基于组态软件的供暖锅炉监控系统

广西电力职业技术学院毕业论文题目名称：基于组态软件的供暖锅炉监控系统系（部）动力工程系专业火电厂集控运行班级905学号 *********姓名罗洪指导教师魏丽蓉广西电力职业技术学院教务科研处编制年月日广西电力职业技术学院动力工程系系主任批准后，下达给学生，一份留系备查，一份由指导教师保存。

学生签名：指导教师签名：年月日审批: 教研室主任：系主任：年月日目录第1章引言 (4)1.1锅炉研究的背景和意义 41.2 锅炉研究的现状和存在的问题 4第2章 MCGS组态软件介绍 (6)2.1 MCGS简介 62.2 MCGS的功能和特点72.3 MCGS的构成92.4 MCGS的工作方式102.5 MCGS的操作方式112.6 组建工程的一般过程13第3章锅炉工艺流程 (15)3.1锅炉工艺流程简介153.2锅炉控制中的控制参数 163.2.1锅炉中的主要控制参数 (16)3.2.2锅炉参数之间的内在关系 (16)3.3锅炉设备的控制系统173.3.1锅炉汽包水位控制 (17)3.3.2锅炉燃烧系统的控制 (17)3.3.3过热蒸汽系统的控制 (18)3.4相关对象的动态特性193.4.1汽包水位的动态特性 (19)3.4.2压力的动态特性 (20)第4章锅炉监控系统设计 (22)4.1设计方案224.1.1汽包水位控制系统设计 (23)4.1.2燃烧控制系统的设计 (24)4.1.3过热蒸汽温度控制 (25)4.2工程的组态264.2.1基于MCGS组态软件的人机界面图 (26)4.2.2组态过程 (28)4.3脚本程序说明304.4系统简介314.4.1监控系统的功能 (31)4.4.2实施方式 (32)第5章 MCGS环境下系统的模拟运行结果 (34)第6章仪表选型、清单及概算 (37)6.1仪表选型376.1.1执行器 (37)6.1.2温度测量仪表的选型 (37)6.1.3压力测量仪表的选型 (38)6.1.4液位测量仪表的选型 (39)6.2仪表清单406.3工程概算40第7章结束语 (40)参考文献.. .. .. . . .. . . .. 41第1章引言1.1锅炉研究的背景和意义工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。

我国目前在役运行的工业锅炉共约有52万台，多为燃煤链条炉，它们的特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h以下的分散锅炉)，设备陈旧，耗煤(或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量的三分之一)，效率低(平均约为60%)，自动化程度不高。

另外由燃料燃烧产生的烟尘、SOX ,NOX等对环境造成了严重污染。

随着对生产自动化要求渐高的趋势，改变工业锅炉运行中传统的手动、半自动操作方式已势在必行尤其是近年来我国北方各大城市承受着持续低温天气和煤炭价格大幅度上涨的压力，还要面对供热标准。

工业供暖锅炉的安全运行显的越来越是重要，那么这就要我们用一些方法来监控锅炉的运行。

并且在出现异常的情况下能够马上显示出来，这样以便于我们进行整修。

所以为了供暖锅炉能够安全有效的运行，我们必须对它进行监控，这就是我们经常说的供暖锅炉监控控制系统[1]。

1.2 锅炉研究的现状和存在的问题随着信息技术的发展，远程教育中的重要组成部分——远程实验系统获得了越来越多的关注。

作为控制类学科的典型实验对象——锅炉控制系统也成了远程实验研究的焦点。

现在，绝大多数高校都是购买现成的工控机和成套的实验控制对象以及相应的控制软件(多为组态软件)，成本很高，而且产品功能也不十分完善，灵活性差，实验结果不理想。

例如：学生们做PID锅炉水位定值调节实验时，只能设定 P、I、D的参数值，然后看下实验的运行结果就行了，这样学生们就不容易深刻理解实验背后较深的控制理论知识，不利于专业素养的培养，也不能适应现代高校控制类相关专业的教学需要和实验教学的发展趋势。

因此，开发一种功能完善、灵活性好，且能够进行自主设计型实验的远程实验监控软件就很有必要。

我们选用组态软件（MCGS）作为锅炉控制系统远程实验监控软件的开发工具。

锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的 1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。

提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作[2]。

作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。

采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动控制等多项功能。

锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机以及阀等，自动时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。

微机对整个锅炉的运行进行监测、报警、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，这是必不可少的，以免锅炉发生重大事故[3]。

随着计算机控制系统的发展和成熟，国外发达国家的工业锅炉已经应用了成熟的DCS或FCS产品，如霍尼威尔9000、西门子Teleperm-D、SMAR Sytem302等系统,并取得了良好的效果。

我国工业锅炉平均单机容量只有2.4t/h，远低于国外水平（日本为5t/h，美国为14t/h)，容量还不足以大到使用国外成套昂贵设备的程度。

近十年来，国内中小型工业锅炉计算机控制系统多采用两级方式，即监管级和控制级，监管级进行监视和管理，控制级完成数据采集和控制功能[4]。

第2章 MCGS组态软件介绍2.1MCGS简介计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机设备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。

MCGS全中文工业自动化控制组态软件（以下简称MCGS工控组态软件或MCGS）为用户建立全新的过程测控系统提供了一整套解决方案。

MCGS工控组态软件是一套32位工控组态软件，可稳定运行于Windows95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机设备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，广泛应用于石油、电力、化工、钢铁、矿山、冶金、机械、纺织、航天、建筑、材料、制冷、交通、通讯、食品、制造与加工业、水处理、环保、智能楼宇、实验室等多种工程领域。

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2.2 MCGS的功能和特点MCGS即"监视与控制通用系统"，英文全称为Monitor and Control Generated System。

MCGS是为工业过程控制和实时监测领域服务的通用计算机系统软件，具有功能完善、操作简便、可视性好、可维护性强的突出特点。

它的特点可以归结成以下几点：（1）概念简单，易于理解和使用。

普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握、快速完成多数简单工程项目的监控程序设计和运行操作。

用户可避开发复杂的计算机软硬件问题，集中精力解决工程本身的问题，按照系统的规定，组态配置出高性能、高可靠性、高度专业化的上位机监控系统。

（2）利用丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态画面。

以图像、图符、数据、曲线等多种形式，为操作员及时提供系统运行中的状态、品质及异常报警等有关信息。

变化大小、改变颜色、明暗闪烁、移动翻转等多种手段，增强画面的动态显示效果。

图元、图符对象定义相应的状态属性，即可实现动画效果。

同时，MCGS为用户提供了丰富的动画构件，模拟工程控制与实时监测作业中常用的物理器件的动作和功能。

每个动画构件都对应一个特定的动画功能。

如：实时曲线构件、历史曲线构件、报警显示构件、自由表格构件等。

（3）引入“运行策略”的概念。

复杂的工程作业，运行流程都是多分支的。

用传统的编程方法实现，既繁琐又容易出错。

MCGS开辟了“策略窗口”，用户可以选用系统提供的各种条件和功能的“策略构件”，用图形化的方法构造多分支的应用程序，实现自由、精确地控制运行流程，按照设定的条件和顺序，操作外部设备，控制窗口的打开或关闭，与实时数据库进行数据交换。

同时，也可以由用户创建新的策略构件，扩展系统的功能。

（4）MCGS系统由五大功能部件组成，主要的功能部件以构件的形式来构造。

不同的构件有着不同的功能，且各自独立。

三种基本类型的构件（设备构件、动画构件、策略构件）完成了MCGS系统三大部分（设备驱动、动画显示和流程控制）的所有工作。

用户也可以根据需要，定制特定类型构件，使MCGS系统的功能得到扩充。

这种充分利用“面向对象”的技术，大大提高了系统的可维护性和可扩充性。

（5）支持OLE Automation技术。

MCGS允许用户在Visual Basic中操作MCGS中的对象，提供了一套开放的可扩充接口，用户可根据自己的需要用VB编制特定的功能构件来扩充系统的功能。

（6）MCGS中数据的存储不再使用普通的文件，而是用数据库来管理一切。

组态时，系统生成的组态结果是一个数据库；运行时，数据对象、报警信息的存储也是一个数据库。

利用数据库来保存数据和处理数据，提高了系统的可靠性和运行效率，同时，也使其它应用软件系统能直接处理数据库中的存盘数据。

（7）设立“对象元件库”，解决了组态结果的积累和重新利用问题。

所谓对象元件库，实际上是分类存储各种组态对象的图库。

组态时，可把制作完好的对象（包括图形对象，窗口对象，策略对象，以至位图文件等等）以元件的形式存入图库中，也可把元件库中的各种对象取出，直接为当前的工程所用。

随着工作的积累，对象元件库将日益扩大和丰富，组态工作将会变得越来越简单方便。