基于PCS7的余热锅炉热力控制系统

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基于PCS7的余热锅炉热力控制系统

基于PCS7的余热锅炉热力控制系统摘要随着国家节能减排战略的实施，余热锅炉作为废热回收的应用越来越广，为满足余热锅炉构成的热力系统控制要求。

本文提供了一套基于西门子PCS7的余热锅炉热力控制系统。

经调试运行表明，该系统稳定可靠，控制效果良好。

关键词余热锅炉；控制系统；PCS7；热网1 背景简介随着能源供求的日趋紧张，节能减排、提高能源利用率成为了我国的基本国策，天然气发电机组带余热锅炉的热电联供模式在国内应用越来越广。

此模式不仅可以提高能源的利用效率，而且减少了大气环境污染，具有节约能源、改善环境、提高供热质量等综合效益塔西南燃机电站地处南疆，，承担着为塔西南石油基地提供生产和生活用电及蒸汽的任务。

电站原有3台美国Solar公司Titan130燃气轮机，总装机容量40.5MW，配套的有3台单压余热锅炉，为周围工厂提供60吨/小时的1.6MPa 蒸汽。

为适应化工发展的电力和热力需要，电站扩建了4台Solar公司Titan130燃气轮机及配套双压余热锅炉，同时加装一台快装锅炉及一套软化水系统，建成后总装机容量达到94.5MW，蒸汽产量130吨/小时，其中4.6MPa蒸汽40吨/小时，1.6MPa蒸汽70吨/小时，0.35MPa蒸汽20吨/小时。

以满足基地电力、工厂蒸汽及生活供暖需要。

电站热力系统部分控制系统采用西门子PCS7来完成生产过程的补燃控制、PID控制、数据运算、逻辑控制等。

本文从测控项目、硬件配置、编程组态、监控界面设计等方面介绍如何实现余热锅炉热力系统控制。

项目投产已来，整个系统运行平稳，创造了巨大的经济和社会效益。

2 系统简要工艺介绍及控制项目燃机电站以天然气为燃料，进行电力及蒸汽生产。

天然气和空气在燃机中燃烧，推动透平旋转带动发电机产生电能，燃烧后的尾气排入锅炉加热水产生过热蒸汽，供给周围工厂加热原料或驱动蒸汽透平。

双压余热锅炉具体流程为：除盐水通过除氧器后，被给水泵打至给水管线，经过省煤器初步加热后进入汽包，汽包中的水向下流入蒸发器加热成饱和蒸汽返回汽包，饱和蒸汽从汽包顶部依次进入前置过热器、补燃器后的过热器加热成过热蒸汽，供给用户。

基于PCS7的加热炉综合控制方案设计与实施

马昕王，平任丽静李文博，，
（．１北京化工大学信息科学与技术学院，京１０２；．北００９２河北化工医药职业技术学院机电工程系，河北保定００２５０６）
摘要：针对工业生产中常见的加热炉装置，计了基础过程控制系统以及安全相关系统。选用西门子ＤＳ设ＣＰＳＣ７进行基础过程控制系统实施，选用西门子ＰＣＳ－０ＦＬＴ４０Ｈ进行安全仪表系统实施，完成了系统配置。同时，
图１加热炉工艺流程图
２２加热炉综合控制方案．
２２１基础过程控制系统．．
收稿日期：１－ — （２００１修改稿）０５９
第６期
马
听等．基于ＰＳＣ７的加热炉综合控制方案设计与实施
・ｌ７・
基础过程控制系统包括物料Ａ进料流量单闭环控制回路、物料Ａ出口温度串级控制回路、燃料量一空气量双闭环逻辑比值控制回路、烟气含氧量
烧需要消耗大量燃料，如何提高加热炉的热效率是当
今节能社会所关注的重要问题ｕ。同时，加热炉本身
是大滞后环节，动态响应迟缓，如何克服系统的大滞
加热炉的工艺流程如图１示，加热物料Ａ所待经由上料泵Ｐ１１泵出。待加热物料Ａ被分为两１０路，一路进入换热器Ｅ１１１０预热，预热后与另外一路混合进入加热炉Ｆ１１１０。燃料经由燃料泵Ｐ１２泵１０人加热炉Ｆ１１的燃烧器，气经由变频风机１０空

基于西门子PCS7的循环锅炉控制系统设计

基于西门子PCS7的循环锅炉控制系统设计摘要：锅炉已经成为现代化生产和生活当中不可或缺的重要组成部分，提供各种热源和动力源，在生产过程中各项参数的控制设计也十分重要。

而且，锅炉需要在长期高温的环境下实现工作，所以对工作安全系数的要求较高。

由于目前国内锅炉控制系统还处于较低水平当中，所以加强对锅炉系统的控制设计具有一定必要性。

基于此，本人结合自身14年的工作经验，分析锅炉在生产过程中的控制参数优化和改善，并且利用西门子的PCS7循环控制系统来完善锅炉的控制设计。

关键词：PCS7；控制系统；锅炉引言在现代化工业技术得以迅速发展的背景下，对能源资源的优化使用效率，以及对锅炉的管理和控制质量要求等逐渐提高。

本人结合自身在无锡隆达电仪成套有限公司、无锡先导智能装备股份有限公司的实际工作，以及在锅炉控制系统设计行业中的工作设计经验总结，目前国内的锅炉使用整体燃烧率较低，部分燃烧物质无法充分实现燃烧，最终会产生大量的污染气体，不利于控制质量的提高，对民众生活水平的提升也会产生一定负面影响，加强对锅炉控制系统的优化设计迫在眉睫。

由此可见，锅炉控制系统的优化设计对社会发展和环境保护而言具有重要的实践研究价值。

基于此，本文结合循环锅炉系统控制设计的基本要求，以及智能控制系统，在充分考虑锅炉控制各部分的优化方案上，实现了对锅炉系统的自动控制设计。

1、系统分析开车过程在锅炉系统设计中具有重要作用，并被严格要求，一旦开车步骤或顺序颠倒则会产生十分严重的负面影响，因此在系统设计中开车过程的分析和设计具有一定必要性。

在锅炉控制当中的首要任务是供热和锅炉安全的控制，本人结合自身工作经验总结锅炉设备控制系统主要控制内容和要求如下[1]。

1.1 燃烧控制系统在锅炉控制系统设计中的燃烧控制系统主要是确保燃料能够不被浪费，充分释放其能量，进而保证锅炉的加热情况不被破坏，保持平稳加热状态。

简而言之，对燃料系统的控制主要是促进锅炉能够稳定运行。

基于PCS7的锅炉控制系统的设计和实现

等，常用含氧量 Ao 表示。烟气含氧量不仅是尾气
排放参考指标之一，而且其和烟气温度也都能反映
图 3 过热蒸汽温度分程控制系统 Fig. 3 The split range control system of superheated steam
temperature
锅炉的效率。工程中，一般烟气含氧量 Ao 最优值为 1. 6 % ～ 3 % ，此时的锅炉工作效率也最高。本文采用氧气含氧量来校正空气流量和燃料的配比，
最终达到燃烧过程经济燃烧、尾气排放符合环保等
第6 期
倪晓杰等：基于 PCS7 的锅炉控制系统的设计和实现
பைடு நூலகம்·929·
目的。当然，用含氧量控制空气进料流量不仅可以达
到减排的目的，同时还可以保证叫热炉的热效率，也是节能的一种表现。
3 锅炉控制系统的实施
1）锅炉工艺流程简介除氧后的软化水经由上水泵 P1101 泵出，分两路，其中一路进入减温器 E1101 与过热蒸汽换热后，与另外一路混合，进入省煤器 E1102。进入减温器 E1101 的锅炉上水走管程，一方面对最终产品（过热蒸汽）的温度起到微调（减温）的作用，另一方面也能对锅炉上水起到一定的预热作用。被烟气加热成饱和水的锅炉上水
2 锅炉控制系统设计
1）锅炉汽包水位控制系统维持汽包水位稳定
在一定的范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。水位过高会影响汽包内的水汽分离，产生蒸汽滞液，会使过热器管壁结垢导致损坏，也会使过热蒸汽温度急剧下降。水位过低，则由于汽包的水量较少，当负荷增大时，水的汽化速度加快，若不及时调节，就会使汽包内的水全部汽化，导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸［3］。在负荷变化的时候，水位下汽包容积的变化而引起水位的变化速度是很快的。本文采用三冲量控制系统，不仅依据水位，同时考虑给水流量和蒸汽流量的变化来控制给水阀门的开度。

浅议基于PCS7的锅炉控制系统的设计和实现

一
、
引言
目前锅炉应川越来越广泛，不仅人们取暖需要锅炉，工业产、发电、化火１－船舟ｎ、［矿企业等也都离不歼锅炉。车呙炉的应用和ｌ需求提＂的题被天注的同时，当前锅炉耗能高、污染严重等缺点更是突显 …柬。找㈧锅炉的控制口前人多数是人工进行控制，对污染排放标准执仃严。
【关键词】ＰＣＳ７；锅炉控制系统；设计；ＳＭＰＴ１Ｏ００
控制到执行，再到卜位机，ｒｌ卜ｍ㈠成完整的全集成白动化架构，可以实现完全无缝集成广】动化。要包Ｓｔｅｐ７、ＣＦＣ、ＳＦＣ、ＳｉｍａｔｉｃＮｅｔ和ＷｉｎＣＣ以及ＰＤＭ等软什，怠埘象选用ｓ７ — ４００高端ＣＰＵ。有标准的ＳＩＭＡＴＩＣ软什和馊什封Ｌ４＇ｔ￣，分布武客户机／服务器架构，强大的ＨＭＩ系统，基ｔＳＱＬＩ］￣务器的Ｉ丰、ｌｊ系统，无缝集成的安全系统，可实观ＭＥＳ／ＥＲＰ级的接Ｉ。对于锅炉控制系统需通过引入ＰＣＳ７系统的软件、硬件以及程序的设计来实现。１．硬件方面针对锅炉控制系统所涉肢刮的参数炎，对软件进行配置。小同的参数类型不同的位、地址ＰＣＳ７的硬件包括控制模块初始化和网络参数初始化两部分。硬件的模块参数包括后台自动控制、班长控制以及坐席人负控制：个组态。闻的模块参数棚应的操作界面存在不Ｉ，权限也存麓别。衙埘模块参数进行系统导入，对软什置的类型和位等 ‘ Ｉ硬件的模块进行捆绑。最后还需要制作人员对系统进行制的界面。２．程序方面ＣＦＣ组态设计：包含多个模块米实现，ｆｌｆ小卜都是通过串联控制进行的，可以进行控制模块车ｌ１控制模块炎川但设计的过程－｝Ｉ ’需篮对特定值的范围进行设置，编辑器ｌ｛１连接干１Ｉ心的ＣＦＣ表。ＣＦＣ¨ 以根据模块类型的功能，在设的过＿１Ｉ预没个许口或于负设何许【将模块进行输入干Ｉｆ１输，现模块的暇．可以用考虑算法、资源分配等细节。在ＣＦＣ编辑过ｌ｝】创建，Ｊ＿以插入、组念干 ¨ 连接块。在ＣＦＣ中，可以使刖预组态块ｌ米执行特定的功能，并将这些功能块连接进行组态。ＣＦＣ所包含的块的数＿ｌｌ＿；＝足ｌ１＿ ‘ 变的，可以在图表中进行改，每个块在创建时部分配仃个己ｆ『Ｊ标以” ３．ｗｉｎＣＣ组态设计西门子ＰＣＳ７ＷｉｎＣＣ瘁中已黔提供ｒＩｉ谢多彩的形，利｝｝ｊＷｉｎＣＣ和库ｎＪ．以完成各种复尔的过Ｉ包括动态和静态形。在ＷｉｎＣＣ的图形设计编辑器ｌ｛１，组怠模式中用种具乖 ¨ 对象生成静态形，按照汽包］：作的ｌ，搭缱好人机交互界面，使１操作员界面可视化。

基于PCS7和SMPT_1000的锅炉控制系统设计_董哲

本文针对 SMPT － 1000 仿真实验装置，被控对象为自然循环锅炉系统。工艺流程如图 1 所示，主要包括：汽包、燃烧系统和过热蒸汽系统 3 部分。 1． 1 汽包水位控制系统
软化水经上水泵 P1101 后分成 2 路，一路去减温器 E1101，与过热蒸汽换热，并微调过热蒸汽的温度，然后与另一路给水混合进入省煤器 E1102，吸收烟气中的余热。被烟气加热成饱
第 12 期
董哲等：基于 PCS7 和 SMPT － 1000 的锅炉控制系统设计
109
量带走过多的热量［3］。由于随着燃烧状况的变化，燃料与空气的最佳比值也在变化，定比值控制存在一定的局限性。本文采用变比值控制，燃料量和空气量的比值作为副控制器的测量值，主控制器的输出作为给定值。用烟气含氧量的测定值作为主控制器的输入，用来调整空气量使烟气含氧量保持恒定。烟气含氧量控制回路如图 4 所示。
摘要：以工业中常见的自然循环锅炉为被控对象，在分析其工艺流程、动态特性的基础上，结合安全、稳定等控制要求
设计了锅炉系统的控制方案。采用 PCS7 过程控制系统和高级多功能实训控制系统（ SMPT － 1000）的锅炉单元实施控制
方案，由 PCS7 提供的连续功能图 CFC 和顺序功能图 SFC 实现该方案从冷态开车起到最终达到稳态的整个过程。实验结
果表明，该锅炉系统控制方案保证了整个开车过程的平稳运行，很好地满足了控制要求，并具有一定的抗干扰性。
关键词：锅炉控制系统； PCS7； SMPT － 1000； CFC； SFC
中图分类号： TP272
文献标识码： A
文章编号： 1002 － 1841（ 2016） 01 － 0107 － 04

培训_25基于PCS7的锅炉综合控制

控制工程组态
硬件组态的步骤：
OS组态
网络连接组态
AS组态
硬件组态
准备工作
硬件组态与网络连接组态下载
19
控制工程组态
硬件组态之准备工作：在硬件组态前，必须先完成I/O点统计。
控制工程组态
根据对象特性分析的结果以及安全联锁系统的需求
，要进行组态的I/O点以及相关信息如下：
数据类型（针对PCS7）
锅炉综合控制
控制系统实施
系统连接控制工程组态
将设计的控制方案在 PCS7上实现，进行控制方案组态和操作员站监控画面组态
控制系统运行
参数整定系统投运正常运行
基础过程控制方案联锁控制方案
了解工艺流程，根据对象特性确定合理的控制方案
控制方案组态 OS组态
将流程手/自动开车到稳定工况附近，将控制回路依次投自动
控制工程组态
OS组态分为以下五个部分：
2.OS编译
3.编辑过程画面
1.OS编译前的准备工作工作
4.编辑趋势画面
5.编辑控制组画面
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控制工程组态
OS组态之OS编译前的准备工作：
1' 定义OS区域标识符 2' 定义画面的层级传送 3' 在工厂层级中插入画面 4' 创建块图标 5' 定义归档变量
对象特性分析
需要监测的变量表
参数类型流量温度
压力
数据名称去减温器的汽包上水流量
省煤器出口烟气流量炉膛温度
进入炉膛的饱和蒸汽温度去减温器的过热蒸汽温度
省煤器出口烟气温度燃油压力汽包压力
省煤器出口烟气压力
位号 FI1102 FI1107 TI1101 TI1102 TI1103 TI1105 PI1101 PI1103 PI1105

基于PCS7的锅炉汽包水位与蒸汽温度控制系统设计

锅炉汽包水位前馈-串级控制在该控制系统中，阀门开闭形式的选择也是从安全角度来考虑。当发生故障时，为了保证锅炉不被烧干，要保证上水不断。所以，汽包上水流量控制阀为气闭阀。而控制器正反作用与串级控制系统中主、副控制器正反作用的判定过程一致。经过分析以得知，汽包水位控制器为正作用控制器，汽包上水流量控制器反作用控制器。根据控制阀流量特性选择原则，该控制阀应该选线性阀。在锅炉中，上汽包水位是一个非常重要的指标，对它的精度要求比较高，因此汽包水位控制器要采用比例积分(PI)控制规律;但是由于汽包水位有一定的滞后性，因此要添加微分作用，所以可以得出，汽包水位控制器要采用比例积分微分(PID )控制器。而副回路控制器一汽包上水流量控制器，既要加快其对主控制器的响应速度,同时要求其达到一定的精度，因此可以采用比例积分(PI)控制规律。
7
3.2 锅炉过热蒸汽出口温度在锅炉中，过热蒸汽的温度是锅炉生产过程的重要参数，它一般由锅炉自身和下游生产设备的需求来确定的。从安全生产和经济技术指标上看，必须要将过热蒸汽温度控制在允许的范围内。根据锅炉的工艺流程可以得知，过热蒸汽最终出口温度主要受到进换热器冷水流量的影响，同时还受到混合之后水温的影响。而锅炉上水流量总共分两路，因此为了使最终出口温度达标，采用分程控制系统。方框图如图所示。
3
燃料经由燃料泵 P1102 泵入炉膛 F1101 的燃烧器，空气经变频鼓风机 K1101 送入燃烧器。燃料与空气在燃烧器混合燃烧，产生热量使锅炉水汽化。燃烧产生的烟气带有大量余热，对省煤器 E1102 中的锅炉给水进行预热。烟气经由烟道，靠烟囱的抽力抽出，通入大气。
2.对象特性分析
2.1 汽包液位的动态特性汽包水位是锅炉运行的主要目标。如果水位过低，则由于汽包水位的水量较少，而负荷却很大，水的汽化速度又快，因而汽包内的水量变化速度很快，如不及时控制，就会使汽包内的水全部汽化，导致锅炉烧坏或爆炸；水位过高会影响汽包的汽水分离，产生蒸汽带液现象，会使过热器管壁结垢，使得过热蒸汽温度因阻力增大因传热阻力增大而急剧下降。汽包水位对象如图，给水阀控制给水量为操作变量，蒸汽消耗量为主要干扰。汽包水位对象是一个非自横单容水槽，但实际情况要复杂的多。水循环系统中充满了夹带着大量蒸汽汽泡的水，而蒸汽汽泡的总体积会随着汽包压力和炉膛热负荷的变化而改变。如果某种原因导致蒸汽汽泡的总体积改变，即使水循环系统中的总水量没有变化，汽包水位也会随之变化。干扰通道的动态特性，即蒸汽负荷（蒸汽流量）对水位的影响。在燃料不变的情况下，蒸汽用量突然增加，短时间内必然导致汽包压力下降，循环管内的沸腾水突然加剧，汽包总体积迅速增加，即使水循环系统的总水量不变，汽包的水量也将增大而导致汽包水位抬高，形成虚假的水位上升现象，即所谓的“假水位”现象。在蒸汽流量的干扰下，水位变化的阶跃响应曲线如图。当蒸汽流量温度突然增加时，一方面由于汽包内物料平衡的改变，使水循环系统中的总水量下降导致汽包水位的下降，图中 H1 表示不考虑水面下汽包容积变化时的水位变化。另一个方面，即使水循环系统中总水量没有变化，由于假水位现象，导致汽包内水位抬高，图中 H2 表示只考虑水面下汽包容积变化所引起的水位变化，而实际水位的变化 H，可看成是 H1 和 H2 的叠加，即 H=H1+H2，用传递函数表示

基于PCS7的自循环锅炉控制系统的实现

ＹＡＮＧｈｏ，ＵＮｎ — ｈｎＺａＳＨｏｇｃｅｇ
（ｅｉｇＵｉｒｔｏｈｍｃｌｅｈｏｇ，ｅｉｇ１０２Ｃｉ）ＢｉｎｎｅｓｙｆｅｉａＴｃｎｌｙＢｉｎ００９，ｈｎｊｖｉＣｏｊａ
［］彭先洪，３邵友权．舰船计量研究与探讨［］．Ｃ总装电子信息
部：军事计量学术交流会论文集，０５６７０．２０，０－８６
２系统软件设计功能强大，作灵活方便。嵌入式系统）操
关键词：自循环锅炉；多功能过程控制系统；Ｃ７顺序控制ＰＳ；
中图分类号：Ｐ７Ｔ２３
文献标志码Leabharlann ：ＢＣｏｒｌｓｓｅｅｌｚｔｏｆｂｏｌｒｂａｅｎＰＣＳ７ｎｔｏｙｔｍｒａｉａｉｎｏｉｅｓｄｏ
仪器仪表用户Ｄｉ０３６／．ｓ．６１１４．０２０．１ｏ：．９９ｊｉｎ１７－０１２１．３０６１ｓ
口经验交流口
基于ＰＳＣ７的自循环锅炉控制系统的实现
杨钊，洪程孙
（北京化工大学信息科学与技术学院，北京１０２）００９
核心部分仅数百Ｋ。第四，ｉｕＬｎｘ在进程管理、内存管理、网络支持等方面功能强大，以满足嵌入式系统绝大多数应用的可
复杂性要求。最后，ｉｕＬｎｘ可靠性较高。该装置软件部分为嵌人式系统的核心，采用Ｌｎｘ为嵌ｉ作ｕ

基于smpt-1000西门子PCS7的锅炉综合过程控制

基于西门子PCS7的锅炉综合过程控制摘要锅炉是一种能量转换设备，在我国的国民经济发展中占有着重要的地位，电力、机械、化工、冶金、纺织、食品、造纸等行业 , 以及工业和民用采暖都有着锅炉的身影。

以工业上最常见的自然循环锅炉作为被控对象，根据锅炉的主要控制参数，成分，温度，压力，流量，液位，区分来说就是锅炉的产汽量，过热蒸汽出口温度以及压力，燃料量，汽包水位，烟气含氧量，风量，炉膛负压等等，并分析其工艺流程和动态特性的，结合安全、稳定等控制要求设计出了锅炉系统的总体控制方案。

采用SMPT-1000仿真过程控制设备，根据控制方案三个层次的要求：生产要求，安全要求和优化要求以及锅炉的详细控制参数，设计工程有前馈-串级控制系统，串级控制系统，双闭环比值控制系统，前馈-反馈控制系统和单回路控制系统，并使用西门子集散控制系统DCS中PCS7软件编程，编程顺序有OS组态，AS组态，组态下载，CFC连续功能图与SFC顺序功能图的编译与下载， WINCC的在线监控以达到优化控制系统的设计目的。

关键词：PCS7；SMPT-1000；过程控制；锅炉Integrated process control of boiler based onSiemens PCS7 simulationAbstractBoiler is a kind of energy conversion device, in our country, the development of national economy, plays an important role, electric power, machinery, chemical industry, metallurgy, textile, food, paper and other industries, and industrial and civil heating has a figure of the boiler. In industry the most common natural circulation boiler as a controlled object, according to the main control parameters of the boiler, composition, temperature, pressure, flow, level, distinguish it is boiler steam production quantity, superheated steam outlet temperature and pressure, the amount of fuel, drum water level, oxygen content in flue gases, air, vacuum furnace and so on and analysis the process and dynamic characteristics, combining with the safe and stable control requirements to design the control scheme of the overall system of boiler. The smpt-1000 simulation process control equipment, according to the requirements of the control scheme of three level: production requirements, safety requirements and requirements and boiler with control parameter optimization, engineering design with feedforward cascade control system, cascade control system, the double closed loop ratio control system, feedforward feedback control system and a single loop control system, and the use of Siemens distributed control system DCS PCS7 software programming and sequential programming with OS configuration, configuration of atherosclerosis, download configuration, CFC continuous functional diagram and the SFC sequential function chart, compile and download, WinCC online monitoring to achieve to optimal control system is designed.Key words：PCS7; SMPT-1000; process control; boiler目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1绪论 (1)2 仿真设备与软件的介绍 (4)2.1SMPT-1000仿真设备 (4)2.1.1 SMPT-1000硬件组成 (4)2.1.2 SMPT-1000软件系统 (5)2.2西门子PCS7系统 (6)3锅炉控制方案的设计 (11)3.1仿真锅炉的设计原则 (11)3.2仿真锅炉的工艺流程 (12)3.3分析并设计系统的方案 (13)4锅炉系统方案的实现 (16)4.1控制方案的硬件组态 (16)4.1.1 AS硬件组态 (16)4.1.2编辑硬件变量表 (17)4.1.3 OS站组态 (18)4.1.4 网络连接组态与下载 (19)4.2控制方案的软件编辑 (20)4.2.1 CFC连续功能图组态 (22)4.2.2 SFC顺序流程图组态 (27)4.2.3 WINCC组态 (28)5锅炉系统方案的运行与参数的整定 (31)5.1系统方案的运行 (31)5.2PID参数的整定 (32)结论 (1)致谢 (2)参考文献 (3)1绪论锅炉作为工业过程中的大型动力设备，不仅在电力化工领域有着广泛运用，同时又能产出巨大热能，即分裂精馏原油也能干燥气体，所以锅炉在工业领域中也有着举足轻重的地位。

西门子PCS7在锅炉过热蒸汽温度自动调节控制过程中的应用

摘
要：自动调节和控制锅炉过热蒸汽为目的，以本文论述了使用ＰＳ程控制系统中功能强大Ｃ７过
的ＰＤ控制器对锅炉过热蒸汽的准确控制的应用，Ｉ取得了良好控制效果，实现了锅炉安全运行。
关键词：级调节；Ｃ７过热蒸汽温度串ＰＳ；中图分类号：９４３Ｘ２．文献标识码：Ａ
大的热应力。还将造成汽轮机的汽缸与转子间的
降低，材加速蠕变，而降低设备使用寿命，钢从严
重超温甚至会导致过热器管爆破。汽温过高，还
相对位移增加，即胀差增加。严重时甚至可能发生叶轮与隔板的动静摩擦，轮机剧烈振动。因汽此现代锅炉对过热汽温的控制是非常严格的。一般规定汽温允许波动范围为额定值的一１０一＋５。但是过热蒸汽温度自动控制系统是锅炉控 ℃
西门子ＰＳＣ７在锅炉过热蒸汽温度自动调节控制过程中的应用
张长缨常士中，海生，振利，于黄
（．１河南安阳钢铁集团公司，阳４５０）安５０４
（．国科学院自动化研究所，京２中北１０８）０００
第４卷第５期２００８年１０月
中国安全生产科学技术
ＪｕｎｌｏａｅｙＳｉｎｅａｄＴｃｎｌｇｏｒａｆＳｆｔｃｅｃｎｅｈｏｏｙ

基于西门子PCS7的循环锅炉控制系统设计

≤ 麓
妻
基于西门子ＰＣＳ７的循环锅炉控制系统设计
朱军，刘以建
（上海海事大学，上海２０１３０６）摘要：文中结合自然循环锅炉的运行需求，以ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７系统为平台，采用西门子ＰＬＣ作为系统的逻辑控制单元，利用ＰＲＯＦＩＢＵＳ传输技术，构建网络通讯系统；另外，利用ＳＦＣ、ＣＦＣ编程实现锅炉系统的远程控制，并且在保证控制目标的前提下模拟实现了锅炉的提升负荷。
内。汽包水位受很多因素的影响。蒸汽负荷的扰动会引起虚假水位，可根据蒸汽的变化来控制给水阀，这样就构成了前馈控制系统。针对双冲量控制系统对给水流量扰动不能及时调整的缺点，汽包水位控制可以将给水流量信号作为第三个冲量引入，闭环控制给水流量。三冲量给水自动调节控制系统实质上是前馈一串级控制系统的形式。
关键词：ＰＣＳ７；锅炉控制系统；ＰＲｏＦＩＢＵＳ
中图分类号：ＴＰ２７３
文献标识码：Ａ
ＤｅｓｉｇｎｏｆＣｉｒｃｕｌａｔｉｏｎＢｏｉｌｅｒＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７
ｂｏｉｌｅｒｓｙｓｔｅｍｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｗｉｔｈｐｒｏｇｒａｍｗｒｉｔｔｅｎｂｙＳＦＣａｎｄＣＦＣ，ａｎｄｔｈｅｂｏｉｌｅｒｌｏａｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄＯｎｔｈｅｐｒｅｍ— ｉｓｅｏｆｇｕａｒａｎｔｅｅｉｎｇｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔａｒｇｅｔ．

基于PCS7的锅炉控制系统设计与实现

基于PCS7的锅炉控制系统设计与实现刘美;陈山羊;张翼成【摘要】针对我国中小企业现有的锅炉控制系统,存在技术含量低、耗能大、超标排放等问题,以高级多功能过程控制实验平台SMPT-1000中的自然循环锅炉为研究对象,设计了基于PCS7的锅炉控制系统,实现对锅炉的优化控制.通过对系统的控制需求、对象特性和工艺流程等分析,确定了锅炉的整体控制方案;借助PROFIBUS 总线构建现场设备通讯系统;用连续功能图CFC和顺序功能图SFC进行程序设计,最后通过对PID整定,实现了对锅炉系统的液位、压力、温度和流量等参数的控制.实验结果表明,控制系统的安全性、稳定性较好,具有一定的参考借鉴价值.%Aiming at the existing problems such as low technology,large energy consumption and excessive emission in boiler control system of small and medium-sized enterprises in our country,this paper takes the natural circulation boiler as the research object based on the ad-vanced multi-function process control training system (SMPT-1000),and realizes the control optimization based on the PCS7 boiler con-trol system.The total control scheme of the boiler is determined by analyzing the control requirements,object properties,and technological processes of system.The field device network communications system is built by PROFIBUS transmission technology,and the program is de-signed with continuous functional diagram CFC and sequential function chart SFC,realizing the boiler liquid level,pressure,temperature and flow rate,and other parameters of boiler control system through the PID setting.Experiment results showthat the control system has good security,stability.It can be a reference to other likewise systems.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2015(025)006【总页数】4页(P50-53)【关键词】锅炉控制系统;PCS7;SMPT-1000;PROFIBUS【作者】刘美;陈山羊;张翼成【作者单位】广东石油化工学院计算机与电子信息学院,广东茂名 525000;广东石油化工学院计算机与电子信息学院,广东茂名 525000;广东石油化工学院计算机与电子信息学院,广东茂名 525000【正文语种】中文【中图分类】TN86在生产中，工业锅炉广泛应用于化工、发电、炼油等大型场合，为工业生产提供动力。

基于PCS7的加热炉控制方案设计及实施

基于PCS7的加热炉控制方案设计及实施叶方威;薛士龙【摘要】Aiming at the commonly-used heating furnace in industry , the PCS7 control system-based control scheme was designed for it , in which, the ratio-cascade control system , the feedforward control system , the feedback control system and Smith lag compensator employed can ensure materials ’ outlet temperature , flue oxygen content and the materials flow;and the frequency conversion technology applied can realize energy con-servation through regulating both materials and fuel flow;and the system with advanced multifunction process training system can simulate the heating furnace and PCS 7 control system can implement both control strategy and online real-time monitoring through PC monitor software .%针对工业生产中常见的加热炉装置，设计了基于西门子公司PCS7过程控制系统的控制方案。

为了保证物料出口温度、烟气含氧量和物料流量达到需要，采用了比值-串级控制系统、前馈控制系统和史密斯滞后补偿器。

基于涂装车间PCS7的余热回收控制系统

FRONTIER DISCUSSION | 前沿探讨时代汽车基于涂装车间PCS7的余热回收控制系统彭细兵福建奔驰汽车有限公司福建省福州市 350119摘要：近几年，随着节能减排理念在各个行业的深入，余热回收控制系统成为工业生产体系的重要内容，主要是因为通过利用余热回收控制系统可以大大降低对能源的消耗，降低生产成本。

本文从汽车行业PCS7余热回收控制系统的概述，对其系统操作，以及紧急故障处理等相关内容，展开了分析和阐述，其目的就是保证PCS7余热回收控制系统运行的稳定性和安全性，促使工程生产实现节能减排的理念。

关键词：汽车行业PCS7　余热回收控制系统　稳定性　安全性PCS7余热回收控制系统存在的意义就是节能减排，降低对能源的消耗。

但是，由于汽车行业涂装车间PCS7余热回收控制系统是利用烘干炉排放烟气进行热源能量转换设计而成，相对较为复杂性，因此，考虑合理性的操作及其运行状态，制定相应的紧急故障处理措施，保证PCS7余热回收控制系统运行稳定性和安全性的关键。

同时，在涂装车间PCS7余热回收控制系统运行的时候，还需要掌握其安全规范，基于安全规范的背景下，因落实各项工作，以此避免PCS7余热回收控制系统出现安全事故。

1　余热回收控制系统分析余热回收控制系统主要是由机械系统和电气系统所组成的，具体的内容如下。

1.1　机械部份机械部份是余热回收控制系统中重要的组成部分，主要是由变频工质泵、电动通风调节通风蝶阀、手动通风蝶阀、旁通烟管、钢结构支架、工作平台、水管管网、蒸发器、膨胀机、冷却散热装置等方面组成[1]。

本设计分别在涂装车间电泳、中涂、面漆烘干炉排烟管处，安装对应的余热回收器，与烘干炉一一对应安装，并对烘干炉排烟管道进行改造，将烟气引至余热回收器。

回水通过增加三通，回水经水泵（一用一备，2台）加压后送至各回收器与烟气进行热交换，然后，又回至回水管，高温烟气换热成低温烟气通过新增的旁通烟管将烟气引至原烟管排空气中。

西门子PCS7在锅炉过热蒸汽温度自动调节控制过程中的应用

第4卷第5期2008年10月中国安全生产科学技术Journa l o f Safety Sc i e nce and Techno logyVo.l 4No .5 Oc.t 2008文章编号:1673-193X (2008)-05-0176-03西门子PCS 7在锅炉过热蒸汽温度自动调节控制过程中的应用张长缨1,常士中1,于海生1,黄振利2(1.河南安阳钢铁集团公司,安阳 455004)(2.中国科学院自动化研究所,北京 100080)摘要:以自动调节和控制锅炉过热蒸汽为目的,本文论述了使用PCS7过程控制系统中功能强大的PID 控制器对锅炉过热蒸汽的准确控制的应用,取得了良好控制效果,实现了锅炉安全运行。

关键词:串级调节;PCS7;过热蒸汽温度中图分类号:X 924.3 文献标识码:AApplication of Siem ens PCS 7in t he process of boiler steam gas temperature self regulation and controlZ HANG Chang y i n g 1,C HANG Sh i zhong 1,YU H a i sheng 1,HUANG Zhen li2(1.H ena A nyang Stee l&Iron G roup ,A nyang 450004,Chi na)(2.A uto m a tiza ti on R esearch Schoo l of Ch i nese A cade m y O f Sc ience ,B eiji ng 100080,China)Abst ract :For the a i m of bo iler stea m gas te m perature se lf regu lation and contr o ,l the applicati o n o f bo iler stea m gas te mperature accurate control by PI D con tro ller w ith po w erf u l f u ncti o n in the PCS7process contr o l syste m.Favo rable effectw as ach ieved and the bo iler was safe in operation .K ey w ords :cascade stage regu lation ;PSC7;stea m gas te m perat u re收稿日期:2008 06 28过热蒸汽温度的稳定性是衡量锅炉运行质量的一个重要指标。

基于PCS7的锅炉控制系统设计

基于PCS7的锅炉控制系统设计汪官勇;余粟【摘要】以工业锅炉为被控制对象,结合整个反应的工艺,并且根据反应的动态特性,兼顾生产安全、过程稳定、反应高效等一系列控制要求,开发、设计了循环反应锅炉控制系统.针对系统过程的液位、温度、压力、出料等变量进行控制,使其在稳定的状态下,高效地生成产物.该设计采用高级多功能实训控制系统(SMPT-1000)以及西门子的过程控制系统PCS7,实现了整个系统的安全、稳定、高效运行.试验结果表明,所设计的控制系统能较好地实现控制要求,具有一定的推广价值.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2019(040)002【总页数】4页(P88-91)【关键词】锅炉控制系统;PCS7;SMPT-1000;闭环控制;PID参数整定【作者】汪官勇;余粟【作者单位】上海工程技术大学机械工程学院,上海 201600;上海工程技术大学工程实训中心,上海 201600【正文语种】中文【中图分类】TH-390 引言锅炉控制系统是基于反应器设备实现的。

反应器被广泛应用于石油化工、钢铁冶金、食品发酵等领域[1]。

由于整套系统是一个有多个输入和多个输出的系统，具有很强的非线性，存在滞后延迟，并且过程中具有很强的耦合性，加大了系统的控制难度。

本文在分析了反应过程和反应对象的特性后，设计了整套锅炉控制系统的自动控制方案，包括混合罐的液位控制、反应罐液位、反应罐温度控制、闪蒸灌压强控制及产物输出产量控制。

1 锅炉控制的工艺流程本文是基于SMPT-1000仿真试验平台完成的，系统的被控对象是一个锅炉反应器自然循环的反应过程。

整个反应的工艺流程结构如图1所示，包括混合罐系统、反应罐系统、闪蒸罐系统3个部分。

1.1 混合罐的液位控制系统原料A和原料B分别经过水泵P101和水泵P102，通过各自的阀门进入到混合罐中，并按照一定的比例均匀的混合。

由于其在混合罐中的原料是不反应的，所以在混合罐中只需要控制液位稳定，不满罐或空罐即可。

基于PCS7的加热炉温度控制系统的设计-中期检查报告

一、工作进展情况（执行进度、阶段性成果）:目前为止，已熟悉了基于PCS7的加热炉温度控制系统的设计的工艺流程，收集了与毕业设计题目相关的参考资料。

以查阅的相关资料和在校期间课程设计为基础充分获悉了自己毕业设计任务，在老师的指导下确定了工作路线、拟定总体方案并完成开题报告。

现阶段正在进行系统总体方案的设计与局部完善。

二、工作中所遇到的问题:1．由于本次毕业设计是自己初次应用西门子PCS7，因此从认识到熟悉使用，整个过程耗时较多，需要花费一定的时间和精力不断的反复学习。

2.在设计的过程中，加热炉有一些非常重要的过程参数,如物料流量、燃料和空气流量、物料出口温度、炉膛内压力和温度等，由于非线性和温度滞后等因素,使得对加热炉的控制效果不是很理想。

所遇到的具体难点大致如下：2.1对象特性分析加热炉单元是具有强耦合、大滞后、大惯性及慢时变等特点。

它的内部机理比较复杂，直接建模也相对比较困难，所以对加热炉的控制也有一定的难度。

2.2多级换热特性加热炉对象主要包括对流室、辐射室、换热器三个主要部分即有炉膛辐射段换热、对流段换热以及减温换热器换热。

根据工艺流程，多级换热系统是相互关联，具有强耦合特性。

被加热物料同时参与加热和冷却。

所以只有处理好各个换热单元之间的耦合关系，才能得到较好的控制效果。

2.3上料系统特性待加热物料A被分为两路其中一路经换热器预热后与另一路汇合，然后进入对流段。

我们的控制目标是要保证两支路调节阀的阀后压力平衡，防止调节阀开度变化后出现某一路滞留甚至倒流的现象。

另外，待加热物料A的流量同时影响加热炉的换热过程。

流量增加时，换热量增加，反之亦然。

待加热物料流量的变化将使燃料流量、空气流量的变化。

流量越大，流体流速越高，从而在炉内换热时间越短，要达到工艺要求温度，就需要相应提高炉膛内温度，加大了加热炉系统的非线性特性。

2.4 加热炉的燃烧特性燃料的燃烧是加热炉的热量来源，在满足工艺要求的同时做到节能减排是本题目的要求。

基于PCS7的工业加热炉控制系统设计

基于PCS7的工业加热炉控制系统设计目次（4号黑体，居中）1引言（或绪论）（作为正文第1章，小4号宋体，行距18磅，下同） (1)2××××××（正文第2章）……………………………………………………Y 2.1 ××××××（正文第2章第1条）…………………………………………Y 2.2 ××××××（正文第2章第2条）………………………………………… Y 2.X ××××××（正文第2章第X条）………………………………………… Y 3×××××（正文第3章）………………………………………………Y ………………………………………（略）X ×××××（正文第X章）……………………………………………………… Y 结论…………………………………………………………………………………… Y 致谢…………………………………………………………………………………… Y 参考文献………………………………………………………………………………Y 附录 A ××××（必要时）………………………………………………………… Y 附录 B ××××（必要时）………………………………………………………… Y图 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 图2×××××（必要时）………………………………………………………… Y表 1 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y 表 2 ×××××（必要时）………………………………………………………… Y注：1. 目次中的内容一般列出“章”、“条”二级标题即可；2．Y表示具体的阿拉伯数字；3. 目录前的页码采用罗马数字。