基于PLC单片机控制中小型蒸汽锅炉智能燃烧系统毕业设计答辩演示文稿
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设计时建立的系统菜单如下，可以方便进入相关界 面，方便运行人员操作。
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4、设备窗口组态
设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，在设备窗口 中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够 从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实 现对工业过程的实时监控。 在MCGS中，设备驱动的基本方法是：在设备窗口内 配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和 特征，设置相关的属性，将设备的操作方法如硬件参 数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之中， 以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。 系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理， 通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到 的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其 它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作 状态的实时检测和过程的自动控制。 18
Biblioteka Baidu
根据原始资料，结合变频器的选择原则，变频器选用富士G11，它是一种多功能 变频（风机与泵专用）， 变频器接线见大图。
12
三、控制系统软件设计
1、S7-200的编程软件STEP7-
Micro/WIN32简介STEP7-Micro/WIN32 是基于Windows平台的应用软件，是 SIEMENS公司为SIMATIC系列S7-200研 制开发的编程软件，它可以使用通用 的个人计算机作为图形编程器，用于 在线（联机）或者离线（脱机）开发 用户程序，并可在线实时监控用户程 序的执行状态。 2、程序设计结果，见论文P35～P37
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1、实时数据库的构造
在MCGS中，数据不同于传统意义的数据或变量， 以数据对象的形式来进行操作与处理，本设计数据 库如下。
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2、用户窗口组态
MCGS上位机系统的监控中心窗口是整个MCGS上位机系统最主要的窗口 之一，它的制作是最为复杂，也是最为重要的，它可以实时显示锅炉的运 行参数，动画模拟现场设备的动作情况，也可以直接在上位机界面手动调 节设备的运行状态。
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四、上位机系统制作
MCGS (Monitor and Control Generated System， 通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机 监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft （各种 32 位 Windows 平台上）运行，通过对现 场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流 程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种 方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充 分利用了 Windows图形功能完备、界面一致性好、 易学易用的特点，在自动化领域有着广泛的应用。
（4）PLC接线，见大图。
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2、变频器
（1）变频调速原理 n = 60f/p(1-s)
感应电动机速度公式
频率是电机供电电源的电信号，所以该值 能够在电机的外面调节后再供给电机，这 样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是作 为电机调速设备的优选设。备。
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（2）变频器选择结果
题 目:PLC控制中小型蒸汽锅炉智能燃 烧系统设计 (引风、 鼓风、 上位机系统)
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收集整理资料
工业锅炉燃烧系 统自动控制分析
(引风、鼓风系统)
控制系统 硬件设计
控制系统 仿真实验
控制系统上 位机系统制作
控制系统 软件设计
2
一、工业锅炉控制系统分析
1、锅炉系统运行的示意图
3
2 、工业锅炉控制目标
给定蒸汽压力
炉排调节单元 ＋ － 鼓风调节单元
风煤比
炉排变频器
炉排系统
鼓风变频器
抗干扰滤波
蒸汽压力信号
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二、控制系统硬件设计
PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有了 运算、数据处理和数据传送等功能 ，采用可编 程控制器设计的控制系统可以实现对锅炉精确地 实时自动控制，并且实现了整个系统的优化控制。 变频调速的基本原理是通过改变电动机工作电源 频率达到改变电机转速的目的，采用变频调速技 术来控制锅炉的泵与风机，可以使电动机不必总 在工频下运行，可以大大的节省电能。
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1、PLC
（1）PLC的特点 可靠性高，抗干扰能力强 适应性强，应用灵活 编程方便，易于使用 功能强，扩展能力强 PLC控制系统设计、安装、调试方便 维修方便，维修工作量少 PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化
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（2）PLC运行框图
电源ON 内部处理 输入处理（输入传送、远程I/O） 通信服务（外设、CPU、总线服务） 更新时钟、特殊寄存器
CPU运 行方式 RUN 执行程序 输出处理
STOP
执行自诊断 Y PLC是否正常 N 存放自诊断错误结果
致命 错误 Y CPU强制为STOP
N
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（3）PLC选择结果
机型：根据原始资料的控制要求和PLC 的选择原则，PLC 选用 SIEMENS 公司 的 S7-200系列 。 扩展模块：一个CPU224模块，模拟量 输入输出模块选择1个EM232，2个 EM235，3个EM231，选择5个 KLM3041，1个KLM41181个KLM4124
(1)控制主蒸汽的压力恒定，以便满足“负 荷流 量”所需的压力。 (2)控制炉膛内氧的含量。一要保证有足够 的氧供燃料充分燃烧，不使烟气中有过量 的CO，避免浪费燃料和造成环境污染；二 是要满足经济燃烧的要求，保证氧量不能 过多，以避免尾气带走过多热量形成浪费。 (3)控制炉膛负压在一定范围，保证安全生
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3、主控窗口组态
主控窗口是所有设备窗口和用户窗口的父窗口，它 相当于一个大的容器，可以放置一个设备窗口和多 个用户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度 用户策略的运行。同时主控窗口是组态工程结构的 主框架，可在主控窗口内建立菜单系统，创建各种 菜单命令，展现工程的总体概貌和外观，设置系统 运行流程及特征参数，方便用户的操作。
产。
4
3、锅炉引风控制 炉膛负压控制系统一般采用的控制流程图 如下图所示，调节原理比较简单属于单闭 环调节系统，它的输入量是炉膛负压输出 量是引风变频器，同时引入鼓风量作为前 馈信号。
给定蒸汽压力
引风调节单元 ＋ － 抗干扰滤波
引风机变频器
锅炉系统
炉膛负压信号
5
４、锅炉鼓风控制
鼓风控制系统一般采用的控制流程图如下图所示， 先通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号，与设 定蒸汽压力进行比较，判断出鼓风PID调节器调节 的方向和大小，通过鼓风PID调节单元计算出鼓风 变频器的输出大小
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4、设备窗口组态
设备窗口是MCGS系统的重要组成部分，在设备窗口 中建立系统与外部硬件设备的连接关系，使系统能够 从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态，实 现对工业过程的实时监控。 在MCGS中，设备驱动的基本方法是：在设备窗口内 配置不同类型的设备构件，并根据外部设备的类型和 特征，设置相关的属性，将设备的操作方法如硬件参 数配置、数据转换、设备调试等都封装在构件之中， 以对象的形式与外部设备建立数据的传输通道连接。 系统运行过程中，设备构件由设备窗口统一调度管理， 通过通道连接，向实时数据库提供从外部设备采集到 的数据，从实时数据库查询控制参数，发送给系统其 它部分，进行控制运算和流程调度，实现对设备工作 状态的实时检测和过程的自动控制。 18
Biblioteka Baidu
根据原始资料，结合变频器的选择原则，变频器选用富士G11，它是一种多功能 变频（风机与泵专用）， 变频器接线见大图。
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三、控制系统软件设计
1、S7-200的编程软件STEP7-
Micro/WIN32简介STEP7-Micro/WIN32 是基于Windows平台的应用软件，是 SIEMENS公司为SIMATIC系列S7-200研 制开发的编程软件，它可以使用通用 的个人计算机作为图形编程器，用于 在线（联机）或者离线（脱机）开发 用户程序，并可在线实时监控用户程 序的执行状态。 2、程序设计结果，见论文P35～P37
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1、实时数据库的构造
在MCGS中，数据不同于传统意义的数据或变量， 以数据对象的形式来进行操作与处理，本设计数据 库如下。
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2、用户窗口组态
MCGS上位机系统的监控中心窗口是整个MCGS上位机系统最主要的窗口 之一，它的制作是最为复杂，也是最为重要的，它可以实时显示锅炉的运 行参数，动画模拟现场设备的动作情况，也可以直接在上位机界面手动调 节设备的运行状态。
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四、上位机系统制作
MCGS (Monitor and Control Generated System， 通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机 监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft （各种 32 位 Windows 平台上）运行，通过对现 场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流 程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种 方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充 分利用了 Windows图形功能完备、界面一致性好、 易学易用的特点，在自动化领域有着广泛的应用。
（4）PLC接线，见大图。
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2、变频器
（1）变频调速原理 n = 60f/p(1-s)
感应电动机速度公式
频率是电机供电电源的电信号，所以该值 能够在电机的外面调节后再供给电机，这 样电机的旋转速度就可以被自由的控制。 因此，以控制频率为目的的变频器，是作 为电机调速设备的优选设。备。
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（2）变频器选择结果
题 目:PLC控制中小型蒸汽锅炉智能燃 烧系统设计 (引风、 鼓风、 上位机系统)
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收集整理资料
工业锅炉燃烧系 统自动控制分析
(引风、鼓风系统)
控制系统 硬件设计
控制系统 仿真实验
控制系统上 位机系统制作
控制系统 软件设计
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一、工业锅炉控制系统分析
1、锅炉系统运行的示意图
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2 、工业锅炉控制目标
给定蒸汽压力
炉排调节单元 ＋ － 鼓风调节单元
风煤比
炉排变频器
炉排系统
鼓风变频器
抗干扰滤波
蒸汽压力信号
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二、控制系统硬件设计
PLC不仅具有逻辑控制功能，而且还具有了 运算、数据处理和数据传送等功能 ，采用可编 程控制器设计的控制系统可以实现对锅炉精确地 实时自动控制，并且实现了整个系统的优化控制。 变频调速的基本原理是通过改变电动机工作电源 频率达到改变电机转速的目的，采用变频调速技 术来控制锅炉的泵与风机，可以使电动机不必总 在工频下运行，可以大大的节省电能。
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1、PLC
（1）PLC的特点 可靠性高，抗干扰能力强 适应性强，应用灵活 编程方便，易于使用 功能强，扩展能力强 PLC控制系统设计、安装、调试方便 维修方便，维修工作量少 PLC体积小，重量轻，易于实现机电一体化
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（2）PLC运行框图
电源ON 内部处理 输入处理（输入传送、远程I/O） 通信服务（外设、CPU、总线服务） 更新时钟、特殊寄存器
CPU运 行方式 RUN 执行程序 输出处理
STOP
执行自诊断 Y PLC是否正常 N 存放自诊断错误结果
致命 错误 Y CPU强制为STOP
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（3）PLC选择结果
机型：根据原始资料的控制要求和PLC 的选择原则，PLC 选用 SIEMENS 公司 的 S7-200系列 。 扩展模块：一个CPU224模块，模拟量 输入输出模块选择1个EM232，2个 EM235，3个EM231，选择5个 KLM3041，1个KLM41181个KLM4124
(1)控制主蒸汽的压力恒定，以便满足“负 荷流 量”所需的压力。 (2)控制炉膛内氧的含量。一要保证有足够 的氧供燃料充分燃烧，不使烟气中有过量 的CO，避免浪费燃料和造成环境污染；二 是要满足经济燃烧的要求，保证氧量不能 过多，以避免尾气带走过多热量形成浪费。 (3)控制炉膛负压在一定范围，保证安全生
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3、主控窗口组态
主控窗口是所有设备窗口和用户窗口的父窗口，它 相当于一个大的容器，可以放置一个设备窗口和多 个用户窗口，负责这些窗口的管理和调度，并调度 用户策略的运行。同时主控窗口是组态工程结构的 主框架，可在主控窗口内建立菜单系统，创建各种 菜单命令，展现工程的总体概貌和外观，设置系统 运行流程及特征参数，方便用户的操作。
产。
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3、锅炉引风控制 炉膛负压控制系统一般采用的控制流程图 如下图所示，调节原理比较简单属于单闭 环调节系统，它的输入量是炉膛负压输出 量是引风变频器，同时引入鼓风量作为前 馈信号。
给定蒸汽压力
引风调节单元 ＋ － 抗干扰滤波
引风机变频器
锅炉系统
炉膛负压信号
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４、锅炉鼓风控制
鼓风控制系统一般采用的控制流程图如下图所示， 先通过蒸汽压力变送器经滤波后取得信号，与设 定蒸汽压力进行比较，判断出鼓风PID调节器调节 的方向和大小，通过鼓风PID调节单元计算出鼓风 变频器的输出大小