基于PLC的燃油锅炉水位控制系统设计

实习报告

题目：基于PLC的燃油锅炉

水位控制系统设计学生姓名：

学号：

院系名称：电气与信息工程学院专业班级：电气10-1班

指导教师：

职称：讲师

二○一三年十一月二十二日

实习任务书

设计报告

目录

目录 (1)

第1章引言 (1)

1.1 PLC控制燃油锅炉的目的和意义 (1)

1.2 PLC控制燃油锅炉的设计内容 (1)

1.3 预期实现的目标 (1)

第2章系统总体设计 (2)

2.1 系统控制要求 (2)

2.2 确定设计方案 (3)

第3章控制系统硬件设计 (4)

3.1 PLC选型及扩展 (4)

3.2 电机及驱动线路 (10)

3.3 检测元件选型 (11)

3.4 低压电器选型 (11)

3.5 电源设计 (11)

3.6 人机接口设计 (12)

第4章控制系统软件设计 (13)

4.1 控制程序流程图 (13)

4.2 控制程序设计 (14)

4.3 显示操作界面设计 (14)

结束语 (16)

参考文献 (17)

附录1：PLC源程序 (18)

附录2：硬件原理图 (23)

第1章引言

1.1 PLC控制燃油锅炉的目的和意义

锅炉是一次性能源煤炭、石油、天然气转换成二次能源蒸汽量的重要动力设备。据有关数据统计，目前我国有各类工业锅炉约25万。每年耗煤量占全国产量的1/3，同时还消耗大量的石油和天然气。工业锅炉是生产过程中重要的动力设备。在石油化工领域，它的主要作用是向生产装置提供所需的合格蒸汽，其控制质量的优劣不仅关系到锅炉自身运行的效果，而且还将直接影响到相关装置生产过程的稳定性。现代燃油燃烧机多为自动控制的燃烧机，一般采用工业程序控制器、火焰检测器以及温度传感器等组成自动控制系统。

燃油锅炉随着城市的发展而越来越多地被应用。以前使用燃煤锅炉由于其在燃烧时产生大量的CO2和粉尘污染环境而逐渐被淘汰，相对应的用燃油锅炉来代替燃煤锅炉已被广泛用于酒店、大型商场等建筑。由PLC组成的燃油锅炉控制系统适用于配用各种进口及国产燃烧器的燃油锅炉，对锅炉实行全自动控制，包括锅炉水位、蒸汽压力、燃烧系统的参数检测、指示、调节等进行控制。

1.2 PLC控制燃油锅炉的设计内容

本设计采用可编程序控制器PLC控制燃油锅炉的稳定可靠运行。通过PLC的选型和扩展电机及驱动控制、检测元件选型、低压电器选型、电源设计完成燃油锅炉的硬件设计部分。通过组态软件以及仿真软件的模拟和调试完成燃油锅炉的软件设计。

1.3 预期实现的目标

实现燃油锅炉的自动控制，不但能很好的控制锅炉的水位和蒸汽压力等参数，还能很方便的加水和排水，基于PLC的控制很容易实现工业化。我国目前运行的很多锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于国家标准，因此实现燃油锅炉的自动控制对能源消耗来说很重要。

第2章系统总体设计

2.1 系统控制要求

燃油锅炉水位控制如图2.1所示：

图2.1水塔水位控制示意图

燃油锅炉水位控制的工作方式为：按下启动按钮，启动指示灯亮起，液位传感器检测水位，传送给显示屏显示。

若水位低于下限允许值0.5m，则燃烧系统关闭，下限液位指示灯亮起，进水阀打开，进水泵启动，开始注水。当水位到达5m时，则进水泵停止，进水阀关闭，下限液位指示灯熄灭，燃烧系统打开。

若水位高于上限允许值5m，则燃烧系统关闭，上限液位指示灯亮起，排水阀打开，排水泵启动，开始排水。当水位到达5m时，则排水泵停止，排水阀关闭，上限液位指示灯熄灭，燃烧系统打开。

气压传感器检测气压，传送给显示屏显示。

当气压高于上限允许值2MP时，燃烧系统关闭，蒸汽压力阀打开，气压过高指示灯亮起，报警蜂鸣器蜂鸣。

当气压低于1MP时，燃烧系统打开，蒸汽压力阀关闭，气压过高指示灯熄灭，报警蜂鸣器停止蜂鸣。

温度传感器检测水温，传送给显示屏显示。

汽温传感器检测汽温，传送给显示屏显示。

若水位处于0.5m至5m之间，压力低于上限允许值2MP，则燃烧系统打开。2.2 确定设计方案

经过再三的探讨，我们决定主机采用S7-300系列的CPU315-2DP，电源模块采用PS307，数字量输入模块采用扩展模块SM321，数字量输出模块采用扩展模块SM322，模拟量输入模块采用扩展模块SM331，模拟量输出模块采用扩展模块SM332，水位检测元件采用压力式智能液位变送器，水温检测元件采用温度变送器，汽温检测元件采用电子式温度变送器，气压检测元件采用高温压力变送器，变频器采用MM430，水泵采用卧式离心泵。燃油锅炉水位控制系统总体框图如图2.2所示：

图2.2燃油锅炉水位控制系统总体框图

本章小结：本章通过确定系统控制要求，并作出了设计分析，经过和同组人员的一番的探讨之后，最终，确定了设计方案。

第3章控制系统硬件设计

3.1 PLC选型及扩展

CPU315-2DP主机无输入、输出点，PS307电源模块为其供电，CPU315-2DP及其接线如图3.1所示。

图3.1 CPU315-2DP及其接线

SM321为数字量输入模块，为扩展模块，有16个数字量输入点，I0.0接启动按钮，I0.1接停止按钮，SM321及其接线如图3.2所示。

图3.2 SM321及其接线

SM322为数字量输出模块，为扩展模块，有16个数字量输出点，Q4.0接进水阀，Q4.1接进水泵，Q4.2接排水阀，Q4.3接排水泵，Q4.4接启动指示灯，Q4.5接气压过高指示灯，Q4.6接报警蜂鸣器，Q4.7接上限液位指示灯，Q5.0接下限指示灯，Q5.1接蒸汽压力阀，Q5.2接关闭燃烧系统，Q5.3接MM430(1)DIN1，Q5.4接MM430(2)DIN1，SM322及其接线如图3.3所示。

图3.3 SM322及其接线