基于西门子S7200PLC的燃气蒸汽锅炉控制系统Word文档下载推荐.docx
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论文提交日期:
2014年x月x日
论文答辩日期:
摘要
随着现代化工业的飞速发展,对能源利用率的要求越来越高,作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉,其控制和管理随之要求越来越高。
目前,我国燃烧供热所用的锅炉的燃烧效率还相当低,而且也使得锅炉的燃烧不充分,而造成大气污染加重,所以这就迫切要求我们的锅炉技术得到提高,设计出一套热效率高、节能、环保、安全的锅炉控制系统。
因此,进行锅炉过程控制系统设计具有重要的实际意义。
该论文在参考文献的基础上,首先介绍了课题研究意义,基础理论知识,其中包括PLC相关的理论以及过程控制系统的理论,描述了锅炉燃烧、水位控制系统的工作原理。
然后分析了锅炉控制系统的控制任务及控制目标,设计了相应的控制系统,主要包括锅炉汽包水位控制系统、燃烧控制系统以及蒸汽温度控制系统,并且选择了满足要求的控制方案。
在有了基础理论后,找控制系统中I/O点,详细分析I/O点的类型、数量等。
根据I/O点,对PLC进行选型,再根据所选的PLC,对I/O点的地址进行分配。
最后进行软件设计。
绘制程序流程图,然后设计梯形图,最后在S7-200的编程软件上实现。
关键词:
锅炉;
水位控制;
燃烧控制;
蒸汽温度控制;
可编程序控制器
Abstract
Withtherapiddevelopmentofmodernindustry,theenergyutilizationratioofthedemandishigherandhigher,aswillaenergyintotwotimestheenergyofoneoftheimportantequipment,theboilercontrolandmanagementthendemandishigherandhigher.Atpresent,China'
sburningheatingboilercombustionefficiencyusedisratherlow,butalsomaketheboilercombustionisnotfull,andcauseairpollutionisaggravating,soitisurgentrequirementofourboilertechnologyimprovements,designasetofhighthermalefficiency,energysaving,environmentalprotection,safetyofboilercontrolsystem.Therefore,intheprocesscontrolsystemdesignofboilerisimportantpracticalsignificance.
Thispaperonthebasisofthereferences,firstintroducedtheresearchsignificance,thebasicknowledge,includingPLCrelatedtheoryandthetheoryofprocesscontrolsystem,describestheboilercombustion,waterlevelcontrolsystemprincipleofwork.Andthenanalyzestheboilercontrolsystemofthecontrollingtasksandcontroltarget,therelevantcontrolsystemdesign,includingtheboilerdrumwaterlevelcontrolsystem,thecombustioncontrolsystemandsteamtemperaturecontrolsystem,andselectthemeettherequirementsofcontrolplan.LookforcontrolsystemI/Opoint.AccordingtotheI/Opoints,theselectionofPLC,againaccordingtotheselectedPLC,theI/Oaddressforthedistributionofthepoints.Designthesoftware.Drawprogramflowcharts,andthendesignladderdiagrams,thelastinthes7-200programmingsoftwarerealization.
Keywords:
boiler;
Waterlevelcontrol;
Burningcontrol;
Steamtemperaturecontrol;
Programmablecontroller
第一章绪论
1.1锅炉控制系统设计目的及意义
目前,相当多的锅炉仍旧在采用传统方式控制,主要依靠操作员手工来完成,这样就要求锅炉操作员时刻都要在现场监控锅炉运行情况,并且要对整个锅炉系统的运行过程以及过程中各个环节的相互影响都有相当深刻的了解,能够根据现场实际情况及时调整各个相关参数以达到工艺要求。
其过程复杂,而且还凸显了很多弊端。
操作容易导致安全事故,而且参数控制不够准确及时,而导致能源和资源的浪费严重,另外运行维护成本也高,劳动效率低下。
随着科学技术的飞速发展,带动社会生产的发展,人类对能源的需求不断增加,世界上发达国家为了解决能源紧而带给各行业的冲击,都努力在开发能源的同时,致力于节能新方法的研究。
锅炉是我国石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的设备,其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源,并且作为驱动设备的动力源。
在满足工艺要求的前提下,为了提高锅炉的效率,低能源消耗,把工人从繁重的劳动中解放出来,促进文明生产,锅炉实现自动控制是一个急待解决的问题[1]。
随着能源问题的突出,企业现代化管理水平的提高,还有环保意识的增强,作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉,其控制和管理的要求越来越高,现在的企业中的小型锅炉的控制技术不提高将难以适应生产的需要。
因此,这就需要在锅炉控制技术上进行变革,需要设计一种性价比合理的、使用和维护方便的新型工业锅炉控制系统。
PLC的出现,使人们摆脱了常规仪表的局限性,为锅炉的自动控制注入了新的活力,使得一些先进的控制方法得以实现。
PLC是目前最常用的装置,其最大特点就是可靠性高、功能强大,他的高可靠性的设计非常适合在工业现场环境下应用。
此外,PLC编程简单,使用方便,现场调试时间短。
为此,本课题通过PLC来对整个锅炉作业过程进行实时监控,配置控制与管理系统,实现自动控制[2]。
总结国外锅炉控制经验,结合实际,设计出适合锅炉的控制硬件系统,并实现先进控制算法,提高锅炉的自动化水平,以及效率,合理利用资源,达到锅炉控制系统安全、节能、环保运行。
这具有重要的经济效益和深远的社会效益。
1.2锅炉控制系统的国外发展状况
1.2.1锅炉自动控制的国外现状
锅炉的自动控制经历了三、四十年代单参数仪表控制,四、五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制,直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。
尤其是近一、二十年来,随着先进控制理论和计算机技术的飞速发展,加之计算机各种性能的不断增强,价格的大幅度下降,使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。
在欧美和日本等发达国家,石油和天然气己成为第一能源,占能源消费的60%左右,燃油和燃气锅炉己逐步取代燃煤锅炉,风机和水泵等电机的变频控制己相当成熟。
自20世纪90年代以来,随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制、自适应控制等智能控制算法的发展以及智能控制器的应用,锅炉控制水平大大提高,锅炉的控制己基本实现了计算机自动控制,在控制方法上都采用了现代控制理论中最优控制、多变量频域、模糊控制等方法,因此,锅炉的热效率很高、锅炉运行平稳,而且减少了对环境的污染。
在我国,锅炉的控制大致经历了四个阶段[3]:
(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纯手动的控制方式,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自动工业锅炉控制技术。
60年代前期,我国工业锅炉的控制技术开始发展,60年代后期我国引进了国外的全自动燃油工业锅炉的控制技术,70年代后期己经研制了一些工业锅炉自动化仪表,正式将自动化技术应用于工业锅炉控制领域,因而热效率有所提高,事故率也有所下降。
但是,由于采用单元组合仪表靠硬件来实现控制功能,可靠性低,精度不高,而且只能完成一些简单的控制算法,不能实现一些较先进的算法和控制技术,控制效果仍然不理想。
(3)采用微机测控阶段
随着电子技术的发展,高集成度、高可靠性、价格低廉的微型计算机、单片机、工业专用控制计算机的出现以及在我国的广泛应用,为锅炉控制领域开辟了一片广阔的天地。
运用计算机技术,开发出高效率、高可靠性、全自动的微机工业测控系统日益得到重视。
80年代后期至今,国己经陆续出现了各种各样的锅炉微机检测系统,明显地改善了锅炉的运行状况,但还不够完善,并对环境和抗干扰要求较高。
(4)智能控制的广泛应用阶段
由于现代控制理论的发展以及在各方面的应用,解决了传统控制理论难以解决的问题,给工业过程控制带来了崭新的应用前景,并取得了前所未有的效果,成为目前正在迅速发展的一个领域。
各种形式的控制系统、智能控制器不断地开发和利用。
1.2.2锅炉自动控制的发展前景
现代过程工业向着大型化和连续化的方向发展,生产过程也随之日趋复杂,对生态环境的影响也日益突出,这些都对控制提出了越来越高的要求。
不仅如此,生产的安全性和可靠性,生产企业的经济效益都成为衡量当今自动控制水平的重要指标。
因此,仅用常规仪表己不能满足现代化企业的控制要求。
由于计算机具有运算速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及有很强的通信能力等特点,已在过程控制中得到十分广泛的应用。
锅炉作为一种典型的生产过程,其自动控制水平已随着过程计算机系统的发展而发展。
从当前的趋势看,在大型企业中,过程控制计算机正成为一种把控制和管理融为一体的综合自动化系统。
自动化技术,信息技术和各种工业生产技术的基础上,通过计算机系统将工厂全部生产活动所需的信息和各种分散的自动化系统有机的集成起来,形成一个能适应生产环境不确定性和市场需求多变性总体最优的高质量、高效益、高柔性的智能生产系统,现已成当前控制领域的一个重要研究方向。
在控制技术方面,近年来,为了获得更好的控制性能,把基于数学模型的控制技术和基于经验知识的控制技术相结合的集成控制技术受到了重视,获得了较广泛的研究[4]。
由于锅炉生产过程是缓慢的,而计算机的运算过程是相当快的
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