基于施耐德PLC供热控制系统设计.doc

目 录 第一章 绪论 1 1.1供热锅炉控制系统现状 1 1.2燃煤锅炉自动控制的发展历史 2 1.3课题意义 3 第二章 锅炉供热系统组成分析 4 2.1 锅炉供热系统组成及其分类 4 2.1.1 锅炉分类 4 2.1.2 锅炉结构 5 2.4 热网系统组成 6 2.5 热用户组成 6 第三章 供热锅炉控制系统分析与总体方案设计 8 3.1供热锅炉控制系统分析 8 3.1.1 供热锅炉控制系统功能 8 3.1.2 供热锅炉控制的特点分析 8 3.2 供热锅炉系统控制原理分析 9 3.2.1 温度调节 9 3.2.2 燃烧效率分析 10 3.2.3 压力调节 11 3.3 总体设计方案 11 第四章 可编程序控制器及变频器应用技术分析 13 4.1 PLC的主要功能和特点 13 4.2 PLC的硬件组成 14 4.3 变频器技术分析 15 4.4 PLC的I/O点数分析 17 第五章 控制系统硬件原理图设计与器件选择 19 5.1 PLC模块选择 19 5.2 温度传感器的选择 24 第六章 控制系统应用程序设计 28 6.1 编程软件介绍 28 6.1.1硬件平台 28 6.1.2 编程语言 28 6.1.3 程序的元素 28 6.1.4 功能块库 28 6.2 控制程序设计 30 第七章 总结与展望 35 参考文献 36 致 谢 37 第一章 绪论 1.1供热锅炉控制系统现状 锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要[1] 。 燃煤锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。锅炉能耗巨大，每年的耗煤量超过3亿吨，占我国原煤产量的三分之一，提高其生产效率不仅具有客观的经济效益，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，效率普遍偏低于国家标准，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[2]。 随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高１％都会产生巨大的经济效益[3][4]。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面使运行参数在ＣＲＴ上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。如果蒸汽负荷发生变化，必将引起汽包水位、蒸汽压力和蒸汽温度等的变化；燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、蒸汽温度、炉膛负压；给水量的变化不仅影响汽包水位，而且对蒸汽压力、蒸汽温度等亦有影响；所以锅炉设备是多输入，多输出且相互关联的控制对象[5][6]。 1.2燃煤锅炉自动控制的发展历史 燃煤锅炉是一个比较复杂的工业设备，有几十个测量参数、控制参数和扰动参数，它们之间相互作用，相互影响，存在明显的或不明显的复杂因果关系，而且测控参数也经常变化，存在一定的非线性特性，这一切都给锅炉的控制增加了难度。锅炉控制技术的发展经.历了几个历史阶段[7][8][9]。 1.手动阶段 在六十年代以前，由于自动化技术与电子技术发展不成熟，人们的自动化观念还比较淡薄，这段时期的锅炉一般采用手动的控制方式，即操作工人通过经验决定送风、给水、引风、给煤的多少，通过手动操作器等方式来达到控制锅炉的目的。这样就要求司炉人员必须有丰富的经验，增加了工人的劳动强度，事故率高，更谈不上保证锅炉的高效率运行。 2.自动化单元组合仪表控制阶段 随着自动化技术与电子技术的发展，国外己经开发并广泛应用了全