锅炉汽包水位的测量研究与PLC在水位保护的应用
PLC在锅炉控制系统中的作用
PLC在锅炉控制系统中的作用锅炉是工业生产中常用的热力设备，它负责将水或其他流体加热到所需温度，以满足生产过程中的热能需求。
为了保证锅炉能够高效、稳定地运行，控制系统的作用至关重要。
其中，可编程逻辑控制器（PLC）在锅炉控制系统中扮演着重要的角色。
一、PLC简介PLC是一种专门用于工业控制的计算机设备，它能够根据预先编写好的程序，对锅炉的各个部分进行自动控制。
PLC通常由CPU、输入输出模块和通信模块等组成，具备可编程、可扩展、可靠性高等特点。
二、PLC在锅炉控制系统中的应用1. 温度控制在锅炉中，温度控制是至关重要的，它直接影响锅炉的稳定性和效率。
PLC可以通过外部温度传感器获取实时温度数据，并对锅炉的加热器、循环泵等设备进行控制，以确保锅炉水温始终保持在设定范围内。
2. 压力控制锅炉的压力也是需要进行精确控制的参数之一。
过低的压力可能导致供热不足，过高的压力则可能引发爆炸等安全隐患。
PLC可以通过传感器实时监测锅炉的压力，并根据设定值自动调节燃烧器的工作状态，以保证锅炉的压力在安全范围内。
3. 水位控制锅炉的水位是影响锅炉正常运行的重要因素。
若水位过低，锅炉的加热管壁可能过热而损坏；若水位过高，又可能导致锅炉溢水。
PLC可以通过水位传感器监测锅炉的实时水位，并控制进水和排水设备的开关，以保持水位在安全范围内。
4. 烟气排放控制锅炉燃烧过程中会产生大量烟尘和有害气体，对环境造成污染。
PLC可以通过烟气传感器监测烟气的成分和排放浓度，并根据环保要求调整燃烧器的工作状态，以减少污染物的排放。
5. 故障诊断与报警锅炉系统中可能会出现各种故障，如传感器失效、设备故障等。
PLC可以通过自动检测和诊断系统中的故障，并根据设定的规则进行报警。
这样可以帮助运维人员及时发现和解决问题，保证锅炉的正常运行。
三、PLC在锅炉控制系统中的优势1. 稳定性高：PLC具备高性能的计算能力和稳定的特性，可以保证对锅炉各个参数的精确控制，提高系统的稳定性。
锅炉汽包水位控制系统的研究与应用
加 热等过程 的热源 。 汽包水位是 锅炉 运行 的重要 指标 ， 持 水位 保
单 冲量控 制 系统 的变 量是 汽包 水 位 ， 该 系 但
统无 法克服虚 假水 位 带来 的严重 后果 ， 负荷 不 对
在一定 范 围内是保 证锅 炉安 全运 行 的首 要 条 件 ，
水位过 高或过低 ， 会给 炉 及蒸 汽用户 的安全 都
灵敏 ， 也无法 克 服给 水 干扰 。在单 冲量 控 制系 统
的基础 上引入蒸 汽流 量信 号 ， 就构 成 了双 冲量 控
制 系统 ， 冲量 控制系统 也存在弊端 ， 双 不能及时 克
操作带 来不利 影 响。水 位过 高 ， 影 响 汽包 内 的 会
・
第１ ７卷第 １ 期 ４ 。 ２ １ 年 ２月 ０ ０１
宽厚板
ＷＩ ＤＥ ＡＮＤ ＨＥＡＶＹ ＰＬＡＴ Ｅ
Ｖ０．１ Ｎｏ １ １ ７． ．
Ｆ ｂｕｒ ２ １ ｅ ｒ ａｙ ０ １
锅 炉 汽 包水 位 控 制 系统 的研 究 与 应 用
刘 静
（ 阳钢铁有限责任公司） 舞 摘 要 锅炉是钢铁企业主要的热能生产设备 ， 而汽包水位又是锅炉运行 的重要指标之一 ， 本文主要介绍 锅炉 水位 蒸汽流量 给水流量 三冲量控制
Ａ Ⅱ７
及时加 以控制 ， 将有 可能使汽包 内的水 全部汽化 ；
尤其是 大型锅炉 ， 在汽包 内的停 留时 间极短 ， 水 从
而导致水 冷壁烧坏 ， 至引起爆 炸。 因此 ， 甚 必须对
汽包水 位进行严格 的控制 。
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基于PLC的蒸汽锅炉汽包液位自控系统
基于PLC的蒸汽锅炉汽包液位自控系统【摘要】本文是作者根据现场经验，通过几个不同的方面，来解析汽包液位控制方案，并还利用了汽包液位的补偿公式来实现蒸汽锅炉汽包液位的精确控制，满足了各种不同的生产工艺的自动化控制，有效地降低了能耗，提高了生产效率。
【关键词】蒸汽锅炉汽包液位自动化控制【引言】随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对工业生产的工作效率要求也越来越高。
锅炉是电力生产中重要的动力设备，而汽包液位是锅炉运行中的一个重要监控参数，它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。
汽包液位自动化控制，可以大大减少人力投入，也可以提高生产过程的实时性和安全性。
【正文】蒸汽锅炉的工作原理是通过煤的燃烧将注入汽包中的水加热变成蒸汽。
控制系统需要按照生产工艺的需求变化实时的调整蒸汽的产量和质量，这就势必会影响汽包液位的变化；当蒸汽量变化大时，汽包液位变化也会很不稳定，以下方案就主要解决了液位突变的问题。
1汽包液位汽包液位是锅炉运行中重要监控参数，它反映了锅炉负荷与给水的平衡关系。
汽包液位过高会造成蒸汽带水，影响汽水分离效果，从而影响蒸汽质量；过低会破坏水循环，容易使水全部汽化烧坏锅炉甚至爆炸。
这就要求汽包液位在一定范围内，适应各种工况的运行。
而双室平衡容器在其中充当着重要的角色。
双室平衡容器是一种结构巧妙，具有一定自我补偿能力的汽包水位测量装置。
当汽包水位越接近于零水位，其输出的差压受压力变化的影响越小，即对汽包水位测量的影响越小。
如图1所示，按行业规定，将双室平衡容器主要结构分别命名为凝汽室、基准杯、溢流室和连通器。
图1 双室平衡容器示意图凝汽室：理想状态下，来自汽包的饱和水蒸汽经过这里时释放掉汽化潜热，形成饱和的凝结水供给基准杯及后续环节使用。
基准杯：作用是收集来自凝汽室的凝结水，并将凝结水产生的压力导出容器，传向差压测量仪表。
基准杯的容积是有限的，当凝结水充满后则溢出流向溢流室。
由于基准杯的杯口高度是固定的，故而称为基准杯。
锅炉汽包水位测量及汽包水位保护系统探析
锅炉汽包水位测量及汽包水位保护系统探析摘要：本文分析了锅炉汽包水位测量的重要性，简单的介绍了几种电厂常用汽包水位计的工作原理及优缺点，并对消除常见的汽包水位测量误差的方法，汽包水位保护系统的作用做了简要描述关键词：汽包；汽包水位；水位计；测量误差；汽包水位保护系统引言汽包水位是锅炉运行是否正常的重要标志之一，准确测量和控制锅炉汽包水位且使其保持在规定的范围内，是锅炉正常运行的主要指标。
在锅炉的实际运行中，常常因为锅炉汽包水位测量信号的准确度不高、水位计失灵，或者运行人员的失误，而降低了锅炉运行的可靠性，给机组的安全稳定运行带来几大隐患。
由此可见，深入研究并分析锅炉汽包水位测量及保护系统具有重要的现实意义。
1锅炉汽包水位测量的重要性发电厂锅炉汽包是锅炉汽、水的集散中心。
联接了下降管、水冷壁、联箱和引出管，具有储存水和蒸汽的作用，同时对蒸发量与给水量的不平衡、汽压的变化速度有一定的缓冲作用。
汽包内装有汽水分离装置、蒸汽清洗装置等设备，可有效地进行汽水分离、蒸汽清洗、加药、排污等，是用以保证蒸汽品质及锅水品质的重要设备。
因此汽包水位监测对于电厂的安全运行来说至关重要。
汽包水位过高时，会破坏汽水分离效果，减少蒸汽重力分离的行程，同时会引起蒸汽带水，在过热器沉积盐类，使过热器的工作条件恶化，甚至会引起汽轮机水冲击，引发汽轮机转轴弯曲等恶性事故；汽包水位过低时，会破坏锅炉的炉水循环，水冷壁安全会受到威胁，容易缺水烧干，甚至造成炉管大面积爆破。
下面，我们深入了解下汽包水位保护系统，同时对锅炉汽包水位测量的准确性和可靠性进行分析。
2电厂常用汽包水位计的工作原理及优缺点分析2.1就地安装的直观水位计就地安装式水位计，一般安装在汽包附近，通过值班人员就地监督水位，将水位显示值告知操作台。
2.1.1云母水位计汽包水位测量的过程中，现场最易操作、最普遍的是云母水位计，一般安装在汽包两端，是直读式水位计，云母水位计的特点是指示直观，但存在现场条件差，监视不方便的缺点，一般仅在锅炉启停和校对其他水位计时才使用，在锅炉正常运行期间仅做参考。
基于PLC技术的锅炉汽包水位的保护控制
基于PLC技术的锅炉汽包水位的保护控制摘要：介绍了锅炉汽包水位保护系统的工作原理，利用S7-200PLC来实现水位保护的逻辑控制，以提高系统运行的可靠性。
0 引言汽包锅炉在运行中，维持汽包水位在一定范围之内是保证锅炉正常运行的必要条件。
水位的保护功能应满足在锅炉缺水时能及时保护，避免干锅和烧坏水冷壁；当出现满水时能自动打开放水阀；当水位变化达到极限水位时便停炉、停机、关主汽阀门，防止设备损坏。
一般把水位偏差分三个值，称为高I、II、III值，反之称为低I、II、III值。
高/低I、II值为报警值，高/低III值为停炉值。
1 汽包水位保护的逻辑控制1.1 汽包水位的测量保护回路对水位控制的测量信号要求高度可靠，但只要对高/低I、II、III值6个点进行可靠监视即可，可选用电接点水位计发送水位开关信号。
经现场测试，炉水电阻为40~60K$，饱和蒸汽电阻为120~160K$，利用两者相差很大的特点，水位开关由电触点和继电器组成是比较可靠的。
电接点的绝缘子是接点和容器外壳绝缘，当接点浸在水中时，由于水的电阻较低电接点导通，是电源接通继电器线圈，继电器动作输出报警信号。
为确保水位测量的可靠性，电极座与筒体向下倾斜70°，以利电极挂水后能自动落下，对防止误动作有利；测量筒接点相邻距离应大于60mm；测量筒上每位限采用2个电接点，是可靠性比单接点提高一倍。
为解决报警值偏差，在实际安装电接点水位计测量筒时，离汽包不超过1000mm，将水位控制器安装在测量筒附近，缩减中间信号线缆信号的长度，减少分布电容带来的偏差。
1.2 水位保护信号的摄取为提高保护信号的可靠性，在逻辑上采用两个措施，其一是对每个水位值取三个不同的水位开关，构成“三取二”的逻辑关系。
三取二信号法可以大幅度夫人提高信号单元的可靠性，而且比串并联法少用一个传感器，所以各动作点的开关量信号选取应为三取二法；对于模拟量信号，常用信号多重化摄取法中的三区中方法。
基于plc热电厂锅炉水位控制设计毕业论文
基于plc的热电厂锅炉水位自动控制系统一、研究背景、现状和意义电厂热工过成采用自动化技术已有较长的历史，1766年波尔佐诺夫发明的锅炉给水调节装置、1764年瓦特发明的蒸汽机离心摆调速装置，是热能动力设备最早的自动控制装置，也是整个自动化领域的早期成果。
随着时代科学技术的发展，火力发电机组已由过去的中低压、中小容量发展到现在的高参数、大容量的单元机组，其生产过程的操作由运行人员手动控制到陆续采用各种自动控制装置，实现生产过程的自动控制，使火力发电厂的自动控制水平日益提高和发展【1】。
热工自动化控制技术是理论与技术相结合的一门学科，它的发展可分为理论与技术两个方面。
从理论上大致分为以下三个发展阶段：（1）20世纪50年代以前，一般以简单控制系统为主，机组容量小，自动化水平低。
理论基础是经典控制理论，它是用传递函数对被控对象进行数学描述，以根轨迹和频率法作为分析和综合系统的基本方法。
（2）20世纪60年代，生产设备走向大型化，生产系统日趋复杂，机组的运行与操作要求更为严格。
原来的简单控制已不能满足生产要求，理论上以状态空间分析方法为基础，出现了现代控制理论。
现代控制理论以线性系统为前提进行研究，这是控制理论质的飞跃。
但实际生产过程应用中，效果并不是十分理想。
（3）由于被控对象机理复杂，难以建立精确的数学模型，第三代控制理论的出现以满足生产要求。
以专家系统、神经网络控制和模糊控制为主，同时还有以专家系统、神经网络进行生产过程设备故障分析和性能分析。
从技术装备发展上来分，有以下三个阶段：（1）20世纪30 ~40年代，火力发电机组容量较小，热工生产过程主要是凭生产实践经验来控制，局限于一般的控制元件及机电式控制仪器，采用比较笨重的机电式仪表实现机、炉、电各自独立的分散的局部自动控制。
机、炉、电各控制系统之间没有或是很少有联系。
（2）20世纪50~60年代，出现了电动单元组合仪表和巡回检测装置，因而实现了机、炉作为一个单元整体来进行集中控制，仪表盘装在一起监视，从而使机、炉启停运行更为协调，对提高设备效率和强化生产过程有所促进，适应了工业生产设备日益大型化与连续化发展的需要。
PLC在工业锅炉自动水位控制中的应用
１简介蒸汽锅炉系统的组成 蒸汽锅炉系统运行的示意图如图 １ 所示。工业蒸汽锅炉由图 １ 可 知， 燃料和空气通过炉排进入炉膛（ 燃烧室） 点燃 ， 高温的火焰产生的热 ０ 量传递给汽包使汽包产生高压饱和蒸汽 ，经调节阀将高压饱和蒸汽供 给所需设备使用。同时 ， 燃料燃烧过程中产生的烟气 ， 经省煤器将锅炉 给水和空气预热器预热空气预热 ， 最后由引风机送向烟 囱排向空中。 在 这个 阶段 ， 最难控制的就是水位的控制。一旦缺水 ， 就有可能造成锅炉 爆炸 ， 给企业造成重大的经济损失， 严重可能危及人身安全。传统的控 烟 囱 引 风机 制方法是看水位表， 水少 的时候官动给水泵加水 ， 水到达水位上限是关 闭给水泵。这样的控制极易出现事故。万一司炉工人—个疏忽忘加水 鼓 机 图 １蒸汽锅炉 系统运行 的示意图 了， 就有可能造成锅炉爆炸。 为了安全， 采用 Ｐ Ｌ Ｃ自动控制上水， 既减少 司炉工人的工作量 ， 又保证锅炉的安全。 ２ ． ４注意事项 。 ２ ． ４ ． １ ２自动上水改造方案 变频器可 以产 生高次 根据系统原来运行状况 ， 本着既能控制简便、 又能节能降耗安全且 谐波 ， 干扰通讯 ， 模拟 费用较少的方针 ， 我采用了 １ 台变频器带动 ２台电动机给水泵的方案。 信号需要 Ｐ Ｌ Ｃ 采集 ， 要 如图 ２ 所示。在这个方案中， 我将在原有的锅炉层的控制系统— — Ｄ ｃ ｓ 进 行 信 号 的 Ａ ／ Ｄ 和 充分利用了， 同时改进了控制方法新增加 了 Ｐ Ｌ Ｃ （ 可编程序控制器） 、 控 Ｄ ／ Ａ处理转换 ， 在处理 制信号转换装置和变频器。 转换过程中 ， 变频器高 ２ ． １ 硬件控制系统 。２ ． １ ． １ 采用了三菱公司的变频器 Ｆ Ｒ— Ｅ ７ ４ ０ 。三 次谐 波可以干扰从 而 菱变频器 Ｆ Ｒ —Ｆ Ｒ — Ｅ ７ ４ ０是三菱公司的产品。是一种商 陛能变频器 ， 它 影 响信号的失真 。因 配置灵活 、 调试简单 ， 适用于很多需要变速调速运动的场合任意调速 ， 此， 可以把将变频器地 它具有多种输 入 输出接口， 接收和输出模拟信号， 电流、 电压信号。 与工 线零 线分开接并且 要 控机 、 编程器配合， 就能形成 自动化控制系统。 换—句话说， 什么时候加 加装滤波装置。 ２ ． ４ ． ２ 为 速， 什么时候减速 ， 什么时候正转、 反转 ， 一切都可以预先编程， 它会忠 了节约降低成本 ， 采用 诚准确的执行命令。 ２ ． １ ． ２三菱 Ｆ Ｒ ２ Ｎ型可编程控制器。 三菱 Ｆ Ｘ ２ Ｎ系 原有 的控制信号 要通 列可编程控制器是小型化 ， 高速度 ， 高性能和所有方便都是相当于 Ｆ Ｘ 过隔离装置过 滤后送 图 ２ 自动上水系统控制原理图 系列 中最高档次的超小形程序装置。 除输入出 ｌ ６ — ２ ５ 点的独立用途外 ， 到信号接收装置。２ Ａ ． ３ 设定 值 还可以适用于在多个基本组件间的连接 ， 模拟控制 ， 定位控制等特殊用 工业蒸汽锅炉 给水在 途， 是—套可以满足多样化广泛需要的 Ｐ Ｌ Ｃ 。 在基本单元 Ｅ 连接扩展单 锅炉运行过程 中是非 号 元 或扩展模 块 ，可进 行 １ ６ — ２ ５ ６点 的灵 活输入 输 出组 合 。可选 用 常重要的环节 ， 它的可 １ ６ ／ ３ ２ ／ ４ ８ ／ ６ ４ ／ ８ ０ ／ １ ２ ８点的主机 ，可以采用最小 ８点的扩展模块进行扩 靠性 、 稳定性直接关系 展。可根据电源及输 出形式 ， 自由选择。 到生产运行 的稳定与 ２ ． ２ 运行方案。蒸汽锅炉运行时， 可以开 １ 台给水泵供水就可以满 安全 和企业 的发展前 足所需用水量 ， 因此 ， 控制系统可 以用恒液位控制对运行蒸汽锅炉的汽 途。因此 ， 如果变频器 图３ Ｐ ｌ Ｄ原理图 包水位进行控制即可。 利用转换开关将开关拨到对应位置 ， 通过锅炉原 出现故障后，司炉工人可切换至原有控制系统继续使用锅炉而不影响 有控制系统 中的 Ｄ Ｃ Ｓ 装置手动控制器将锅炉电动阀完全打开给汽包 生产 ， 这一项联锁措施至关重要。 进水后 ， 之后再通过手控转换装置切断 Ｄ Ｃ Ｓ 控制信号， 切断原有控制回 ３结论 路， 进水电动阀保持常开状态。同时用切换开关切人 Ｐ Ｌ Ｃ控制系统， 利 用Ｐ Ｌ Ｃ控制变频器进行调试是现在企事业单位应该采用的方法 ， 用Ｐ Ｌ Ｃ 将蒸汽锅炉汽包液位信号进行 Ｐ Ｉ Ｄ运算处理后 ， 通过控制信号 变频器的选型、 容量关系到系统运行的安全性和可靠性。 若将计算机技 转换装置 ，将三菱 Ｐ Ｌ Ｃ输出的 ４ ～２ ０ ｍ Ａ模拟信号通过 Ａ ／ Ｄ转换传递 术与 Ｐ Ｌ Ｃ和变频器有机的结合起来， 可以降低成本， 提高生产效率。我 给变频器 ，从而由变频器控制的电动机输出转速。在本方案控制过程 相信这种技术以其节能、 环保 、 方便、 工作效率高等优点 ， 在企业中得到 中， 关键的是调整过程参数 Ｐ Ｉ Ｄ达到—个满意的值。 由于在工业蒸汽锅 广泛应用。 炉运行过程中， 根据负荷要求不同， 决定了我们提给水流量的多少和给 参考文献 水水压力的大小。为了确保系统稳定的运行， 不出现少出现大的波动， ［ １ 】 宋德玉． 可编程序控制器原理及 应用系绫设 计技术 ． 北京： 冶金工业 可能会对生产造成 ， 在调试过程 中， 应多次反复调整 Ｐ Ｉ Ｄ参数大小 ， 直 出崩 社。 １ ９ ９ ９ ． 至达到控制过程的最佳状态 。 ［ ２ ］ 陈诗滔． 工业过程ｌ 钗表与 控制咖 ． 北京： 中国 轻工业出 版京 ｌ ９ ９ ８ ． ２ ． ３ Ｐ Ｌ Ｃ 控制。 本系统的核心控制器件是 Ｐ Ｌ Ｃ ， 它。 识别信号、 对运行 口 储 缪， 王淑英． 电气 控制与Ｐ Ｌ Ｃ 应用 北京： 机械工业出版， ２ ０ ０ ６ ： ４ ７ — 状态进行处理 、 联锁保护、 逻辑运算 ， 对输入的 Ｎ个模拟信号进行运算 １ ５ ２ ． 处理后 ， 输出规定的数字信号控制变频器的运行频率 ， 调整电动机的速 ［ ４ ］ 张扬 ， 蔡春伟． Ｓ ７ － ２ ０ ０ Ｐ Ｌ Ｃ原理与应用 系统设计阿 北京： 机械工业 出 度。 程序结构运算 比较复杂 ， 在控制过程中对液位信号进行 Ｐ Ｉ Ｄ运算的 版社 。 ２ ０ ０ ７ ： ｌ ８ — ２ ３ ． 程序， 原理图如图 ３ 所示 。 作者简介 ： 韩瑞 宝（ １ ９ ７ ３ ， ７ 一 ） ， 男， 本科学历 ， 现任黑龙江农业经济职业学院兼职教师 ， 工程师 ， 研究方向 ： 电气 自动控制。
基于PLC的锅炉水位控制
基于PLC的汽包水位自动控制系统设计摘要以某厂的35T／h蒸汽锅炉为对象，结合蒸汽锅炉的结构，设计了一套基于PLC 的汽包水位自动控制系统设计。
系统设计采用罗克韦尔自动化公司的ControlLogix系列PLC，配置Logix 5550型号的1756-L1 M2处理器模块，模拟量输入采用1756-OB16D模块，数字量输出采用1756-IF6I模块，以太网通讯接口采用1756-ENBT模块，设备网通讯接口采用1756-DNB模块，控制系统使用编程软件RSLogix5000来设计锅炉控制的梯形图。
为了维持汽包水位的稳定，采用了三冲量串级控制，有效克服了“虚假水位’’对汽包水位控制的影响。
系统采用工控机作为上位机，并使用罗克韦尔自动化公司的RSView32进行监控界面的设计，这样能够使得在上位机上实时监控系统的运行状况并可以设置系统的工作参数。
使用罗克韦尔RSLINX软件完成系统通讯网络的组建，来完成以太网，设备网之间的通讯。
控制系统遵循的PID参数整定的工程整定方法，并模拟研究，最总完成系统设计，PLC在锅炉汽包水位控制系统的最终完成。
关键词：汽包水位控制三冲量PID控制PLC 工业以太网The Design of the Boiler Drum WaterLevelControl System with PLCABSTRACTIn a factory 35T / h steam boiler for the object, binding steam boiler drum level designof a PLC automatic control system design is based.System design using Rockwell Automation's ControlLogix series PLC, configure the Logix 5550 model 1756-L1 M2 processor module, analog input using the 1756-OB16D modules, digital output modules using the 1756-IF6I, Ethernet communication interface uses 1756-ENBT module, network communication equipment interface with 1756-DNB module, control systems use programming software to design the boiler control RSLogix5000 ladder. In order to maintain the stability of drum level, using athree-impulse cascade control, effectively overcome the impact of the "false waterlevel'' of drum level control.System uses IPC as a host computer, and using Rockwell Automation's RSView32 monitoring interface design, so the PC can be made in real-time monitoring system onthe operating conditions and operating parameters of the system can be set. Rockwell RSLINX software to complete the formation of the communication network system to complete the communication Ethernet network between devices. PID parameter tuning control system engineering followed tuning methods and simulation studies, most of the total completion of the system design, PLC in the boiler drum level control system finalized.KEY WORDS: Steam drum water level Three impulses control PID controlPLC Industrial Ethernet目录第1章绪论 (1)1.1 锅炉控制的发展和现状 (1)1.2 本设计的主要工作 (2)第2章控制系统方案设计 (3)2.1 原始资料介绍 (3)2.2 汽包水位的影响因素 (7)2.2.1 给水扰动的影响 (7)2.2.2 汽轮机耗气量扰动的影响 (8)2.2.3出水量扰动的影响 (9)2.3 汽包水位控制方案的设计 (9)2.4 控制算法及其参数整定 (14)2.4.1 PID算法介绍 (14)2.4.2 三冲量控制系统参数的计算 (15)第3章AB工业网络以及控制硬件选型 (18)3.1 概述 (18)3.1.1 信息层EtherNet/IP (19)3.1.2 控制网ControlNet (19)3.1.3 设备网DeviceNet (20)3.2 控制器的选型及控制平台 (21)3.2.1 控制器选型步骤 (21)3.2.2 罗克韦尔ControlLogix平台 (22)3.3 Logix5550处理器 (24)3.4 ControlLogix I/O模块 (26)3.5 PowerFlex 40变频器 (26)3.5.1 变频器的工作原理 (26)3.5.2 PowerFlex 40变频器的主要特点 (27)3.6 通讯网络模块 (28)第4章控制系统的设计 (30)4.1 系统整体的线路设计 (30)4.2 系统线路模块设计 (32)4.3 控制线路设计 (35)第5章控制系统软件设计 (37)5.1 程序流程设计 (37)5.2 DeviceNet 网络组态 (39)5.3 RSLogix5000程序设计 (44)5.3.1控制器组态 (44)5.3.2 I/O模块组态 (45)5.3.3通讯模块组态 (46)5.3.4梯形图程序设计 (46)第6章监控界面设计 (51)结论 (54)谢辞 (1)参考文献 (2)附录 (3)外文资料翻译 (4)第1章绪论1.1 锅炉控制的发展和现状蒸汽锅炉是企业重要动力设备，其任务供给合格稳定地蒸汽产品，以满足负荷需要。
罗克韦尔PLC-5系列在锅炉给水控制系统中的应用
本文结合某中型电厂的锅炉给水控制实例，介绍了基于罗克韦尔PLC-5和西门子MM430变频器组建的锅炉给水控制系统。
系统实际运行的结果良好，效率得到较大提升，降低了安全风险和故障率，符合设计的初衷，为国内同行提供一个实际可行的工程案例。
关键词：PLC 给水控制调节变频器1 引言目前国内大多数锅炉汽包水位都采用串级三冲量调节系统控制。
锅炉燃料是炼铁过程中产生的尾气，其可燃成分主要是CO。
受高炉炉况的影响，尾气压力及CO含量时常变化，锅炉的燃烧状况也随之变化，汽包水位及蒸汽压力变化较大，串级三冲量调节系统不能保证汽包水位在规定的范围内，只能采用手动方式，通过电动执行机构，调节管道阀门的开度来改变给水流量，以维持汽包水位在规定的范围内。
这种方式不仅调节不便，而且浪费大量电能。
工业蒸汽锅炉的过程控制系统包括汽包水位控制系统和燃烧过程控制系统，两系统在锅炉运行过程中互相耦合，需要较高的控制水平才能达到有效运行。
结合国内某中型电厂的2台30T燃煤蒸汽锅炉，这2台锅炉通过1个给水母管分别给各自汽包供水，用汽量小的季节，2台锅炉只运行1台，当用汽量较大时，则必须2台锅炉同时运行。
由于给水泵额定功率为37kw，一般情况下，1台锅炉运行时，只开1台给水泵余量仍较大，而2台锅炉同时运行且用汽量较大时，只开1台给水泵无法满足需要，而开2台给水泵后，相对单台锅炉运行时，余量更大。
由于2台锅炉分别由2套DCS系统控制各自的电动阀门调节各自汽包的给水量，运行中，阀门开度较小造成给水母管压力较大，不仅浪费了大量的电能，较高的水压还可能对管道、水泵叶轮和阀门造成损害。
如图1所示。
图1 给水原理图2 系统分析及设计变频技术以其在节能与恒压方面的优越性能可以解决水压控制系统存在的以上问题。
考虑选用单片机或PLC与变频器结合为核心构成的系统都能达到较好的控制效果。
但在软件设计上，PLC比单片机的编程更简洁、直观；从硬件接口考虑，单片机电路稍微复杂一些；从经济方面考虑，由于PLC工艺的日渐成熟，要根据现场情况调整系统参数，PLC的软件中时间参数的调整更简单，这样更有利于售后服务人员掌握。
基于PLC的锅炉汽包水位控制系统设计
摘要汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。
PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。
本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。
按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。
根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。
关键词：汽包水位三冲量控制PLC PID控制ABSTRACTThe steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain.Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed.Key words:Steam drum water level Three impulses control PLC PID control目录1绪论 (1)1.1汽包水位控制系统的发展现状 (1)1.2本设计的主要工作 (2)2控制方案设计 (4)2.1汽包水位的影响因素 (4)2.2汽包水位的控制方案设计 (7)3硬件选型 (13)3.1水位传感器选型 (13)3.2流量传感器的选型 (14)3.3电机的选型 (16)3.4变频器的选型 (17)3.5接触器的选型 (17)3.6熔断器的选型 (18)3.7功率三极管的选型 (18)3.8PLC及相关模块的选型 (19)3.9硬件工作原理 (22)4硬件设计 (25)4.1系统总体线路设计 (25)4.2控制线路设计 (27)5控制算法及参数整定 (29)5.1PID算法简介 (29)5.2三冲量控制系统参数整定 (30)6软件设计 (37)6.1程序流程设计 (37)6.2DeviceNet网络组态 (39)6.3RSLogix5000程序设计 (42)7监控界面设计 (48)8结束语 (51)参考文献 (53)致谢 (53)附录 (55)1绪论1.1汽包水位控制系统的发展现状蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。
汽包水位毕业论文---基于PLC工业锅炉汽包水位控制系统的设计
II
4.1.2 确定各变量的隶属度函数和赋值表 ...................................................... 11 4.1.3 模糊控制规则的确定 .............................................................................. 14 4.1.4 模糊控制响应表的生成 .......................................................................... 14 4.2 模糊动态前馈控制器的设计 ...................................................................... 16 4.3 PID 控制的设计 .......................................................................................... 16 4.3.1PID 控制的基本公式 ................................................................................ 16 4.3.2 PID 的参数设置 ...................................................................................... 16
锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究
锅炉汽包液位智能控制系统设计与仿真研究一、引言锅炉汽包是锅炉系统中的重要组成部分，负责储存锅炉产生的蒸汽。
锅炉汽包液位的控制对于锅炉运行的稳定性和安全性具有至关重要的作用。
传统的锅炉汽包液位控制方法存在响应速度慢、控制精度低等问题。
因此，设计一种智能控制系统用于锅炉汽包液位控制，能够提高控制性能，具有重要的实际应用价值。
二、设计思路本文设计的锅炉汽包液位智能控制系统基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，通过测量锅炉汽包液位并实时调整进水量，以实现对液位的精确控制。
系统的设计思路如下：1.液位测量：使用液位传感器检测锅炉汽包的液位，并将液位信号传输给PLC系统。
2.控制策略：采用PID控制策略进行控制，根据液位信号和控制算法，计算出需要调整的进水量。
3.进水调节：利用PLC的输出接口，通过调节进水阀的开度控制进水量，以实现对液位的控制。
三、系统设计及实现1.硬件设计：(1)液位传感器：选择合适的液位传感器，如超声波液位传感器，能够精确测量锅炉汽包的液位。
(2)PLC控制器：选择功能强大的PLC控制器，具备足够的计算能力和稳定性，能够实现液位控制算法的运行。
(3)进水阀：选择适当的进水阀，能够根据PLC的控制信号调整进水量。
2.软件设计：(1)建立液位控制模型：根据锅炉汽包的特点和液位控制要求，建立液位控制模型，包括控制算法、输入输出接口等。
(2)编写PLC控制程序：根据液位控制模型，编写PLC控制程序，实现液位信号的读取、控制算法的计算和输出信号的生成。
(3)系统仿真验证：使用仿真软件对设计的控制系统进行仿真验证，通过对不同工况的液位控制仿真，评估系统的控制性能。
四、系统仿真结果通过仿真验证，本文设计的锅炉汽包液位智能控制系统具备良好的控制性能。
在不同工况下进行液位控制仿真，系统的响应速度快、控制精度高，能够及时、准确地调整进水量，保持锅炉汽包的液位稳定。
五、总结与展望本文设计了一种锅炉汽包液位智能控制系统，利用PLC技术实现对液位的精确控制。
基于PLC的锅炉汽包水位负荷联动控制系统
蒸汽 流 量参 与 控制 ，采用 汽 包液 位 为主 环 ，蒸汽 流 量作 为 前馈 直 接 作用 于 给 水 调节 阀的控 制 方式 。在 此 ，前 馈 有两 种 设计 方 案 ： 、直 接用 平衡 状 态 １ 下 的蒸汽 流 量 作 为 中 间数 值 ，判 断 蒸汽 流 量 的增 减 作 用 于 ＰＩ Ｄ，２、采用 平 衡状 态下 流量 的变化 率乘 以 系数 的方法 作用 于 Ｐ Ｄ Ｉ 。在 此 阶段 同样判 断 当 水 位 的给 定值 和 反馈 数值 相 差较 大或 给水 调 节 阀 门不 动 作 ，并延 时 ８ ｓ后任 然 持续 ，则认 为运 行 工 况和 设备 发 生 异常 ，发出 声光 报 警退 出 Ｐ Ｄ 自动 调 Ｉ 节 ，保证 锅 炉 的 安全 运 行 。在此 阶 段 ，如 果蒸 汽 流 量低 于 额 定的 ３ ％，画 ０ 面 发出报 警提 示但 不切 换到 单冲 量控 制 阶段， 当低 于２ ％ ５ 时转 为单 冲量 控制 阶 段 ３ 系统 软件 设 计与 分析 系统 编程 软件 用 Ｕ ｉ ｙ Ｘ Ｒ ３ １ ｎ ｔ Ｌ Ｐ Ｏ Ｖ ． ，监控软 件 用 Ｉ Ｉ ． 。程序 对 ＦＸ４０ 各 过程量 进行 工程 量转 换 ， 平均 值 滤波等 处 理， Ｉ 调节用 软 件集成 的“ Ｉ １ ＰＤ ＰＤ ” 功 能块 。单冲 量控 制时 ，用一 个 Ｐ Ｄ ，ｓ 为 监控 画面 上设 定的 水位 值，Ｐ Ｉ块 Ｐ Ｖ 为经 过 “ 取 １ 处理 后 的汽包 水位 测量 值 ，ＰＤ 出值 直接 控制 给水 调节 阀， ３ ” Ｉ输 ＰＩ Ｄ为正 作 用 。前 馈控 制 时 ，在单 冲 量 控制 作 用下 ，引入 蒸 汽流 量 作 为干
汽 包水 位 负荷 联 动控 制 系 统主 要 由 Ｐ Ｃ 给水 调节 阀、给 水 流量 传 感 Ｌ 、 器 、汽包水 位测 量传 感器 ，蒸 汽流 量传感 器 、蒸汽 压 力传感 器 、蒸汽 温度 传 感器 组成 ，如 图 １ 所示 ，汽包 水位 、汽 包压 力 、蒸汽 流量 、给 水流量 经 变送 器 输 出 ４ ０ Ａ电流信 号 ，传送 到 Ｐ Ｃ的 Ｉ ｏ模板 ，汽包 温度 由热 电偶 测 ￣２ ｍ Ｌ ／ 量 出的 ｍ 信 号传送 到 ＰＣ的热 电偶专 用模 板 ，编程 分别 对各 测量 值进行 量 程 ｖ Ｌ
PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用
毕业设计指导书毕业设计是本科教学计划的最后一个重要环节，是落实本科教育培养目标的重要组成部分。
其重要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析、解决实际问题的能力，是学生从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练。
本设计是以锅炉为被控对象，采用PLC技术，设计一套锅炉汽包水位控制系统。
要求设计者以严肃认真、一丝不苟的态度对待这次设计，通过这个环节的学习，提高学生独立分析问题、解决问题的实际能力，学生应在系统设计、计算、工程绘图、实验、计算机使用、编制技术文件等方面的能力得到训练和提高。
一、毕业设计的题目、任务和要求1．题目：PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用2. 任务：(1)熟悉生产工艺过程，分析控制要求。
(2)根据控制要求，进行系统总体控制方案设计。
(3)系统硬件设备选型、PLC选型。
(4)估算所需I/O点数，进行I/O模块选型。
(5)绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图；I/O连接图。
(6)分配I/O点数，列出I/O分配表。
(7)熟练使用相关软件，设计梯形图控制程序。
(8)对程序进行调试和修改。
(9)设计监控系统。
(10)总结各种资料和经验，编写技术文件。
(11)写毕业设计报告（包括说明书和相应图纸）、准备毕业答辩。
3. 目的、要求(1)巩固、联系、充实、加深、扩大所学基础理论知识和专业知识；(2)掌握专业设计工作的流程、方法和步骤；(3)增强计算、绘图、编制技术文件的能力；(4)提高运用所学知识分析、解决实际问题的能力；(5)通过毕业实习、毕业设计及毕业答辩过程的训练，加强师生之间交流，培养学术研讨的好学风；(6)培养学生严肃认真、刻苦钻研、实事求是的工作作风；(7)要求学生遵守作息时间，遵守学校的各项规章制度，确保毕业设计顺利地、高质量地完成。
二、毕业设计的一般步骤和基本内容1.收集并整理设计所需原始资料，为确定设计方案做准备。
2.有针对性地复习掌握与本设计相关的内容，如“过程控制工程”、“可编程序控制器原理与应用”、“自动控制原理”、“交流调速系统”、“电子技术基础”、“计算机控制系统”等。
基于PLC的锅炉液位控制系统
基于PLC的锅炉液位控制系统摘要：工业锅炉液位控制的任务是通过控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，使汽包水位维持在工艺允许的范围之内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的主要指标之一。
若水位过高，影响汽水分离的效果；而水位过低则会破环汽水循环，严重时导致锅炉爆炸，为了保证生产安全高效的进行必须严格控制锅炉液位使其保持恒定或按一定规律变化。
关键词：PLC；锅炉液位；控制系统1系统结构和控制方案PLCS7-200CPU224作为控制器进行控制,主要是对燃煤锅炉进行控制,包括风机、给煤机的开关,根据液位变化对进出水口阀门的控制,根据锅炉内温度变化进行自动控制,利用PLC中所带有的PID调节器进行调节,以控制锅炉内的温度,再利用远程传输的功能,可以在用户处装上温度传感器,将其温度转成标准信号传到PLC主机上,观测到的温度根据需要进行调节,提高或降低锅炉的温度,直接控制传到用户的温度。
在锅炉内装有压力传感器,这是十分必要的,如果压力过高,可能会降低锅炉的寿命,甚至发生危险,所以一定要控制压力,当压力超过一定的数值,需报警,并迅速进行处理,降低锅炉内的压力,以免发生危险。
根据系统的要求,选取西门子PLCS7-200CPU224作为控制核心,同时还扩展了2个EM231模拟量输入模块、1个EM223数字量输入模块和1个CP243-1以太网模块。
CPU224的I/O点数是14/10。
所以要扩展1个EM223的数字量输入/输出模块,它的I/O点数是16/16,作用是提供附加的输入、输出点,这样完全可以满足系统的要求。
同时,选用了EM231模块,它是AD转换模块,具有4个模拟量输入,12位AD,其采样速度25μs,温度传感器、压力传感器、流量传感器以及含氧检测传感器的输出信号经过调理和放大处理后,成为0～5V的标准信号,EM231模块自动完成AD转换。
PLC通过检测温度、水位、压力、流量和气体中的含氧量给出控制信号控制燃烧机、真空泵、给媒机、电磁阀等输出设备。
新型锅炉汽包水位测量及保护系统的应用与分析
新型锅炉汽包水位测量及保护系统的应用与分析【摘要】锅炉汽包水位是锅炉运行的一项重要指标。
运行中汽包水位必须保持在正常范围内，以确保锅炉本体以及汽机的安全。
由于汽包水位控制以及虚假水位造成的恶性事故时有发生，严重影响火电厂运行的安全。
真实、准确、及时的测量汽包水位，可以为运行人员提供准确的操作依据，避免锅炉发生水位重大事故，以保证锅炉运行的安全性和经济性。
【关键词】汽包；汽包水位；真实水位【Abstract】The boiler feed water is an important indicator of boiler operation. Drum water level must be kept in a normal range，to ensure that the boiler and the safety of the turbine，due to a false level of drum level control，and the vicious accidents have occurred，seriously affecting the operation of thermal power plant safety. True，accurate and timely measurement of water level，can effectively run when the accident provide operating basis，to avoid the occurrence of major accidents，which have a direct or indirect social and economic benefits.【Key words】Drum；Water level；The true level0 引言锅炉汽包水位测量系统是通过一种或多种测量传感器对锅炉汽包水位测量，由控制系统或保护装置对汽包水位进行控制、调节、显示及报警，实现对锅炉汽包水位进行测量、保护动作和监视的保护系统。
PLC在锅炉缺水过程中的应用
PLC在锅炉缺水过程中的应用摘要：锅炉缺水，轻则造成管道泄漏，重则造成厂毁人亡的爆炸事故，导致国家财产和人员生命的重大损失。
本文采用PLC来控制锅炉的水位。
提高了安全性和效率。
关键词：工业锅炉；缺水报警；PLC控制1锅炉缺水的现象和原因蒸汽锅炉具有工作压力大，介质温度高，运行工况复杂等特点。
缺水事故约占锅炉重大事故的50%左右。
锅炉水位低于最低的安全水位，危及锅炉的安全运行，称为缺水事故。
缺水事故可分为两种类型：轻度缺水和严重缺水。
若锅炉缺水，将对设备造成严重损坏，如果锅炉严重缺水再进水，就会引起锅炉爆炸。
这是因为在锅炉缺水后，一方面钢板过热，甚至变红，使强度大大降低，另一方面由于钢板过热后的温度与供水温度相差较大，钢板首次接触水的位置因遇冷而开裂，在蒸汽压力的作用下，龟裂被撕成大的裂口，汽水从裂纹中喷出，引起爆炸事故。
在锅炉设备正常维护，正确运行的情况下，不会出现锅炉缺水现象。
然而，因为种种原因，缺水仍常常有发生[1-3]。
1.1缺水现象（1）水位表内水位模糊，水位计内呈白色；（2）尽管存在水位，但水位不会移动，并形成假水位；（3）高低水位警报器有低水位报警信号；（4）给水流量小于蒸汽流量；（5）有锅炉装有过热器，过热蒸汽温度快速升高；（6）严重的情况下，可以闻烧焦的味道。
1.2缺水原因（1）管理不到位，安全意识较差，责任心薄弱，出现无人监视水位的现象；（2）司炉证人员操作失误或长时间离岗而无监视水位；（3）供水压力不足、导致供水管道裂；（4）给水泵缺乏维护，自动调整器失灵，出口阀被关闭或给水阀迟缓或卡死故障；（5）水位计安装错误导致长期水位计长期得不到冲洗，水位计显示模糊或错误的水位，导致操作人员误判和误操作；（6）缺水保护装置长期处于失修的状态。
2PLC锅炉缺水报警系统PLC可靠性高，PLC在国内外已广泛于各个工业行业[4，5]。
本系统的工艺流程图如图1。
锅炉的危极低水位报警是为了防止锅炉缺水发生爆炸事故。