锅炉装置自动控制系统设计
锅炉装置自动控制系统设计讲解
邮电与信息工程学院课程设计说明书课题名称：锅炉装置自动控制系统设计学生学号：1002150221专业班级：10自动化02班学生姓名：吴亚辉学生成绩：指导教师：陈国平课题工作时间：2013年12月2日至2013年12月14日填写说明：1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。
2. 表中第一、二、三在在课程设计开始前填写，第四、五、六项在课程设计完成后填写。
3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。
锅炉装置自动控制系统设计书目录1.工艺流程2.控制系统说明3.要求与步骤4设备的选型5.设计图1.1工艺流程原理介绍所选被控对象为工业领域广泛应用的自然循环锅炉自然循环锅炉是指在锅炉蒸发系统中，利用降水管中的水与上升管中的汽水混合物的密度差作为推动力，建立起工质循环流动(又称水循环)，使蒸发受热面受到冷却的锅炉。
随着锅炉容量的增大，自然循环锅炉的压力也相应提高。
饱和水与饱和水蒸气之间的密度差也随压力增大而减小。
由于降水管中的水温与饱和水温非常接近，故可以认为是饱和水。
随着锅炉的工作压力升高，降水管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差也同样减小。
由于自然循环锅炉是靠降水管中的水与上升管中的汽水混合物的密度差形成的推动力，建立起工质循环流动的，当压力提高后，这个推动力也随之减小，工质在蒸发系统中的循环流动，也随压力提高而逐渐变得困难。
当压力达到临界值22.12兆帕时，饱和汽、水之间的密度差为零，这时，工质循环停止。
因此，自然循环锅炉的压力一般都在超高压(15.3兆帕)及以下。
要向更高压力发展，就变得相当困难。
1.2工艺流程介绍燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机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中的锅炉上水进行预热。
经处理的软化水进入除氧器V1101上部的除氧头，进行热力除氧，除氧蒸汽由除氧头底部通入。
锅炉温度PID控制系统设计
第1章绪论1.1课题背景根据国内实际情况和环保问题的考虑和要求，燃烧锅炉由于污染并效率不高，已经逐渐被淘汰；燃油和燃气锅炉也存在着燃料供应不方便和安全性等问题。
因些在人口密集的居民区、旅馆、医院和学校，电加热锅炉完全替代燃煤、燃油、燃气锅炉。
自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外温度控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪表，并在各行广泛应用。
电加热锅炉采用全新加热方式，它具有许多优点，使其比其他形式的锅炉更具有吸引力：(1) 无污染。
不会排放出有害气体、飞尘、灰渣，完全符合环保方面的要求。
(2) 能量转化效率高。
加热元件直接与水接触，能量转换效率很高，可达95%以上。
(3) 锅炉本体结构简单，安全性好。
不需要布管路，没有燃烧室、烟道，不会出现燃煤、燃油、燃气的泄漏和爆炸危险。
(4) 结构简单、体积小、重量轻，占地面积小。
(5) 启动、停止速度快，运行负荷调节范围大，调节速度快，操作简单。
由于加热元件工作由外部电气开关控制，所以启停速度快。
(6) 可采用计算机监控，完全实现自动化。
其温度的控制都能通过微控制芯片完成，使锅炉的运行完全实现自动化，最大程度地将控制器应用于传统的锅炉行业。
本课题主要研究锅炉温度的过程控制。
新型锅炉是机电一体化的产品，可将电能直接转化成热能，具有效率高，体积小，无污染，运行安全可靠，供热稳定，自动化程度高的优点，是理想的节能环保的供暖设备。
加上目前人们的环保意识的提高，电热锅炉越来越受人们的重视，在工业生产和民用生活用水中应用越来越普及。
电热锅炉目前主要用于供暖和提供生活用水。
主要是控制水的温度，保证恒温供水。
随着计算机和信息技术的高速发展，单片机广泛的应用于工业控制中。
工业控制也越来越多的采用计算机控制，在这里我们采用51系列单片机来做控制器。
锅炉供暖控制系统设计
锅炉供暖控制系统设计摘要：在我国部分偏远地区普遍使用的锅炉供暖技术中，相当多的锅炉仍旧采用传统方式对整个供暖过程进行控制，整个过程能源浪费严重，设备的启停、燃料的投放等都过度依赖操作员人工操作，无论是从工作效率还是工作安全角度，都不是很好的选择。
针对上述问题，本项目针对自供暖对内部供暖要求设计了以自动化控制核心的燃气供暖锅炉控制系统，并配置计算机控制与管理系统，结合现代工业组态软件对整个控制系统进行实时监控，构建人机界面。
整个供暖系统全部由计算机实现自动控制，系统的操作除了工程师外，操作员也可以很容易操作整个系统的运行，这样就节省了大量的人力资源，并且整个操作过程可以在操作室进行，保证了整个操作的安全性。
关键词：锅炉供暖；PLC；WinCC引言目前，农村或城市供暖受到能源、供暖距离等多方面的限制，农村采用集中供暖成本太高，用户只能采用暖炉或空调供暖，暖炉燃烧煤炭污染环境，且可能造成CO中毒；空调制热供暖效率低，制热效果差，电量消耗大，且没有自动换风系统，室内空气质量变差，容易引发呼吸道疾病。
城市采用集中供暖的方式，但多数住户没有换风系统和报警系统，长时间未开窗通风导致细菌滋生引发疾病等，多功能供暖控制系统采用电热水器和天然气两种加热方式提供热源，对于个体供暖和集中供暖都适用，系统排出的水经过循环之后再次进入系统进行加热，整个系统节能环保，还能实时监测室内的空气质量，且能连入物联网。
1锅炉供暖系统工艺简介整个燃气锅炉供暖系统的工作流程为：向燃烧器内供应天然气与空气的混合燃料，点燃后对锅炉内的水进行一次加热，同时，锅炉内的进口与出口的水是通过水温造成的重度差进行循环，将热水传输给需要供暖的区域，对循环回来的冷水进行加热。
整个系统主要由管道内水循环和锅炉燃烧两部分构成：1）管道内水循环：自来水经过过滤软化处理以后，经由分水器进入供暖管道内部，送入锅炉中，进行加热后，经由换热泵管网送至用户处用于取暖。
经由用户出散热后，经过换热站，再次经由循环泵管网送至锅炉内加热。
工业锅炉温度控制系统设计与实现
五、结论
本次演示对工业锅炉温度控制系统的设计与实现进行了详细的阐述。通过合理 地设计硬件和软件架构，以及精心的现场实施，我们成功地构建了一个高效、 稳定、安全的温度控制系统。该系统可以显著提高工业锅炉的温度控制精度和 生产效率，同时降低了能源消耗和安全隐患，为工业生产带来了积极的影响。
参考内容
5、适应性广：能够适应不同的锅炉型号和工作环境。
三、系统设计
基于以上的需求分析，我们设计出以下的温度控制系统：
1、硬件部分：采用以微处理器为核心的控制器，搭配热电偶、变送器等传感 器设备，以及电动调节阀等执行器设备。微处理器可以根据传感器采集的温度 数据，通过PID（比例-积分-微分）算法计算出调节量，控制执行器动作，以 实现对锅炉温度的精确控制。
参考内容二
摘要：
本次演示介绍了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的车载锅炉温度自动控制 系统，该系统的设计与实现旨在提高车载锅炉的温度控制精度和节能性能。通 过采用PLC控制器、传感器模块和显示模块等组件，实现了对车载锅炉温度的 实时监测与控制，并取得了良好的实验结果。本次演示的研究成果对于优化车 载锅炉温度控制具有一定的实用价值。
引言：
车载锅炉作为一种重要的能源设备，广泛应用于各种工业领域。然而，传统的 手动控制方式存在一定的局限性，如控制精度不高、节能性能不佳等。因此， 研究一种基于PLC的车载锅炉温度自动控制系统具有重要的现实意义。本次演 示旨在设计并实现一种具有高精度、节能性能优异的温度自动控制系统，从而 提高车载锅炉的整体运行性能。
5、通信功能：系统应具备与上位机或其它设备进行数据通信的功能，实现数 据的远程监控和管理。
四、系统实现
在系统实现阶段，我们需要完成以下几个步骤：
1、硬件选型和搭建：根据系统设计的要求，选择合适的微处理器、传感器、 执行器等硬件设备，并进行搭建。
火电厂锅炉自动化控制系统设计
火电厂锅炉自动化控制系统设计火电厂锅炉是电力发电的核心设备，其重要性不言而喻。
自动化控制系统是保证锅炉正常运行和安全稳定的关键。
本文将一步步介绍火电厂锅炉自动化控制系统的设计过程。
一、控制目标及原理选型在设计火电厂锅炉自动化控制系统时，首先需要确定控制目标和原理选型。
常见的控制目标有以下几种：1.温度控制：对于锅炉来说，温度控制是非常重要的一个控制目标。
通过控制来保证锅炉内部温度在一定范围内，避免高温烧毁设备或者低温影响发电效率。
2.压力控制：锅炉内部压力高低控制也是控制目标之一。
通过控制压力来实现热水流动速度和水蒸气压力的平衡。
3.流量控制：锅炉内部热水流速控制也是一个非常重要的控制目标。
4.阀门控制：对于火电厂锅炉来说，阀门控制是一个比较重要的控制策略。
通过控制阀门开合，可以实现流量调控和压力平衡等。
在选择控制原理时，需要考虑控制系统的响应速度，稳态精度，以及设备成本。
常见的控制原理有PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。
二、运行状态识别在设计火电厂锅炉自动化控制系统时，需要考虑锅炉的各种运行状态，对不同的运行状态进行识别和分类，以便针对不同状态采取不同的控制策略。
常见的运行状态分类有以下几种：1.启动状态：在锅炉启动阶段，需要通过控制热水流入速度和阀门开合来调节内部的压力和温度；2.稳态状态：当锅炉运行稳定时，需要通过控制温度、压力和流量等参数来保证锅炉的正常运行；3.冷却状态：当锅炉停止运行时，需要关掉热水流入阀门，开始进行冷却。
针对不同的运行状态，需要设计不同的控制模型和控制参数。
三、系统架构设计在确定好控制目标和运行状态识别后，需要进行系统架构设计，包括控制系统的硬件和软件两个方面。
1.硬件设计：硬件设计主要包括传感器、执行器、控制器等方面。
对于火电厂锅炉自动化控制系统，传感器主要用于测量锅炉内部的温度、压力、流量等参数；执行器主要用于控制阀门的开合和水泵的开关；控制器主要用于控制系统的数据传输和控制逻辑等。
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计
基于PLC的锅炉供热控制系统的设计一、本文概述随着科技的不断发展，可编程逻辑控制器（PLC）在工业自动化领域的应用日益广泛。
作为一种高效、可靠的工业控制设备，PLC以其强大的编程能力和灵活的扩展性，成为现代工业控制系统的重要组成部分。
本文旨在探讨基于PLC的锅炉供热控制系统的设计，通过对锅炉供热系统的分析，结合PLC控制技术，实现对供热系统的智能化、自动化控制，提高供热效率，降低能耗，为工业生产和居民生活提供稳定、可靠的热源。
文章首先介绍了锅炉供热系统的基本构成和工作原理，分析了传统供热系统存在的问题和不足。
然后，详细阐述了PLC控制系统的基本原理和核心功能，包括输入/输出模块、中央处理单元、编程软件等。
在此基础上，文章提出了基于PLC的锅炉供热控制系统的总体设计方案，包括系统硬件选型、软件编程、系统调试等方面。
通过本文的研究，期望能够实现对锅炉供热控制系统的优化设计，提高供热系统的控制精度和稳定性，降低运行成本，促进节能减排，为工业生产和居民生活提供更加安全、高效的供热服务。
也为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考和借鉴。
二、锅炉供热系统基础知识锅炉供热系统是一种广泛应用的热能供应系统，其主要任务是将水或其他介质加热到一定的温度，然后通过管道系统输送到各个用户端，满足各种热需求，如工业生产、居民供暖等。
该系统主要由锅炉本体、燃烧器、热交换器、控制系统和辅助设备等几部分构成。
锅炉本体是供热系统的核心设备，负责将水或其他介质加热到预定温度。
其根据燃料类型可分为燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉等。
锅炉的性能参数主要包括蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度等。
燃烧器是锅炉的重要组成部分，负责燃料的燃烧过程。
燃烧器的性能直接影响到锅炉的热效率和污染物排放。
燃烧器需要稳定、高效、低污染，同时要适应不同的燃料类型和负荷变化。
热交换器是锅炉供热系统中的关键设备，负责将锅炉产生的热能传递给水或其他介质。
热交换器的设计应保证高效、稳定、安全，同时要考虑到热能的充分利用和防止结垢、腐蚀等问题。
热水锅炉自动控制系统的设计
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锅炉燃烧系统的控制系统设计毕业论文
锅炉燃烧系统的控制系统设计摘要：锅炉是热电厂重要且基本的设备，其最主要的输出变量之一就是主蒸汽压力。
主蒸汽压力的自动调节的任务是维持过热器出口气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和气温在允许范围内，以确保机组运行的安全性和[1]经济性。
锅炉所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可以作为精馏、干燥、反可以作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产的规模不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
在控制算法上、综合运用了单回路控制、串级控制、比值控制等控制方法实现了燃料量控制调节蒸汽压力、送风量控制调节烟气含氧量、引风量控制炉膛负压，并有效克服了彼此的扰动，使整个系统稳定运行。
运行。
关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；关键词：锅炉；蒸汽压力；单回路控制；ControlsystemdesignoftheboilercombustionsystemAbstract:Theboilerisimportantandbasicequipmentofthethermalpowerplan t,oneofthemainoutputvariableisthemainsteampressure.Thetaskoftheauto maticadjustmentofthemainsteampressureistomaintainthesuperheateroutle ttemperaturewithintheallowablerange,toensurethesafetyandeconomyofth eunitoperation.Theboilersproducehighpressuresteamcanbeusedasasource ofpower-driventurbine,butalsoasadistillation,drying,reaction,heatingandprocesshe atsource.Withindustrialproductionexpanding,asafilterforpowerandheat,b utalsotowardthehigh-capacity,high-parameter,high-efficiencydirection.Inthecontrolalgorithm,theintegrateduseofsingle-loopcontrol,cascadecontrol,ratiocontrol,thecontrolmethodoffuelcontroltoadjustthevaporpressure,airvolumecontroltoadjustthefluegasoxygenconten t,thewindcontrolthefurnacenegativepressure,andeffectivelyovercomeeac hotherdisturbancessothatthewholestabilityofthesystem.Keywords:Boiler;Vaporpressure;Single-loopcontrol引言引言随着城市的快速发展，我们对用电的需求也越来越大，如何利用好有限的能源来保证供电是一个重要的话题，在能源的利用过程中如何更加提高能源的利用率是一个可研究性的话题，本文基于上述话题对电厂的燃烧锅炉控制进行了研究。
智能锅炉控制系统的设计与实现
智能锅炉控制系统的设计与实现随着科技的发展和人们生活水平的提高，家居设备的智能化成为了一种趋势。
在众多的智能家居设备中，智能锅炉是一种比较受欢迎的设备。
它可以通过智能控制系统实现远程控制、节能、安全等多种功能。
本文将介绍智能锅炉控制系统的设计与实现。
一、控制系统结构一个智能锅炉控制系统主要由以下部分组成：1.硬件部分：包括传感器、执行器、控制器、显示器等硬件设备。
2.软件部分：主要由控制算法和界面设计组成，控制算法是程序员根据控制需求编写的程序，界面设计则用于方便用户操作和管理。
3.远程通信组件：包括网络通信硬件和软件，实现远程控制和监控等功能。
二、传感器与执行器的选择为了实现智能控制，必须使用传感器来获取锅炉的状态信息，并使用执行器来控制锅炉的运行状态。
在传感器的选择上，应该选择具有高精度、快速响应、耐高温等优点的传感器。
例如，温度传感器应该选用高精度、线性度好、响应速度快、温度范围广的PTC热敏电阻或热电偶传感器。
在执行器的选择上，应该选择具有高精度、稳定可靠性、结构紧凑、响应速度快等优点的执行器。
三、控制器的设计与实现控制器是智能锅炉控制系统的核心，它主要完成控制算法的实现和与硬件设备的通讯。
控制器可以采用嵌入式控制系统、单片机、FPGA等硬件以及VC、VB、C++等软件开发工具进行设计和实现。
在控制方案的设计实现时，要结合锅炉的物理特性和工作状态，运用现代控制理论设计PID算法、模糊控制算法、神经网络控制算法等多种控制算法。
四、界面设计与人机交互一个好的界面设计可以让用户方便快捷地进行操作和管理。
界面设计可以采用电脑、手机APP、微信等多种形态，主要通过图形化的方式将控制参数和系统状态进行直观化显示。
在人机交互方面，可以使用语音、手势等更加便利的交互方式，以提高用户的操作效率和便利性。
五、远程通信组件的设计与实现远程通信组件是实现远程控制的关键，它主要通过网络实现用户对锅炉的远程控制和监控。
锅炉自动控制系统的设计与调试
锅炉自动控制系统的设计与调试锅炉自动控制系统是现代工业中常见的关键设备之一，它能够确保锅炉能够高效、安全地运行。
设计和调试这样一个复杂的系统需要综合考虑多个因素，包括控制策略、传感器选择、控制器配置等等。
本文将深入探讨锅炉自动控制系统的设计与调试过程。
首先，设计一个合理的控制策略是锅炉自动控制系统的关键。
常见的控制策略包括比例控制、比例积分控制、模糊控制和模型预测控制等。
在选择控制策略时，需要考虑锅炉的特性、工艺要求以及可用的控制器等因素。
比例控制是最简单的控制策略，它根据当前错误信号的大小来控制执行机构输出。
比例积分控制在比例控制的基础上增加了积分部分，用于消除静态偏差。
模糊控制则通过模糊规则和模糊集合来实现控制，它能够应对非线性系统。
模型预测控制基于数学模型预测未来的系统行为，并制定最优的控制策略。
根据具体的需求和实际情况选择合适的控制策略非常重要。
其次，选择合适的传感器对于控制系统的稳定性和精确度来说也至关重要。
常用的锅炉传感器包括压力传感器、温度传感器、流量传感器等。
压力传感器用于监测锅炉内部压力的变化，温度传感器则用于测量锅炉内部温度的变化。
流量传感器可用于测量锅炉进出口的流量，以便精确控制水的供给。
传感器的选择需要考虑其精确度、响应速度和适应环境等因素。
同时，还需要考虑传感器与控制器之间的数据传输方式，如4-20mA信号或数字信号等，以确保数据准确传递。
控制器的配置也是锅炉自动控制系统设计中不可忽视的一环。
现代控制器提供了更多的功能和选项，如PID参数调整、通信接口、报警功能等。
PID控制器是最常见的控制器类型，通过调整比例、积分和微分参数来实现控制。
在配置PID控制器时，需要首先根据实际情况调整比例、积分和微分参数，以达到理想的控制效果。
另外，现代控制器通常具有通信接口，可以与上位机或网络连接，以实现远程监控和数据采集。
此外，控制器还应具备相应的报警功能，在发生异常情况时及时报警，保障安全运行。
基于PLC的工业蒸汽锅炉控制系统设计
控制要求
蒸汽锅炉控制系统的主要控制要求包括：
1、控制目标：通过控制燃料供应和空气供应，达到对蒸汽压力和蒸汽温度的 稳定控制。
2、被控对象：蒸汽锅炉的燃料系统和空气系统，以及相应的阀门和传感器。
3、控制算法：采用PID控制算法，通过比较实际值与设定值的差异，调整燃料 和空气的供应量。
3、控制算法：采用PID控制算法
对于蒸汽锅炉的控制，需要的参数包括压力、温度、液位等。因此，控制算法 的设计重点在于如何通过对这些参数的监测和控制，保证蒸汽锅炉的正常运行。 常见的控制算法有PID（比例-积分-微分）控制、模糊控制等，可根据实际情 况选择合适的控制算法。
2、输入输出接口
输入输出接口的设计是PLC控制系统的重要环节。输入接口负责采集蒸汽锅炉 的各种运行参数，如压力、温度、液位等；输出接口则将控制信号传递给相应 的执行机构，如调节阀、泵、风机等。在设计时，需要充分考虑蒸汽锅炉的工 艺流程、设备选型等因素，保证接口的合理配置。
关键词
PLC、工业蒸汽锅炉、控制系统、 设计
内容概述
本次演示主要介绍如何将PLC应用于工业蒸汽锅炉的控制系统，包括控制算法 的选择、输入输出接口的设计以及设备的选型等方面的内容。通过PLC的控制， 可以实现蒸汽锅炉的自动化运行，提高生产效率，降低能源消耗，保证生产安 全。
设计思路
1、控制算法
1、品牌选择：选用某知名品牌的PLC，具有较高的可靠性和稳定性。 2、型号选择：根据蒸汽锅炉控制系统的规模和复杂度，选择中高端型号的PLC。
3、内存容量：选用具有较大内存容量的PLC，以支持复杂的控制算法和数据处 理。
4、输入输出点数：根据控制系统的需求，选择适当的输入输出点数。
4、输入输出点数：根据控制系 统的需求，选择适当的输入输出 点数。
锅炉系统的自动化控制方案
WECON-触摸屏在锅炉系统中的应用锅炉是一种能量转换设备，向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能、高温烟气的热能等形式，而经过锅炉转换，向外输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。
锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。
提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。
产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要输入变量是负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量。
主要输出变量包括汽包水位、过热蒸汽温度及压力、烟气氧量和炉膛负压等。
因此锅炉是一个多输入、多输出且相互关联的复杂控制对象。
本文以维控人机在锅炉系统的应用为例介绍：其采用PLC控制技术，实现HMI和PLC 之间的通讯；通过人机对锅炉系统的监控和操作，机械化的控制锅炉的运转，提高生产效率，降低成本。
一、系统功能描述通过综合控制系统，可以实现对锅炉系统运转的监视、数据设定、PID参数监视、输入补偿与输出补偿，一些设备的频率设定等更好的自动调节与控制。
通过手动与自动的完美结合，达到更加理想的控制，大大的提高了工作效率。
二、维控触摸屏工程介绍2.1人机界面主要有：锅炉的监视、数据设定、PID参数、输入输出补偿以及引风机频率和炉排电机频率、鼓风机频率的设定，还有启停延时画面、有效期画面，锅炉手动画面，锅炉出水、回水历史数据画面。
2.2“系统首页”：有多个参数设置画面的选择，可以选取任意画面进行监视锅炉的运行状态。
2.3“锅炉监视画面”：可以对锅炉在自动运行状态下的参数数据进行监视，同时可以选择对应的参数画面进行查看。
2.4“PID参数画面”：对锅炉PID参数的数据进行设置。
2.5“输入输出补偿画面”：可以查看锅炉在自动运行状态下锅炉出水问题、回水温度以及三个电机的频率的计算值、补偿值、输出值。
基于PLC的锅炉燃烧控制系统的设计-毕业论文
摘要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。
结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。
该控制系统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。
本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。
采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。
关键字：锅炉控制；变频调速；组态软件；PLCAbstractAlong with social economy’s swift development, the urban construction scale’s unceasing expansion , as well as the peple living standard’s unceasing enhancement , set more and more high request to the city life heating’s user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technology heating boiler control system.This control system takes the superior machine by one Industry cybertrons , west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine ,system through frequency changer control motor’s start , movement and vclocity modulation .the superior machine monitoring software uses the three dimensional strength to control the WinCC design , mainly completes the system operation contract surface design ,realizes the system to open/stops functions and so on control ,parameter hypothesis ,warning linkage,historical data inquiry. The lower position machine control procedure uses Siemen’s STEP7 programming software design , mainly completes the simulation quantity signal processing , temperature and pressure signal functions and so on PID control , and receives the superior machine control command to complete the air blower to open/stops the control , the parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motor’s control.This article designs the frequency conversion processs automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boiler’s computer control and the frequency converseon control noe only may save the energy greatly, the promotion environmental protection moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key Words：Boiler control；Frequency conversion velocity modulation ；Configuration Software；PLC目录摘要 0Abstract (1)第1章概述 (4)1.1 项目背景及课题的研究意义 (4)1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状 (5)1.3锅炉控制系统的发展趋势 (6)1.4本文所做工作 (7)第2章系统方案设计 (9)2.1锅炉控制研究简介 (9)2.2 总体设计思路 (9)2.3方案比较 (10)2.3.1方案1 (10)2.3.2 方案2 (10)2.4方案论证与方案确定 (11)第3章硬件设计 (12)3.1 用户系统框图 (12)3.2 锅炉系统的理论分析 (13)3.2.1变频调速基本原理 (13)3.2.2变频调速在供暖锅炉中的应用 (13)3.2.3变频调速节能分析 (14)3.3燃烧过程控制 (19)3.4锅炉控制系统设计 (20)3.5控制系统构成介绍 (21)第4章软件设计 (25)4.1 S7-300系列PLC简介 (26)4.2 PLC编程语言简介 (28)4.2.1 PLC编程语言的国际标准 (28)4.2.2复合数据类型与参数类型 (29)4.2.3系统存储器 (29)4.2.4 S7-300 CPU中的寄存器 (30)4.3 STEP7 的原理 (31)4.3.1 STEP7概述 (31)4.3.2 硬件组态与参数设置 (32)4.3.3 符号表 (36)4.3.4 逻辑块 (37)4.3程序设计 (38)4.4通信系统 (41)4.5人机界面 (43)4.5.1监控软件WinCC介绍 (43)4.5.2监控系统设计 (45)4.5.3锅炉监控界面设计 (49)第5章结论 (53)5.1 成果的创造性和先进性 (53)5.2作用意义（经济效益和社会意义） (53)5.3 推广应用范围和前景 (53)5.4 需要进一步改进之处 (54)参考文献 (55)外文资料翻译 (56)外文翻译原文 (56)外文翻译译文 (68)致谢 (75)附录 (76)附录1 程序清单 (76)附录2 I/O点数分配表 (96)附录3 物理参数比较表 (97)第1章概述1.1 项目背景及课题的研究意义工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。
燃气锅炉自动控制系统实现与应用研究
燃气锅炉自动控制系统实现与应用研究一、燃气锅炉自动控制系统的实现原理和方法1. 燃气锅炉自动控制系统的原理燃气锅炉自动控制系统是通过对锅炉的温度、压力、流量等参数进行实时监测和调节，以实现锅炉的自动化运行。
其基本原理是通过传感器获取锅炉各项参数，并将数据传输到控制器，控制器再根据预先设定的参数进行比较和计算，最终控制执行机构实现对锅炉的调节。
2. 燃气锅炉自动控制系统的方法在实际应用中，燃气锅炉自动控制系统主要通过PID控制算法来实现。
PID控制是一种反馈控制方法，它将系统输出的实际值与期望值进行比较，并通过比例、积分、微分三个参数来调节执行机构，使系统的输出值逐渐接近期望值，从而实现对系统的精确控制。
为了提高系统的稳定性和可靠性，燃气锅炉自动控制系统还需要结合现代信息技术，如PLC、SCADA等，实现对锅炉运行数据的实时监测和远程控制。
二、燃气锅炉自动控制系统的应用效果1. 节能减排燃气锅炉自动控制系统能够根据实际运行情况进行精确调节，避免能源的浪费和废气的排放，从而实现节能减排的效果。
据统计，采用自动控制系统的燃气锅炉能够比传统手动控制方式节能10%-15%。
2. 运行稳定自动控制系统能够实现对锅炉运行参数的自动调节，提高了系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，燃气锅炉的自动控制系统不仅能够适应不同的工况要求，还能够实现系统的自诊断和保护功能，有效避免了由于操作失误或设备故障导致的事故发生。
3. 提高生产效率自动控制系统能够实现对锅炉运行过程的智能监控和调节，提高了系统的响应速度和运行效率。
在工业生产中，燃气锅炉的自动控制系统能够根据生产工艺要求实时调整锅炉的工况，确保了生产的连续进行和产品的质量稳定。
燃气锅炉自动控制系统的研究与应用对于提高能源利用效率和工业生产的安全稳定起到了积极的作用。
未来，随着信息技术的不断发展和智能化水平的提高，燃气锅炉自动控制系统的研究与应用将会迎来更加广阔的发展空间。
工业蒸汽锅炉自动化控制系统设计
工业蒸汽锅炉自动化控制系统设计王淑杰（哈尔滨电气集团 阿城继电器有限责任公司 黑龙江 哈尔滨 150302）摘 要： 随着科学技术的发展，为提高工业锅炉的热效率，发挥最佳运行工况，提高蒸汽质量、稳定蒸汽压力，保证供汽需要；做到合理，经济燃烧，达到节约能源的目的；同时为减轻操作人员的劳动制度，改善劳动环境和条件，所以工业锅炉生产必须进行自动控制。
关键词： 工业蒸汽锅炉；自动控制；系统组成中图分类号： TP27 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）1110060－01必须立即动作或停止，以免事故进一步扩大。
1 概述限值保护－工业锅炉运行时的实际蒸发量和变动负荷速度工业蒸汽锅炉生产自动化控制系统即通过采用各种检测仪应根据锅炉及辅机的运行状态予以限制。
各种调节阀、调节挡表、调节仪表、控制装置等自动化技术工具，对锅炉生产过程板的最大和最小开度应予以限制。
中的温度、压力、流量、液位等热工参量进行自动控制的系紧急保护－如果蒸汽压力，锅炉水位出现危险工况时或炉统。
自动控制的目的是实现各种最优的技术经济指标，减轻劳膛熄火时，相应的自动保护装置都应能快速投入。
动强度，提高经济效益和生产率，节约能源，改善劳动环境条件。
实现锅炉自动化具有提高锅炉运行的安全可靠性、提高锅炉运行的经济性、减少运行人员、提高劳动生产率、改善劳动条件等特点，具有显著的经济效益和社会效益。
本文所介绍的4）控制系统是我公司在生产上百套设备的基础上总结出来的，经过现场实际运行，得到了用户的好评。
2 设计原则根据工程的重要性和实际使用、维护等多方面因素，建议1）主要遵循以下原则：1）安全、可靠、适用、耐用、易操作、易维护。
2）节能、环保、投资少、效率高、先进性。
3）系统软件功能完善，提高管理水平。
4）预留接口，用于扩建时联网、通讯，方便管理。
3 自动化控制系统的内容1）自动检测用检测元件和显示仪表或其它自动化设备，对系统的温度、压力、流量、液位等热工参量，进行连续测量和显示，以供值班员监视生产情况，或为企业经济核算提供数据，为自动调节和保护提供检测信号。
锅炉自动控制系统的实现(1)
前馈信号和风量调节器输出的主信号在加法块 ∑5中进行综合，通过切换块T1、T6分别向送风机A、 B输出自动控制指令。同时运行操作人员还可以通过 送风机A(或B)的M／A操作站设定一个偏置，其作 用是使两台送风机的负荷平衡。
可根据BMS发出的逻辑指令，强制输出冷风门挡 板开度指令。
2．磨煤机一次风量控制 系统
煤粉管道中煤粉和空 气混合物的速度应保持在 一定范围内，流速太低会 使煤粉沉积在管道内，造 成磨煤机内煤的溢出，另 外，流速过低还会使着火 点移近燃烧器喷口，使燃 烧器过热或烧坏。流速过 高，带入炉膛的煤粉颗粒 度将过粗，使着火减慢， 煤粉和空气在炉膛的混合 度差，使不完全燃烧增加， 造成结渣。
小值选择块<的作用是 确保增负荷时先增风后增燃 料；减负荷时先减燃料后减 风。使机组在任何工况下运 行都能保证锅炉的富氧燃烧。
总燃料量偏差经PID调 节器后给出运行给煤机速度 指令，该指令同时送至所有运行给煤机速度控制回路。
4．给煤机控制系统
直吹式制粉系
统的燃料控制通常采 用调节多台给煤机的 转速来实现，控制系 统方案相同，图8-4 为给煤机A转速控制 系统。该系统接受煤 主控的输出指令，结 合各台给煤机的实际 运行状态，向各台给 煤机发出转速控制指 令。
(4)磨煤机一次风量和出口温度控制系统（子系统）；
(5)一次风压力控制系统（子系统） ；
(6)辅助风控制系统（子系统） ；
(7)燃料风(周界风)控制系统和燃尽风控制系统（子系 统）。
2．直吹式锅炉燃烧控制的特点
① 制粉系统成为燃烧过程自动控制不可分割 的组成部分。
基于PLC的锅炉控制系统的设计
基于PLC的锅炉控制系统的设计本文介绍基于PLC的锅炉控制系统的设计的背景和目的。
锅炉控制系统是基于PLC（可编程逻辑控制器）的设计，采用了分布式控制策略。
整体架构包括以下几个组成部分：1.控制器控制器是锅炉控制系统的核心部分，由PLC实现。
PLC具备高速计算能力和强大的输入输出功能，可以对各个设备进行监控和控制。
它接收来自传感器的输入信号，并根据预设的逻辑和算法进行实时处理，向执行器发送输出信号以控制设备运行。
2.传感器传感器负责将锅炉系统的各个参数转化为电信号，并传输给PLC进行处理。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
3.执行器执行器根据PLC的控制信号来执行相应的操作，如调节燃料供给、控制排放阀等。
它们与PLC之间通过信号线或总线进行连接。
4.人机界面人机界面提供给操作员与锅炉控制系统进行交互的界面。
它可以是触摸屏、计算机软件等形式，用于监视系统运行状态、设定参数以及显示报警信息等。
5.通信模块通信模块用于实现锅炉控制系统与外部设备的数据传输和通信。
它可以连接到局域网或远程服务器，实现与其他系统或监控中心的数据交互。
6.电源供应为了保证锅炉控制系统的稳定运行，需要提供可靠的电源供应。
这可以通过备用电源或UPS（不间断电源）来实现。
综上所述，基于PLC的锅炉控制系统采用分布式控制策略，通过控制器、传感器、执行器、人机界面、通信模块和电源供应等组成部分协同工作，实现对锅炉设备的监控和控制。
本文介绍基于PLC的锅炉控制系统所采用的控制策略和算法。
控制策略是指通过采取不同的控制方法和算法，在锅炉运行中实现温度、压力、流量等参数的稳定控制。
基于PLC的锅炉控制系统采用了以下主要的控制策略：PID控制：PID（比例、积分、微分）控制是一种常用的控制方法。
它通过根据控制对象的偏差来调节控制器的输出，使得偏差逐渐趋向于零，从而实现控制目标。
在锅炉控制系统中，PID控制常用于调节温度、压力和流量等参数。
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邮电与信息工程学院课程设计说明书课题名称：锅炉装置自动控制系统设计学生学号：1002150221专业班级：10自动化02班学生姓名：吴亚辉学生成绩：指导教师：陈国平课题工作时间：2013年12月2日至2013年12月14日填写说明：1. 表中第一、二、三、六项由指导教师填写；第四、五两项由学生填写。
2. 表中第一、二、三在在课程设计开始前填写，第四、五、六项在课程设计完成后填写。
3. 本表格填写完整后连同正文装订成册。
锅炉装置自动控制系统设计书目录1.工艺流程2.控制系统说明3.要求与步骤4设备的选型5.设计图1.1工艺流程原理介绍所选被控对象为工业领域广泛应用的自然循环锅炉自然循环锅炉是指在锅炉蒸发系统中，利用降水管中的水与上升管中的汽水混合物的密度差作为推动力，建立起工质循环流动(又称水循环)，使蒸发受热面受到冷却的锅炉。
随着锅炉容量的增大，自然循环锅炉的压力也相应提高。
饱和水与饱和水蒸气之间的密度差也随压力增大而减小。
由于降水管中的水温与饱和水温非常接近，故可以认为是饱和水。
随着锅炉的工作压力升高，降水管中的水与上升管中的汽水混合物之间的密度差也同样减小。
由于自然循环锅炉是靠降水管中的水与上升管中的汽水混合物的密度差形成的推动力，建立起工质循环流动的，当压力提高后，这个推动力也随之减小，工质在蒸发系统中的循环流动，也随压力提高而逐渐变得困难。
当压力达到临界值22.12兆帕时，饱和汽、水之间的密度差为零，这时，工质循环停止。
因此，自然循环锅炉的压力一般都在超高压(15.3兆帕)及以下。
要向更高压力发展，就变得相当困难。
1.2工艺流程介绍燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器；空气经由变频鼓风机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中的锅炉上水进行预热。
经处理的软化水进入除氧器V1101上部的除氧头，进行热力除氧，除氧蒸汽由除氧头底部通入。
除氧的目的是防止锅炉给水中溶解有氧气和二氧化碳，对锅炉造成腐蚀。
热力除氧是用蒸汽将给水加热到饱和温度，将水中溶解的氧气和二氧化碳放出。
在除氧器V1101下水箱底部也通入除氧蒸汽，进一步去除软化水中的氧气和二氧化碳。
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。
省煤器E1102由多段盘管组成，燃料燃烧产生的高温烟气自上而下通过管间，与管内的锅炉上水换热，回收烟气中的余热并使锅炉上水进一步预热。
被烟气加热成饱和水的锅炉上水全部进入汽包V1102，再经过对流管束和下降管进入锅炉水冷壁，吸收炉膛辐射热在水冷壁里变成汽水混合物，然后返回汽包V1102进行汽水分离。
锅炉上汽包为卧式圆筒形承压容器，内部装有给水分布槽、汽水分离器等，汽水分离是上汽包的重要作用之一。
分离出的饱和蒸汽再次进入炉膛F1101进行汽相升温，成为过热蒸汽。
出炉膛的过热蒸汽进入减温器E1101壳程，进行温度的微调并为锅炉上水预热，最后以工艺所要求的过热蒸汽压力、过热蒸汽温度输送给下一生产单元。
1.3仪表及操作设备说明（1）检测仪表（2）执行机构（3）开关阀（4）手操阀1.4工艺过程简介过热蒸汽进入减温器E1101，进行温度的微调。
最终过热蒸汽压力为P1104，温度为T1104，流量为F1105。
过热蒸汽出口管道上设调节阀V1105。
燃料经由燃料泵P1102泵入炉膛F1101的燃烧器，燃料流量为F1103，燃料压力为P1101，燃料流量管线设调节阀V1104，燃料泵出口阀XV1102。
空气经由变频风机K1101送入燃烧器，变频器频率为S1101（被归一化到0~100%之间），空气量为F1104。
省煤器烟气出口处的烟气流量为F1107，温度为T1105。
烟气含氧量A1101设有在线分析检测仪表。
烟道内设有挡板DO1101。
炉膛压力为P1102，炉膛中心火焰温度为T1101，为红外非接触式测量，仅提供大致温度的参考软化水流量为F1106，温度为常温20℃，经由调节阀V1106进入除氧器V1101顶部。
除氧蒸汽分两路，一路进入热力除氧头，管线上设有调节阀PV1101；另外一路进入除氧器下水箱，管线上设有开关阀XV1106。
除氧器压力为P1106，除氧器液位为L1101。
软化水在除氧器底部经由上水泵P1101泵出。
锅炉上水流量为F1101，锅炉上水管线上设有上水泵出口阀XV1101，上水管线调节阀V1101，以及旁路阀HV1101。
锅炉上水被分为两路。
一路进入减温器E1101预热，预热后与另外一路混合进入省煤器E1102。
两路锅炉上水管道上分别设有调节阀V1102和V1103。
正常工况时，大部分锅炉上水直接流向省煤器，少部分锅炉上水流向减温器，其流量为F1102。
汽包V1102顶部设放空阀XV1104，汽包压力为P1103。
汽包中部设水位检测点L1102。
在汽包中通过汽水分离得到的饱和蒸汽温度为T1102，经过炉膛汽相升温得到的过热蒸汽温度为T1103。
2.控制系统说明2.1烟气含氧量的控制（1）控制要求：烟气含量维持在2%左右。
（2）分析：烟道起初需要全开，故DO1011为气关阀。
氧气含量↑→AT1101↑→AC1101（正作用）↑→DO1101（气关阀）→氧气含量↓（3）控制方案为：用AC1101通过挡板DO1101对烟气含氧量实施反馈控制，2%对应于AC1101的给定值。
2.2烟气温度的控制（1）控制要求：排烟温度在200℃左右。
（2）分析：V1102起初全开，故V1102为气关阀。
排烟温度↑→TT1105↑→TC1105（反作用）↓→V1102（气关阀）↑→软化水从省煤器中带带走烟气的热量↑→排烟温度↓（3）控制方案：用TC1105通过控制V1102的开度来控制软化水的量，从而对排烟温度实现反馈控制，200℃对应TC1105的给定值。
2.3蒸汽温度的控制（1）控制要求：蒸汽温度保持在(440±5) ℃范围内。
（2）分析：V1103起初全关，故V1103为气开阀。
蒸汽温度↑→TT1104↑→TC1104（正作用）↑→V1103（气开阀）↑→蒸汽温度在减温器中减小的温度↑→蒸汽的温度↓（3）控制方案：用TC1104通过控制V1103的开度来控制进入减温器的软化水的量，从而对蒸汽温度实现反馈控制，440℃对应TC1104的给定值。
2.4蒸汽压力的控制（1）控制要求：过热蒸汽压力保持在(3.8±0.05) MPa范围内。
（2）分析：V1105起初全关，故V1105为气开阀。
蒸汽压力↑→PT1104↑→PC1104（正作用）↑→V1105（气开阀）↑→蒸汽压力↓汽包压力↑→PT1103↑→PC1103（正作用）↑→V1105（气开阀）↑→蒸汽压力↓（3）控制方案：因为要求蒸汽压力稳定，而考虑到汽包内压力过大会产生安全隐患，所以选取汽包压力为副变量，PC1103为副调节器，蒸汽压力为主变量，PC1104为主调节器，通过二者对V1105开度的控制实现对蒸汽压力和汽包压力的串级控制。
3.8 MPa对应于主调节器PC1104的给定值，PC1104的输出为PC1103的给定值。
2.5炉膛压力的控制（1）控制要求：炉膛压力小于400mmH2O。
（2）分析：选取S1101为气关阀。
炉膛压力↑→PT1102↑→PC1102（正作用）↑→S1101（气关阀）↓→炉膛压力↓（3）控制方案：用PC1102通过控制S1101的开度来控制进入炉膛的空气的量，从未实现对炉膛压力的反馈控制。
PC1102给定值应小于400mmH2O。
2.6燃料气压的控制（1）控制要求：燃料气压力在0.29~0.31MPa。
（2）分析：选取V1104为气开阀，以节省燃料、降低安全隐患。
燃料气压↑→PT1101↑→PC1101（正作用）↑→V1104（气开阀）↑→燃料气压↓（3）控制方案：用PC1101通过控制V1104的开度来实现对燃料气压的反馈控制，PC1101的给定值应在0.29~0.31MPa范围内。
2.7除氧器的压力的控制（1）控制要求：除氧器的压力在(2000±100) mmH2O。
（2）分析：选取PV1101为气关阀。
除氧器的压力↑→PT1106↑→PC1106（正作用）↑→PV1101（气关阀）↓→除氧器的压力↓（3）控制方案：用PC1106通过控制PV1101的开度来控制除氧蒸汽进入除氧器的量，进而实现对除氧器的压力的反馈控制。
2000mmH2O对应于PC1106的给定值。
2.8除氧器的液位的控制（1）控制要求：除氧器的液位在(400±30)mm。
（2）分析：选取V1106为气关阀。
除氧器的液位↑→LT1101↑→LC1101（正作用）↑→V1106（气关阀）↓→除氧器的液位↓（3）控制方案：用LC1101通过控制V1106的开度来控制进入除氧器的软化水的量，实现对除氧器的液位的反馈控制。
400mm对应于LC1101的给定值。
2.9汽包水位的控制（1）控制要求：汽包水位控制在(300±30)mm。
（2）分析：选取V1101为气开阀。
汽包水位↑→LT1102↑→LC1102（反作用）↓→V1101（气关阀）↓→汽包水位↓（3）控制方案：用LC1102通过控制V1101的开度来控制进入汽包的除氧软化水的量，进而实现对汽包水位的反馈控制。
300mm对应于LC1102的给定值。
3.控制要求及操作步骤3.1主要控制要求1.供给蒸汽量适应负荷变化2.锅炉供给用气设备的蒸汽压力保持在一定范围内3.锅炉水位保持在一定范围内4.过热蒸汽温度保持在一定范围内3.2主要操作步骤与运行指标1、启动前阀位检查检查所有的阀门和开关都处于关闭状态。
2、除氧器投运1) 将软化水管线调节阀V1106打开，手动向除氧器充水，使液位指示达到400(mm)，并保持稳定。
开除氧器下水箱蒸汽管线阀XV1106加热到100℃后关闭2) 打开除氧蒸汽管线调节阀PV1101，将除氧器压力升至1000mmH2O。
3、锅炉上水1) 打开汽包放空阀XV1104。
2) 开启上水泵出口阀XV1101，全开去省煤器锅炉上水管线调节阀V1102。
3) 缓开给水调节阀的小旁路阀HV1101，手控上水（注意上水流量不得大于10t/h，因为上水过快，排气不畅，会导致局部受压，损坏设备）。
待水位升至250mm，关闭旁路阀HV1101。
4) 调节V1101，使汽包水位达到300mm，并保持稳定。
5) 调节PV1101，将除氧器压力达到2000 mmH2O，并保持稳定。