工业锅炉控制系统设计(精)
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。
工业锅炉汽包水位控制系统的设计
工业 蒸汽锅 炉是一个 复杂 的控制对 象 ， 为 了保证
确度 的要求 ， 汽 包水位 控制 系统可 以设计 成单 冲量 调 节， 双冲量调节系统和三冲量调节系统。
没定值 、 当 前与过 去输 出值 ， 进行 Ｐ Ｉ Ｄ运算 ， 计算出当 前控制量去控制进水 阀门 ， 进而调节进水量。 （ １ ） 主控制器的设计 在计算机控制 系统 中 ， 最常见 的控制器有 两种 ： 一
保证锅炉安全 运行 的必要 因素 。近 年来 ， 锅炉 汽包 水
位 的控制得 到了很 大的发 展 ， 笔者 在前 人研 究 的基 础
升， 在这个过程 中 ， 通过压 力传感 器测量 液位 ， 将液 位 信号转变成 电压 信 号 ， 经过 放 大和 Ａ ／ Ｄ转 换之 后 ， 送 到控制器 ， 单片机根据设定液位与实际液位值 的偏差 、
２ ０ １ ３ 年 第２ 期 位 控 制 系 统 的 设 计
刘 秀芝
（ 山东科技 大学信 电学院， 山东 青岛 摘 要 ２ ６ ６ ５ ９ ０ ）
该 文先分析 了蒸 汽锅炉汽包水位控制 的目标 ， 设计 出了以单片机为核心， 压力传感器 、 Ａ ／ Ｄ转换 器、 放大补偿 电路 、 多路 开关 、 硬件看
ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｈ ａ ｒ ｄ ｗｇ ｒ ｅ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｗａ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｏｌ ｒ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ Ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ
锅炉温度定值S7--300控制系统设计 - 副本
锅炉温度定值S7-300控制系统设计摘要：锅炉温度定值S7--300 控制系统采用PLC作为控制系统的核心，使用西门子公司的S7--300 系列PLC编程软件中的PID功能块来实现控制算法，通过和计算机的通信实现数据的自动处理和操作的远程控制。
监控画面采用西门子公司的Wincc组态软件来制作，从而实现对Kp、Ti、Td三个参数的在线修改，以及实时监视被控对象的运行状态。
关键词：PID 可编程控制器组态软件1 引言锅炉的水温控制在一些场合仍然采用传统的继电器、接触器控制方式，没有控制算法，自动化程度不高，运行稳定性较差，操作维护部方便。
针对这些问题，本文采用S7--300 PLC 作为主控制单元，配合外围检测电路、执行单元、人机界面等技术，引入PID算法控制程序，设计出一种新的锅炉定值水温控制系统，以获得良好的控制效果。
在工业控制领域，基于运行稳定性考虑，大多采用PLC控制器作为控制核心。
特别是对生产过程中的各种物理量的检测和控制，PID控制仍然占据着非常重要的地位，在冶金、机械、化工等行业中获得了广泛应用。
PID算法简单、实用，容易为现场工程技术人员所掌握，它不需要求出被控系统的数学模型，通过调节比列（P）、积分（I）、微分（D）三个参数的大小就可以获得较好的控制效果。
对于比较复杂的控制系统，例如具有大惯性、纯滞后系统，可以在传统PID调节器的基础上，融入相应的智能控制算法衍生出各种实用可行的改进PID算法，因此，它具有较强的灵活性和应用性。
西门子中可编程控制器自带有两路模拟量输入和一路模拟量输出，具有较好的数值运算能力和处理模拟信号量的功能，可以设计出各种PID调节器，运用于具有连续量控制的闭环系统；还可根据被控对象的具体特点和要求来调整必要的控制参数，利用组态软件Wincc还具有监控功能，并可以在运行中调整参数。
2 锅炉温度定值控制系统结构2.1 PLC控制柜的组成（1）电源部分（2）CPU模块西门子S7--300PLC，型号为CPU315--2 DP，它集成了MPI 接口，可以很方便的在PLC站点、操作站OS、编程器PG、操作员面板建立较小规模的通讯。
锅炉水位控制系统设计
锅炉供热控制系统设计
1 引言1．1 系统设计背景近年来，加热炉温度控制系统是比较常见和典型的过程控制系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，冶金﹑机械﹑食品﹑化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉﹑热处理炉﹑反应炉，对工件的处理均需要对温度进行控制。
因此，在工业生产和家居生活过程中常需对温度进行检测和监控。
由于许多实践现场对温度的影响是多方面的，使得温度的控制比较复杂，传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。
随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生PLC控制技术所取代。
而PLC 本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。
这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。
通过本设计可以熟悉并掌握西门子S7-300PLC的原理与功能以及它的编程语言，以自动控制理论为指导思想，解决工业生产及生活中温度控制的问题。
1．2 系统工作原理加热炉温度控制系统基本构成如图1-1所示，它由PLC主控系统、固态继电器、加热炉、温度传感器等4个部分组成。
PLC主控系统图1-1 加热炉温度控制系统基本组成加热炉温度控制实现过程是:首先温度传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为西门子S7-300PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行比较并经过PID运算处理后，给固态继电器输入端一个控制信号控制固态继电器的输出端导通与否从而使加热炉开始加热或停止加热。
既加热炉温度控制得到实现。
其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起着重要作用。
1．3 系统组成本系统的结构框图如图2-3所示。
由图1-2可知，温度传感器采集到数据后送给S7-300PLC，S7-300PLC通过运算后给固态继电器一个控制信号从而控制加热炉的导通与否。
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。
电锅炉温度控制系统的设计
单位代码01学号100119064分类号TP273+.2密级毕业设计说明书电锅炉温度控制系统的设计院（系）名称信息工程学院专业名称测控技术与仪器学生姓名邓继文指导教师吴娟2014年4月25日电锅炉温度控制系统的设计摘要电锅炉温度智能控制系统在工业生产和科研工作中占有重要的地位。
锅炉汽包燃烧系统是工业蒸汽锅炉安全、稳定运行的重要指标。
温度过高，会使蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器管壁结垢，传热效率下降，过热蒸汽温度下降，严重时将引起蒸汽品质下降，影响生产和安全；温度过低又将破坏部分水冷壁的水循环不能满足工艺要求，严重时会发生锅炉爆炸。
尤其是大型锅炉，一旦控制不当，容易使汽包满水或汽包内的水全部汽化，造成重大事故。
因此，在锅炉运行中，保证温度在正常范围是非常重要的。
基于单片机技术实现的电锅炉温度控制系统主要由温度检测电路、温度控制电路、温度显示电路三个部分组成。
在本次设计中，选用符合测量温度范围要求的热电偶温度传感器来实现数据采集，用仪表放大电路对电压信号进行放大，实现对温度的检测和信号的传输；用单片机对所采集的数据进行处理后，再进行相应的控制，从而实现对温度的控制；采用LCD1602液晶显示器将处理的数据进行实时显示。
然后根据设计电路进行了实际制作和测试分析，达到了预期的要求。
关键词：单片机，热电偶温度传感器，LCD，MAX6675The Design of the Electric Boiler Temperature Control SystemAuthor：Deng JiWenTutor：Wu JuanAbstractAnnealing temperature control system in industrial production and scientific research occupies an important bustion system of boiler steam drum is industrial steam boiler safe and stable operation of the important indicators.Temperature is too high, can make the steam with water too much, separation of poor, make the follow-up of superheater tube wall scaling, heat transfer efficiency drops, superheated steam temperature drop, serious when will cause steam quality to drop, affect the production and safety; Temperature is too low will damage part of the wall of the water cycle can't meet the technological requirements, serious happens when the boiler exploded.Especially large boiler, once the improper control, easy to make all of the water in the water or steam drum drum with vaporization, cause serious accident. Therefore, in boiler operation, it is very important to ensure that the temperature in the normal range.Based on single chip microcomputer technology to realize the electric boiler temperature control system is mainly composed of the temperature detection circuit, temperature control circuit, display circuit of three parts.In this design, choose to meet the requirements of measuring temperature range thermocouple temperature sensor to achieve data acquisition, instrument amplifier circuit of voltage signal is amplified and realize the temperature detection and signal transmission; After the data collected in the MCU, then the corresponding control, so as to realize the temperature control; Adopt LCD1602 LCD monitor the real-time display of data processing.Then according to the design of circuit are analyzed in actual production and testing, to achieve the desired requirements.Key words: MCU，Thermocouple Temperature Sensor，LCD，MAX6675目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 电锅炉简介 (1)1.3 电锅炉温度控制系统 (2)1.4 设计要求 (2)2 温度控制系统方案分析 (3)2.1 设计思想 (3)2.2 几种方案设计 (3)2.3 方案设计要求 (4)2.4 课题研究的意义 (4)3 电锅炉温度控制系统硬件设计 (6)3.1 温度检测电路 (6)3.1.1 热电偶传感器 (6)3.1.2 MAX6675电路 (6)3.2 温度显示单元电路 (8)3.3 温度控制电路 (10)3.3.1 蜂鸣器驱动电路 (10)3.3.2 继电器 (11)3.3.3 STC89C51单片机 (12)4 电锅炉温度控制系统软件设计 (18)5 电锅炉温度控制系统仿真 (20)5.1 电路仿真结果 (20)6 电锅炉温度控制系统设计实物图 (22)结论 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)附录A (26)附录B (26)1绪论1.1课题背景锅炉技术的发展受经济发展速度和投资规模因素影响，能源政策和节能、环保要求的制约等越来越严重。
工业锅炉控制系统的设计与实现
工业锅炉控制系统的设计与实现作者：史宝林来源：《城市建设理论研究》2013年第33期摘要：近年来，随着中国经济的快速发展，对能源的需求日益增加。
能源是生产和生活赖以生存的重要物质基础，没有足够的能源供应，就没有生产力和科学技术的发展。
中国是当今世界锅炉生产和使用最多的国家，如何更好的设计工业锅炉控制系统已是当前面临的关键问题。
本文介绍了工业锅炉控制系统中的给水, 给风、给煤、燃烧等系统的设计以及监控中心的监控与管理的实现。
关键词：锅炉控制系统；PID 调节器；组态中图分类号： TK229 文献标识码： A引言锅炉是特种压力容器设备, 它是化工、发电、供热、炼油和制糖等工业及民用部门必不可少的重要的动力设备。
随着计算机控制技术的飞速发展和广泛应用, 锅炉的控制系统和方式越来越引起人们的重视, 而且对控制系统的要求越来越高, 任何一种优质的锅炉如果没有对应的控制装置, 则无法完全体现锅炉的优点, 控制系统的水平已经成为衡量锅炉好坏的一个至关重要的指标。
在实际运行中, 控制的方式及控制运行的程度是保证锅炉高效运行的必要保证, 如果没有先进的控制, 锅炉的高效率就无从谈起。
锅炉自动控制系统要求可以对工业锅炉进行自动控制与监视, 完成对工业锅炉的给水、给风、给煤、燃烧等系统的管理与控制, 通过人机接口部分可以采集系统中所有重要参数, 进行存储和记录, 并与高效控制器通讯, 锅炉的操作者可以通过系统实现对锅炉运行的监视、管理、操作。
一、工业锅炉控制系统的现状我国现有工业锅炉 30多万台,年产约8万t/h左右,其中90 %以上是燃煤锅炉,每年消耗原煤占全国原煤产量的三分之一左右。
这些锅炉的管理和运行水平较低,多是人工操作,锅炉事故屡有发生,运行效率比设计效率普遍降低5%一 10 %。
国外一些发达国家,工业锅炉控制已完全徽机化了,单位能耗比我国低 50 % 左右。
他们并与管理计算机联网,更能合理利用能源。
我国有些用户在锅炉改造时,上了工业计算机控制系统,但生产厂生产的锅炉配置工业计算机系统的还很少。
供暖锅炉变频控制系统设计
目录第一章绪论 (1)第二章变频调速在供暖锅炉控制中的应用 (4)2. 1变频调速基本原理 (4)2. 2变频调速在供暖锅炉系统中的应用 (4)2. 3变频调速节能分析 (4)第三章供暖锅炉控制原理 (5)3. 1引言 (5)3. 2补水控制 (8)3. 3循环流量控制 (8)3. 4燃烧过程控制 (9)第四章锅炉控制系统总体设计 (10)4. 1系统功能分析 (10)4. 2系统方案设计 (11)4. 3系统硬件配置 (13)4. 4系统构成 (13)第五章PLC控制系统设计 (15)5. 1 PLC系统配置 (15)5. 2 S7-300系列PLC简介 (16)5. 3通信网络配置 (20)5. 4 PLC控制程序设计 (23)第六章监控组态软件设计 (31)6. 1软件设计特点 (31)6. 2项目组态 (32)6. 3界面设计 (34)6. 4报警记录 (37)6. 5归档系统 (38)6. 6报表系统 (38)结论 (39)第一章绪论项目背景及课题的研究意义随着城市建设的迅速发展，我国北方地区冬季城市集中供暖成为城市现代化必然采取的步骤。
而供暖面积的不断扩大，使如何科学有效地控制和管理供暖系统，提高供暖的经济效益和社会效益，成为急需解决的重要课题。
在供暖系统中，锅炉房供暖所占比例很大，据对我国北方地区29个大中城市近3,5亿平方米的供暖调查，锅炉供暖占84%，热力供暖占12%，其他供暖占4%。
在今后相当长的时间内，集中热力供暖是发展趋势，但无法取代锅炉供暖的主流地位。
锅炉是消耗能源、产生大气污染、事关生产与生活和安全的重要设备，它在国民经济整个能源消耗中占有相当大的比重。
目前我国供暖锅炉以燃煤链条锅炉为主，燃用的主要是中、低质煤，而且锅炉房管理水平不高，一直沿用间断运行方式，锅炉技术含量低，锅炉的自动化控制技术落后，造成了严重的能源浪费和环境污染。
据统计，我国目前拥有工业锅炉50万台，每年消耗的燃煤占全国原煤产量的三分之一，约4亿吨。
(完整版)我的工业燃煤锅炉DCS控制系统设计毕业论文设计
工业燃煤锅炉DCS控制系统设计（子课题：控制方案的组态及监控画面的制作）摘要：本文叙述了工业燃煤锅炉的工作原理，具体阐述了锅炉控制中对汽水控制系统方案和自动检测的设计，利用了Control Builder 软件、UMC800控制器和FIX软件进行35吨工业燃煤锅炉汽水系统的自动检测与控制回路的组态，并设计了友好的监控画面。
关键词：锅炉FIX UMC800 控制系统汽水系统蒸汽压力Abstract: the paper introduce the principle of the boiler which is used in burning coal industrial,it describes the scheme of the steam controlsystem in boiler control and the design of auto-detection. it use the Control Buildersoftware,UMC800 controller and FIX softwareto auto-detect 35t steam system in burningcoal industrial and configuration the controlloop, and designed the friendly supervisionappearance.Keyword: boiler, FIX, UMC800, control system, steam system, steam pressure引言锅炉微机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、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13，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，降低耗电量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
工业锅炉温度控制系统设计与实现
工业锅炉温度控制系统设计与实现摘要：工业锅炉是工业生产中利用率非常高的设备之一，它对一次能源的消耗非常大，特别是煤炭资源，但是目前仍然存在煤质不均一、控制操作不及时等问题，使得燃煤时热效率低、但煤耗率却居高不下，所以如何提高工业锅炉的工作效率是一项亟待解决的问题，这其中，热蒸汽温度是一个十分重要的参数，如何控制工业锅炉的热蒸汽温度保持在既能安全运行又能保证较高利用率的一定范围内，是工业锅炉是否安全经济运行的一项重要任务。
关键词：工业锅炉；温度控制；系统设计1 前言温度控制系统很多是通过PWM方式控制执行器件、调功的方式调节来控制温度、利用直接数字控制中的最小拍控制、或者基于单片机和PC机设计的温度控制系统，还有的以MCGS组态运行系统作为上位机监控系统。
本文根据工业锅炉的运行特点及环境条件，采用最简单最基本的单回路控制，并结合西门子下位机和智能仪表的应用，既能实现数据的实时传输处理，又能跟踪到系统的状态对其进行智能调节。
2 系统方案设计2.1 系统方案设计过程控制系统通常是指工业生产中具有连续生产过程自动控制、由过程检测和控制仪表组成、被控过程多样这些特点的自动控制系统。
过程控制的设计方案十分丰富，单回路控制就是其中之一，如图1所示。
图1中，W为调节器传函，W为调节阀传函，W为被控过程传函，W为测量变送器传函。
从图1可见，该系统只有一个闭环回路，一般是一个对象对另一个对象的调节控制过程，为了防止被控量的参数值不断变化或者该参数值在一个小范围内波动，中间利用传感器对被控量进行调节控制。
这种控制系统得结构简洁明了、易于调节，且成本较低方便投入运行，并能满足大部分工业生产的需求,特别适用于纯滞后和惯性小的系统，本系统就采用这种控制方式。
综合上述原理和控制方式，可获得本系统设计的控制流程如图2所示。
如果测量的实时热蒸汽温度值在设定温度范围内，那么系统处于一种动态平衡状态，水泵的电动阀门就不动。
等到过了一段时间炉膛燃料的燃烧温度发生变化，那时工业锅炉的热蒸汽温度也会随之变化，造成了它的实时测量值与设定范围之间产生了一定的偏差，偏差信号送回给智能仪表，经过它的计算、判断后，产生信号，使水泵的电动阀门适当调节开合程度，减少或加大水泵的水流量，直到再次检测到热蒸汽温度值恢复于设定范围中，那么系统就再次回到了特定的平衡状态，水泵电动阀门再次暂停工作。
锅炉汽包水位控制系统设计
课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能在工业生产中经常要对锅炉汽包的液位进行控制，为了能够精确控制液位高度，保证正常生产，要求设计液位闭环反馈控制系统，能抑制流量波动，且系统无余差。
本设计要求设计一个锅炉汽包液位闭环反馈控制系统，采用适合的控制算法，输入设定水位值，并实时显示当前水位。
设计任务及要求1、确定控制方案并绘制P&ID图、系统框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统，应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、在实验室进行计算机软件仿真，并给出仿真结果；6、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上测量范围：20～100cm ；控制精度：±0.5cm ；控制液位：80cm；最大偏差：1cm。
1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。
（2天，分散完成）2、确定系统的控制方案，绘制P&ID图、系统框图。
（1天，实验室完成）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。
（2天，分散完成）4、确定控制器的控制规律、控制器正反作用方式以及保证系统无余差。
（实验室1天）5、仿真分析或实验测试、答辩。
（3天，实验室完成）6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成）摘要关键词：目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (2)2.1概述 (2)2.2虚假水位的行程及对策 (2)2.3汽泡水位的影响因素 (2)2.4汽泡水位控制方案设计 (3)第3章硬件设计 (7)3.1液位传送器选型 (7)3.2流量传送器选型 (7)3.3执行器选型 (8)3.4控制器器选型 (9)第4章锅炉汽泡水位的模型及仿真 (11)4.1仿真分析 (11)4.2仿真分析 (12)第5章课程设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论锅炉烧水会产生高温高压的蒸汽，其温度可以达到1000多度，这样的蒸汽可以作为强大的动力源，蒸汽锅炉的作用是供给稳定的蒸汽产品，为保证提供合格的蒸汽产品来适应负荷的需要，与其配套的控制系统必须满足各工艺参数。
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。
锅炉控制系统
锅炉控制系统⼯业锅炉⾃动化控制系统⼀、系统概述我国是以煤作为主要能源的国家，锅炉是耗能的主要设备，约占全国总能耗量的⼆分之⼀左右，按照国际先进⽔平衡量我国能源的利⽤率很低。
因此，节能的潜⼒很⼤。
⼀般来说⽣产过程中的节能有三⼤途径：（1）改造设备节能；（2）改进⼯艺节能；（3）提⾼应⽤管理和⾃控技术节能。
为了使锅炉⼯作稳定、安全、经济，需要提⾼对锅炉的监控品质，提⾼平均热效率，节省能源和减少污染，减轻操作⼈员的⼯作负担，提⾼锅炉的科学管理⽔平。
可以获得可观的经济效益。
应⽤管理和⾃控技术节能可做到少投⼊多产出，见效快，效果好。
⼀般采⽤⾃动化技术后，可以提⾼锅炉热效率3-5%，节煤5-8%，⾃动化技术的投资在2年左右时间既可收回。
⽤户既可以收到节约能源节省资⾦的效果，由于减少了⼤量原煤的燃烧，还净化了空⽓，美化了环境，节省了资源，在贯彻可持续发展战略的今天，具有特殊的意义，因此⽽产⽣的社会效益，将是⼗分重⼤⽽深远的。
锅炉控制通常是采⽤⼈⼯结合常规仪表监控，⼀般较难达到满意的结果，原因是锅炉的燃烧系统是⼀个多变量输⼊的复杂系统，影响燃烧的因素⼗分复杂，较正确的数学模型不易建⽴，以经典的PID为基础的常规仪表控制已很难达到最佳状态，如果靠⼈⼯⼿烧则要受⼈为因素（经验、责任⼼、⽩夜班）的影响，⽽计算机提供了诸如数字滤波，积分分离PID，选择性PID，参数⾃整定等各种充分发挥计算机这⼀智能化、多功能的优势，是常规仪表和⼈⼒难以实现或⽆法实现的，是提⾼⼯业锅炉⾃控⽔平和节能的重要措施。
本系统是针对链排式燃煤锅炉⽽设计开发，可以实现对⼀到五台锅炉及总供热系统进⾏⾃动控制和⾃动检测，能够实现锅炉系统的安全和经济运⾏，完成各项管理功能和报警保护功能，达到节约能源、减少环境污染、降低劳动强度的⽬的。
锅炉吨位可从4－150T/h。
整套系统设计合理，设备选型先进，控制功能完善，通⽤性强，具有⼿动/⾃动⽆扰切换功能。
控制设备可靠性⾼，拆装简便，维护⽅便，抗⼲扰能⼒强。
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。
锅炉燃烧系统的控制系统设计
3)汽轮发电机组接受锅炉提供的过热蒸汽，推动高压汽轮机转子，进而带动发电机转子转动，产生电能。同时，温度和压力都降低的蒸汽冷凝为凝结水，又被作为给水进入锅炉汽水系统，从而加以循环利用，节约资源。
1.2 单元机组的出力控制
对电网来说，要求单元机组的出力能快速适应负荷的需求，而机组的出力大小事由锅炉和汽轮机共同决定的。两者在适应负荷变化的能力上有很大的差别：锅炉从给水到形成过热蒸汽式一个惯性较大的热交换过程，而汽轮机从蒸汽进入到产生电能是一个反应相对较快的环节。如何合理地控制锅炉和汽轮机的各自出力[3]，使其彼此适应，最终满足负荷需求是出力控制的核心任务。
图1-1火力发电厂主要工艺流程图
1.1锅炉控制
锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。锅炉控制的目的是供给合格的蒸汽，使锅炉产汽量适应负荷需要，同时保证燃烧的经济性、安全性[2]。要实现该控制目的，必须对锅炉生产过程中的各个主要工艺参数进行严格控制。
负
荷
给水量 锅筒水位
减温水量 过热蒸汽温度
理论和实践已证明，烟气中的各种成分，如O2、CO2、CO和未燃烧烃的含量，基本上可以反映燃料燃烧的情况，最简便的方法是用烟气中的含氧量A来表示。根据燃烧时的化学反应方程式，可以计算出使燃料完全燃烧所需要的含氧量，进而可以折算出所需的空气量，称为理想空气量，用QT表示。但实际上完全燃烧时所需的空气量QP，要超过理论计算的QT，既要有一定的过剩空气量。由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分，当过剩空气量增多时，会使炉膛温度降低，同时使烟气热损失增加。因此，过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值，以达到最优经济燃烧。
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工业锅炉控制系统设计
自动化仿真实验室提供一套完整的工业锅炉控制仿真系统。
该系统由操作站、控制站、锅炉对象模型机和RS-232通信线路构成。
系统运行时,操作站执行监控组态程序,经RS-232通信线路向控制站发送操作指令,控制站接受操作站或按钮的指令,经RS-232通信线路对模型机上的锅炉对象进行控制。
操作站的监控组态软件为澳大利亚CiT公司的Citect 5.21上位监控软件,可用于完成现场数据库采集,图形显示,设备操作,报警趋势记录,报表管理及其打印功能。
控制器采用了加拿大CONTROL MICROSYSTEMS公司的SCADAPack可编程控制器。
每个SCADAPack控制器能够处理16个PID回路。
系统仿真的被控对象是燃油燃气、自然水循环、双汽包、蒸发量为65t/h (3.9Mpa蒸汽的WGZ65-39-6型工业锅炉。
系统以集散控制系统(DCS为控制手段和操作模式,包括了主要的工业控制方案和温度、压力、液位、流量四类典型的参数控制。
对上汽包液位控制设计了三种控制方案:汽包液位单回路控制、汽包液位-给水流量串级控制、三冲量(蒸汽流量、汽包液位、给水流量串级控制。
系统设计了七个控制回路,包括:除氧气液位控制回路,除氧气压力控制回路,上汽包液位控制回路,过热蒸汽压力控制回路,过热蒸汽温度控制回路,液态烃压力,高压瓦斯压力控制回路。
其中过热蒸汽温度采用了分程控制。
同学们通过对该仿真系统的学习,以及对工业锅炉控制系统的不同设计方案进行分析和比较,对该系统加以改进,设计出自己的工业锅炉控制系统。