基于PLC的锅炉燃烧控制系统的设计论文.doc

基于S7-200 PLC的电梯控制系统设计 目 录 摘要 1 第1章 概 述 5 1.1 项目背景及课题的研究意义 5 1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状 6 1.3锅炉控制系统的发展趋势 7 第2章 系统方案设计 10 2.1锅炉控制研究简介 10 2.2 总体设计思路 10 第3章 硬件设计 13 3.1 用户系统框图 13 3.2 锅炉系统的理论分析 14 3.2.1变频调速基本原理 14 3.2.2变频调速在供暖锅炉中的应用 14 3.2.3变频调速节能分析 15 3.3燃烧过程控制 20 3.4锅炉控制系统设计 21 3.5控制系统构成介绍 22 第4章 软件设计 26 4.1 S7-300系列PLC简介 27 4.2 PLC编程语言简介 29 4.2.1 PLC编程语言的国际标准 29 4.2.2复合数据类型与参数类型 30 4.2.3系统存储器 30 4.2.4 S7-300 CPU中的寄存器 31 4.3 STEP7 的原理 32 4.3.1 STEP7概述 32 4.3.2 硬件组态与参数设置 33 4.3.3 符号表 37 4.3.4 逻辑块 38 4.3程序设计 39 4.4通信系统 42 4.5人机界面 44 4.5.1监控软件WinCC介绍 44 4.5.2监控系统设计 46 4.5.3锅炉监控界面设计 50 第5章 结 论 54 5.1 成果的创造性和先进性 54 5.2作用意义（经济效益和社会意义） 54 5.3 推广应用范围和前景 54 5.4 需要进一步改进之处 55 参考文献 56 致谢 76 附录 77 附录1 程序清单 77 附录2 I/O点数分配表 97 附录3 物理参数比较表 98 摘 要 随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。 该控制系统以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的PID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。 本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。 关键字：锅炉控制 变频调速 组态软件 PLC 第1章 概 述 1.1 项目背景及课题的研究意义 工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。水暖锅炉在我国已有近百年的历史，在过去很长一段时间，我国水暖锅炉控制一直都是人工手动控制。随着我国人民生活水平的稳步提高和城市化建设的步伐加快，建筑业在国民经济中的重要性日益凸显。而对新型采暖设备的需求量也呈全面迅猛增长的态势。虽然近年来，电热采暖、地热采暖悄然进入寻常百姓家，但以水暖锅炉进行采暖仍是我国最为普遍使用的冬季采暖方式。 工业锅炉能耗巨大，每年的耗煤量超过上亿吨，占我国原煤产量的三分之一，提高其生产效率不仅具有可观的经济效益，还有重要的环保意义。但是我国目前运行的大多数锅炉系统控制水平不高，效率普遍低于国家标准，操作工人水平参差不齐，经常是凭感觉和经验去操作，长期使锅炉处在能耗高、环境污染严重的生产状态。据有关资料显示，世界85%的人口正陆续进入工业化阶段，全球性的人口、资源、环境矛盾尖锐，使我国的现代化面临严峻的挑战，即使国际市场能够弥补中国资源的不足，生态和环境破坏的沉重代价也难以承受。 工业锅炉生产效率会受到诸多因素的影响。炉体本身的生产状况是影响锅炉产热效率的重要因素，但是国内很多供热单位的锅炉炉龄较长、生产状况远低于设计标准，要彻底的更新换代，需要很大的投资，这是大多数的供热单位不能承受的，也不符合我国现在的基本国情。然而锅炉设备是一个复杂的控制对象，作为一个长期运行的设备，其控制系统的优劣也是影响锅炉生产效率的重要因素。应用计算机技术对锅炉生产过程的相关环节进行自动化控制，能够有效地提高锅炉运行可靠性和生产效率。实际表明，应用于20~30吨/时中压锅炉的DMC一50系列微机控制系统，经实测节煤率达5%以上。工业锅炉的耗煤产汽既是一个能源转换过程，又是一个生产过程，对于由多个锅炉控制站组成的锅炉群系统，利用网络技术对整个生产过程进行集中监控管理，对生产数据进行记录、统计、