发电厂燃煤锅炉燃烧PLC控制系统设计说明

发电厂燃煤锅炉燃烧控制系统设计

摘要

在热电厂中，以单位机组为控制对象有：锅炉汽包水位控制、燃烧过程控制以及过热蒸汽温度，过热蒸汽温度控制又包括过热蒸汽温度控制和再热蒸汽温度控制。其中，热电厂锅炉的燃烧控制对整个发电过程的安全性与经济性起着重要的作用，所以对它高效率的控制是现在热电厂的一个重要任务。

本文以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。

关键词:热电厂；锅炉燃烧；单片机；控制

Coal-fired power boilers burning single

chip control system design

Abstract

Thermal power plant boiler combustion control plays an important role in security and economy of the entire power generation process, the control of its high efficiency thermal power plant is an important task. In this paper, the analysis and study of the entire combustion system,

the boiler combustion control system, main steam pressure control system and the furnace pressure and control system control program, then its control law and parameter selection and tuning. Instrument selection, using advanced digital instrument, and using the Cygnal microcontroller design an intelligent combustion control system, given the hardware and software flow chart. The controller to the new C8051F020 MCU as the core, the use of fuzzy PID algorithm for computing and control, not only can be analog, digital signal sampling and processing, but also to complete the state detection and control, alarm and fault handling functions. The control system has a fast, high precision, high reliability and a simple hardware structure. Finally, you can reach the boiler safe, economical and efficient operation.

Keywords: heat and power plant; boiler combustion; microcontroller; control

目录

摘要 (1)

Abstract (1)

目录 (1)

第一章绪论 (2)

1.1研究目的和研究意义 (2)

1.2国外研究现状 (3)

第二章热电厂的生产工艺及单元机组的自动控制系统 (5)

2.1热电厂的生产工艺 (5)

2.2热电厂单元机组的自动控制系统 (6)

2.2.1汽包水位控制 (6)

2.2.2炉膛负压控制 (8)

2.2.3蒸汽压力控制 (9)

2.2.4经济燃烧控制 (10)

第3章硬件设计 (11)

3.1 用户系统框图 (11)

3.2 锅炉系统控制的对象 (12)

3.3燃烧过程控制 (18)

3.4锅炉控制系统设计 (18)

3.5控制系统构成 (20)

第4章软件设计 (23)

4.1 S7-300系列PLC简介 (24)

4.2 PLC编程语言简介 (26)

4.2.1 PLC编程语言的国际标准 (26)

4.2.2复合数据类型与参数类型 (27)

4.2.3系统存储器 (28)

4.2.4 S7-300 CPU中的寄存器 (29)

4.3 STEP7 的原理 (30)

4.3.1 STEP7概述 (30)

4.3.2 硬件组态与参数设置 (31)

4.3.3 符号表 (34)

4.3.4 逻辑块 (35)

4.3程序设计 (37)

4.4通信系统 (39)

第五章结束语 (41)

参考文献： (42)

第一章绪论

1.1研究目的和研究意义

热力电厂的一系列系统和生产流程和生产工艺，这些大致可以分为水处理系统、锅炉燃烧系统、汽轮机发电系统、供配电系统、这样大的四个系统，其中锅炉是发电过程中必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可以驱动透瓶，又可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。随着工业生产规模的不断增大，作为动力和热源的锅炉，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。锅炉的控制主要分为两大部分:燃烧控制系统和汽包水位控制系统。汽包水位一般采用三冲量控制，能达到较好的控制效果，而锅炉的燃烧过程，是一个多参数、多回路、非线性、大滞后、强祸合的控制系统，较难控制。因此，自二十世纪九十年代以来，随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制，国外就将自适应控制等智能控制算法技术应用于锅炉的控制。使锅炉控制水平大大提高，实现了锅炉优化控制。国研究锅炉自动控制虽然现在也比较成熟，但主要是仪表显示、报表打印等功能，控制水平有限，可靠性不够高。和国外锅炉自动控制比较仍存在一定的差距。

1.大多数现有的锅炉控制系统可控制的主要还是开关量设备，如风机、炉排和水泵的开关或者阀门控制。不能对它们精确连续调节，使控制手段单一，控制精度低。

2.锅炉控制系统的的控制方案不够合理，锅炉控制器一旦出现故障，只能采取系统断电处理，进行人工操作。若锅炉系统中的传感器、变送器等设备出现故障时，温度、压力等参数就无法达到设定值。

因此，本文根据热电厂锅炉控制流程，以C8051F020单片机为核心设计了一种火电厂锅炉燃烧煤空比的控制系统。目的是提高电厂燃煤锅炉的控制水平。节约能源，降低环境污染。系统采用模糊PID算法进行运算和控制,不但可以实现对模拟、数字信号进行采样和处理,而且还可以完成状态检测和控制、报警以及故障处理等功能。该控制系统具有速度快、精度高、可靠性高和硬件结构简单的