工业蒸汽锅炉系统

蒸汽锅炉指的是把水加热到一定参数并

生产高温蒸汽的工业锅炉，水在锅筒中受热变

成蒸气，火在炉膛中发出热量，就是蒸气锅炉

的原理。蒸汽锅炉属于特种设备，该锅炉的设计、加工、制造、安装及使用都必须接受技术

监督部门的监管，用户只有取得锅炉使用证，才能使用蒸汽锅炉。

PLC控制工业蒸汽锅炉系统

——说明书

指导教师：刘哲伟

设计人：吴荣贵钱煜星

目录

蒸汽锅炉简介 (2)

西门子PLC S7-200简介 (3)

S7-200 PLC概述 (3)

S7-200 PLC优点 (3)

作品简介 (4)

PLC控制锅炉的几大优势 (4)

设计方案 (5)

工业蒸汽锅炉系统基本结构及工作原理 (5)

PLC电路设计 (6)

监控组态设计 (7)

I/O分配表 (8)

系统运行状态 (9)

自动模式 (9)

蒸汽锅炉简介

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。锅的原义指在火上加热的盛水容器，炉指燃烧燃料的场所，锅炉包括锅和炉两大部分。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。

蒸汽锅炉指的是把水加热到一定参数并生产高温蒸汽的工业锅炉，水在锅筒中受热变成蒸气，火在炉膛中发出热量，就是蒸气锅炉的原理。蒸汽锅炉属于特种设备，该锅炉的设计、加工、制造、安装及使用都必须接受技术监督部门的监管，用户只有取得锅炉使用证，才能使用蒸汽锅炉。

蒸汽锅炉按照燃料（电、油、气）可以分为电蒸汽锅炉、燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉三种；按照构造可以分为立式蒸汽锅炉、卧式蒸汽锅炉，中小型蒸汽锅炉多为单、双回程的立式结构，大型蒸汽锅炉多为三回程的卧式结构。

它的工作原理为：加热设备（燃烧器）释放热量，先通过辐射传热被水冷壁吸收，水冷壁的水沸腾汽化，产生大量蒸汽进入汽包进行汽水分离（直流炉除外），分离出的饱和蒸汽进入过热器，通过辐射、对流方式继续吸收炉膛顶部和水平烟道、尾部烟道的烟气热量，并使过热蒸汽达到所要求的工作温度。发电用锅炉通常还设置有再热器，是用来加热经过高压缸做功后的蒸汽的，再热器出来的再热蒸汽再去中、低压缸继续做功发电。

西门子PLC S7-200简介

S7-200 PLC概述

SIMATIC S7-200 Micro 自成一体：特别紧凑但是具有惊人的能力－特别是有关它的实时性能－它速度快，功能强大的通讯方案，并且具有操作简便的硬件和软件。但是还有更多特点：SIMATIC S7-200 Micro PLC具有统一的模块化设计－目前不是很大，但是未来不可限量的定制解决方案。这一切都使得SIMATIC S7-200 Micro PLC在一个紧凑的性能范围内为自动化控制提供一个非常有效和经济的解决方案。

S7-200 PLC优点

强大的性能，

最优模块化和开放式通讯。

结构紧凑小巧－狭小空间处任何应用的理想选择

在所有CPU型号中的基本和高级功能，

大容量程序和数据存储器

杰出的实时响应－在任何时候均可对整个过程进行完全控制，从而提高了质量、效率和安全性

易于使用STEP 7-Micro/WIN工程软件－初学者和专家的理想选择

集成的R-S 485接口或者作为系统总线使用

极其快速和精确的操作顺序和过程控制

通过时间中断完整控制对时间要求严格的流程

作品简介

本作品是以蒸汽锅炉为主体，以西门子PLC为控制中心替代传统的仪表控制设计的工业蒸汽锅炉系统。

PLC控制锅炉的几大优势

采用PLC进行锅炉控制，相比原有的仪表控制方式相比具有以下明显优势：1. 直观而集中的显示锅炉各运行参数。能快速计算出机组在正常运行和启停过

程中的有用数据，能在显示器上同时显示锅炉运行的水位、压力、炉膛负压、烟气含量、测点温度、燃煤量等数十个运行参量的瞬时值、累计值及给定值，并能按需要在锅炉的结构示意画面的相应位置上显示出参数值。给人直观形象，减少观察的疲劳和失误；

2. 可以按需要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故

追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象；

3. 在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参

数；

4. 减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，（例如加法器、

微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资也减少了故障率；5. 提高锅炉的热效率。从已在运行的锅炉来看，采用计算机控制后热效率可比

以前提高5-10%。锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%；

6. 锅炉是一个多输入多数出、非线性动态对象，诸多调解量和被调量间存在着

耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便；

7. 锅炉PLC控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构

成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的；

8. 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻

操作人员的劳动强度。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。