基于力控的锅炉供暖系统分解.docx

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基于力控的锅炉供暖系统分解

电控学院

监控组态课程设计

院（系）：

电气与控制工程学院

专业班级：

姓名：

学号：

指导教师：

2013年7月16日

目录

1系统原理1

1.1工作原理1

1.2技术要求1

2系统总体设计1

2.1设计要求1

2.2设计思想1

2.3软件设计2

2.3.1I/O口设置2

2.3.2温度参数设置3

2.3.3压力参数设置5

2.4测控方案设计6

3硬件设计7

4软件设计8

4.1软件的认识8

4.2功能介绍8

4.3主界面设计9

5系统调试9

5.1压力控制9

5.2温度调试11

6总结12

7心得体会13

8参考文献13

锅炉供暖系统监控组态设计

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越来越高的要求。

结合现状设计了一套基于力控组态软件技术的供暖锅炉控制系统。

1系统原理

1.1工作原理

工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。

此次设计是对锅炉温度、压力进行监控和控制。

工艺要求，放气阀为电磁阀，给水阀和供气阀为调节阀（开度在0~100%之间变化）。

锅炉有热水供给和回水通路，运行界面有启动按钮和停止按钮控制系统的运行和停止，同时要求系统运行时，运行画面中能反映当前的运行情况。

期中锅炉出水温度与燃料进量组成闭环回路，当温度高于一定值是燃料阀调小或关闭，供水管压力也可以由放气阀控制，当压力大于一定值是放气阀打开，使供气管压力保持在合理的范围之内。

从而达到控制的目的。

1.2技术要求

系统的热水出水温度设为70℃-95℃，楼顶管道压力设定值为1.2-1.5KPa。

在本系统中我们通过热水出水口管道的温度传感器和楼顶管道中的压力传感器对热水温度和压力进行实时监控。

2系统总体设计

2.1设计要求

（1）应用厦门宇电808P仪表对实验箱的压力、温度信号进行实时采集；

（2）利用力控组态软件设计上位机主界面，并要求显示实时曲线，历史曲线，专家报表，实时报警以及历史报警。

（3）信号采集数据在主界面显示，并能显示给定值和其他参数，可以通过智能仪表或上位机主界面改变给定值和其他参数值。

（4）可以观察实时曲线，能够查看历史曲线，并且能在改变参数时实现报警功能，查看报警记录，并将专家报表导出在指定的目录文件夹、能够打印。

2.2设计思想

锅炉设备是一个复杂的控制对象，主要的输入变量是锅炉给水、燃料量；主要的输出变量是出水温度、蒸汽压力。

因输入变量与输出变量相互关联，如果出

个多输入、多输出且相互关联的控制对象。

由于条件限制及能力有限，本控制系统将主要控制三个变量：

炉内温度、管道压力。

2.3软件设计

基于力控软件的设计与实现主要包括以下几个步骤：

画面创建、动画连接、

I/O设备设置、创建实时数据库、数据连接。

2.3.1I/O口设置

根据实验设备的选择，在该系统中I/O接口用的是智能仪表中的厦门宇电的接口，让实际中的测量参数反应在上位机上。

3硬件设计

厦门宇电808P仪表具备手动/自动无扰动切换及手动自整定功能；具备30+20段程序控制功能，可实现任意斜率的升、降温控制，具有跳转（循环）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，并允许在程序的控制运行中随时修改程序；采用具备曲线拟合功能的AI人工智能调节算法，能获得光滑平顺的曲线控制效果；可在程序运行中编辑事件输出功能，配合控制外部设备动作；利用

图1基本参数

实时数据库是整个监控系统的核心。

它负责整个系统的实时数据处理和历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理，完成与过程数据采集的双向数据通信。

在本系统中，经过创建点参数、定义I/O设备、数据连接等几个步骤便可以完成数据库的创建。

系统中采用的I/O设备的数据采集与回送是实时数据库的一个最基本的功能。

因为实时数据库系统应用所面向的监控对象最终还是要落实到具体的硬件设备。

2.3.2温度参数设置

图2基本参数

图3温度报警参数设置

图4温度数据链接

图5温度历史参数

2.3.3压力参数设置

图6压力基本参数

图7压力报警参数设置

图8压力数据链接

图9压力历史参数设置

2.4测控方案设计

锅炉供暖系统由给水泵、给水控制阀及循环管等组成。

在锅炉运行过程中，燃料和空气按一定比例送入炉膛燃烧，产生的热量传送给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，然后再经过过热蒸汽，形成满足一定质量指标的过热蒸汽输出，供给用户。

锅炉设备是一个复杂的控制对象，其主要控制变量有燃料量、锅炉给水、减温水流量、送风量和引风量等；主要的被控量有热蒸汽温度、过热蒸汽压力等。

这些控制变量和被控变量之间相互关联。

例如燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响过热蒸汽温度；给水量变化不仅影响汽包水位，而且对蒸汽压力、过热蒸汽温度都有影响。

所有这些特性是由锅炉本身的物理特性决定的。

因此，理想的锅炉自动控制系统应该是多回路的调节系统。

这样当锅炉的运行状况发生变化或受到某一扰动后，系统会同时协调地动作，改变其调节量，使所有的被调量都具有一定的调节精度。

但这种调节十分复杂，实现起来相当困难。

所以根据本次课程设计要求，应设计简单、易行的锅炉单回路闭环控制系统。

锅炉控制系统需检测参数,包括锅炉出口水温、压力，燃料进料量。

其中大多数需要随时观察的参数要通过控制系统传到控制室操作台上显示。

以上就是该系统的总体设计。

3硬件设计

我们在该系统的设计中用的是厦门宇电AI-808P对试验箱的压力温度信号进行实时采集。

厦门宇电808P仪表具备手动/自动无扰动切换及手动自整定功能；具备30+20段程序控制功能，可实现任意斜率的升、降温控制，具有跳转（循环）、运行、暂停及停止等可编程/可操作命令，并允许在程序的控制运行中随时修改程序；采用具备曲线拟合功能的AI人工智能调节算法，能获得光滑平顺的曲线控制效果；可在程序运行中编辑事件输出功能，配合控制外部设备动作；利用SV变送输出功能可以作为程序发生器使用；具备测量值启动功能、准备功能及五种停电/开机事件处理模式选择。

支持各种热电偶、热电阻、线性电压、电流、电阻及辐射（红外）温度计等，并具备扩充输入插座安装特殊输入规格，并可自定义特殊输入的非线性校正表格，可外接Cu50铜电阻作为热电偶冷端补偿，0.1级（V8.0版）测量精度，温漂小于50PPm/℃。

高精度测量与控制温度、压力、流量等，尽可能减少能源浪费，并提供长达十年的免费保修，实现客户与社会效益最大化。

除主输入外的第二路输入用于外给定或阀门信号反馈功能，可组成串级或比值调节器等复杂调节系统。

模块化输出支持SSR电压、线性电流（电压）、继电器触点开关、可控硅无触点开关、单相、三相可控硅过零触发、单相可控硅移相触发输出即位置比例输出（直接驱动阀门电机正/反转）等，控制周期0.24~60秒宇电AI-808P型温控仪/调节仪具备标准PID、AI人工智能调节APID或MPT等多种调节方式，具有自整定、自学习功能，无超调及无欠调的优良控制特性，亦可使用位式控制（ON-OFF）功能。

先进的AIBUS通讯协议：

支持RS485或RS232C通讯接口，配合快速通讯技术能方便组建数千点规模的大、中型计算机控制系统或连接AI系列真彩人机界面触摸屏/分体式无纸记录仪。

支持上限、下限、偏差上限及偏差下限等多种报警功能，并可自由定义4个报警输出端口，支持多个报警信号从同一位置输出。

具备上电免除报警等功能，避免上电报警误动作。

可将测量值（PV）或给定值（SV）变送为标准电流信号输出，能提供14位高分辩率、0.2级输出精度及优于100ppm/℃温度漂移性能的电流输出。

宇电AI-808P型温控仪/调节仪可定义参数查看及修改的权限，及允许用户自定义密码，量身定制最符合自己操作习惯的仪表。

4软件设计

4.1软件的认识

力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平台，它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，便可以达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便地向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，来实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。

力控组态软件具有功能强大的图形开发环境Draw，采用面向对象的图形技术，创建动画式人-机界面系统及高可靠性快速的图形界面运行系统View，用来运行Draw创建图形窗口。

先进的分布式实时数据库DB是整个应用系统的核心模块，负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理及完成与过程的双向通信。

4.2功能介绍

1）当温度小于75℃时，打开供应燃气的阀门100％加热，当温度大于90℃时，打开给水的阀门100％供水，当温度小于75℃或大于90℃时的运行状态发生报警。

2）当管道压力大于1.5KPa时，打开放气阀门100％，当压力小于1.2KPa时，关闭放气阀门，当压力小于1.2KPa或大于1.5KPa时，系统发生报警。

3）当温度大于75℃或90℃时小于90℃时，压力大于1.2KPa或小于1.5KPa时，系统正常运行。

4.3主界面设计

图10主界面

5系统调试

5.1压力控制

图11压力历史曲线

图12压力实时曲线

图13压力报警

图14压力专家报表

1）查询历史报表

要连续查询历史报表的数据，需要给报表加入按钮控制对象，给按钮赋予相应动作。

其实现步骤与方法：

同时选中所需按钮和历史报表，用工具箱中“打成单元”工具，将按钮和历史报表打成单元；双击按钮出现动画连接对话框，选中“触敏动作/左键动作”，在弹出的脚本编辑器中输入脚本程序，点击“确认”和“返回”按钮。

2）2报表打印

报表打印是对各个参数在一天或几天之内，以一定间隔时间为准，把这些值以一定格式打印出来。

这样既减少了操作人员用笔填写报表，又方便准确。

还可以对报表打印进行定时间打印。

5.2温度调试

图15温度历史曲线

图16温度实时曲线

图17温度报警

图18温度专家报表

6总结

利用力控组态软件所设计的锅炉监控系统，可以很好的对锅炉温度、压力进行监控。

力控组态软件画面制作简单，动画连接方便；利用一些简单的控制语句可以很方便的实现控制组态，而且自带实时数据库是一个高性能、高速度、高吞吐能力、可靠性强、跨网络系统的开放式实时数据库。

总之，组态软件具有实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠的特点。

监控组态软件投入运行后，操作人员可以在它的支持下完成多项任务：

⑴查看生产现场的实时数据及流程画面；

⑵自动打印各种实时/历史生产报表；

⑶自由浏览各个实时/历史趋势画面；

⑷及时得到并处理各种过程报警和系统报警；

⑸在需要时，人为的干预生产过程，修改生产过程参数和状态；

⑹与管理部门的计算机联网，为管理部门提供生产实时数据。

7心得体会

在这次基于力控锅炉供暖控制系统设计中，我熟练掌握了该软件的一些基本功能，如数据库的建立，数据采集的创建，报警的运用等等,能实现简单的控制功能，现场的实时数据的采集和科学的控制策略。

但在设计过程中也遇到了一些问题，经过我们组内商讨得到了解决。

最开始在建立数据库时我们错选了PLC，连接好设备后发现我们的系统出不来数据，经过多次检查才发现应该选宇电。

还有在设计系统过程中，由于我们的不小心，导致两次电脑重启，东西没有备份，使我们不得不重新做，浪费了不少时间，告诫我们在学习生活过程中都应该细心仔细，不然在某个特定场景