示，系统规定的压力设定值为8kPa，在实际工厂环境中，管道内部压力允许在一定范围内变化，因此设定值为中心增加一个范围，使阈值为1kPa，确定管道的正常压力范围，即7~9kPa。当测量元件测量管道压力大于9时kPa时，信号经PLC输出调节阀电动执行器阀门开度降低的指令；相反，当测量压力小于7时kPa时，PLC输出指调节阀电动执行机构开启的指令；管道压力为7~9kPa调节阀电机构处于静止状态。
图3
3.4PLC控制系统的一般步骤
设计和调试可编程控制器应用系统的主要步骤如下：深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求；确定I/O选择合适的设备PLC类型；分配I/O点；设计应用系统梯形图程序；输入程序PLC；软件测试；整体调试应用系统。
3.5PLC的硬件组态
使用硬件组态STEP7对SIMATIC工作站分配硬件和参数。配置的数据可以通过下载传输到PLC。硬件组态的条件是必须创建一个带有SIMATIC工作站项目。
♂
3.6连接电路
连接外部电路时，两个继电器分别与调节阀点动执行机构的开阀和关阀连接。为了实现互锁功能，需要连接两个继电器：如图4所示，两个继电器中的触点13与另一个继电器的触点9连接，然后通过触点1连接。
图4
实现互锁功能：
(1)继电器1接通时，继电器1接触14、13与继电器2接触9、1形成电路。此时继电器1正常工作，接触9、1断开，继电器2接触13、14的电路无法接通，导致继电器2无法接通。
(2)同继电器2连接时，继电器1不能连接。
软硬件互锁设置后，开阀与关阀不会同时出现，有效地为电动执行机构提供了安全保护。
3.7系统调试
在完成程序编程并连接外部电路后，需要调试系统SIMATICManage界面中，将BLOCKS所有块及Systemdata点击下载将其一起下载到PLC然后打开电路，调整电阻箱模拟传感器PLC输入信号，通过变量监控窗口可以观察到在压力范围内执行相应的开启、关闭和点动指令。调试后，检验程序逻辑正确，运行正常，实现了调节阀的自动控制，达到了预期的目的。
4结语
基于PLC根据和S7-300PLC通过采集控制系统所需的数据量，连接压力传感器传回的参数信号PLC编程实现系统中压力的实时监测，并在允许范围内调整参数的波动范围，以保持电厂的正常运行。
咨询需求
