【正文】 實(shí) 習(xí) 報(bào) 告 題 目： 基于 PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 院系名稱(chēng) ： 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) ： 指導(dǎo)教師 ： 職 稱(chēng) ： 教 授 二○一二年八月二十四日 實(shí) 習(xí) 任 務(wù) 書(shū) 組內(nèi)學(xué)生姓名 王鵬、歷麗、趙冰冰、李佳欣、孫會(huì)鴻 人數(shù) 5 人 系部名稱(chēng) 電氣與信息工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí)、學(xué)號(hào) 電氣 091 20211501 指導(dǎo)教師姓名 徐鹿眉、王希鳳 職稱(chēng) 教授 從事專(zhuān)業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 題目名稱(chēng) 基于 PLC 的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、工程實(shí)踐的目的、意義 通過(guò)對(duì)燃油鍋爐 PLC 控制的程序設(shè)計(jì)，使我懂得了鍋爐一直在發(fā)展，隨著對(duì)控制精度和對(duì)環(huán)境的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的繼電器控制不能滿(mǎn)足要求，燃煤鍋爐也漸漸不再適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需要。燃油鍋爐替代燃煤鍋爐是發(fā)展的結(jié)果。 本次工程實(shí)踐，收獲很多，既完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，又學(xué)的了很多新知識(shí)。當(dāng)然，個(gè)人的設(shè)計(jì)或多或少總存在一些不足和缺陷，只有在不斷學(xué)習(xí)使用和在別人的幫助指點(diǎn)下， 才能不斷改進(jìn)缺陷和不足。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中反映出個(gè)人知識(shí)的不足，需要學(xué)習(xí)更多的知識(shí)以彌補(bǔ) 不足。 二、工程實(shí)踐的主要內(nèi)容、技術(shù)要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)要求、工作量要求等） 用 PLC 控制燃油鍋爐的自動(dòng)控制，保證其安全、可靠、穩(wěn)定地按著預(yù)期的設(shè)計(jì)方案工作。 基于 PLC 的燃油鍋爐控制系統(tǒng)技術(shù)要求如下： (1) 按下起動(dòng)按鈕，燃油首先通過(guò)燃油預(yù)熱器預(yù)熱， 1min 后，接通點(diǎn)火變壓器，打開(kāi)瓦斯閥門(mén)，同時(shí)由鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，持續(xù) 3S 后，噴油泵噴油，持續(xù) 3S 后，點(diǎn)火變壓器和瓦斯閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉。 (2) 按 下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)繼續(xù)送風(fēng)持續(xù) 15S 后送風(fēng)停止。 (3) 鍋爐燃燒過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)（即蒸汽壓力超過(guò)允許值或水位通過(guò)上限或低于下限L 能自動(dòng)關(guān) K；異常情況消失后，又能自動(dòng)接起燃燒程序重新點(diǎn)火燃燒。 (4) 鍋爐水位控制，鍋爐工作起動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開(kāi)，排水閥關(guān)閉，當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥打開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉。 (5) 當(dāng)水溫低于 90 度時(shí)，噴油電機(jī)以較大轉(zhuǎn)速運(yùn)行；當(dāng)水溫高于 90 度時(shí)， 輸出，噴油電機(jī)減速運(yùn)行；當(dāng)油溫高于設(shè)定值 25 度時(shí)，噴油機(jī)才能?chē)娪?。 三、工程實(shí)踐完成后應(yīng)提交的成果 由 PLC 組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)。對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 設(shè)計(jì) PLC 控制軟件，成功地實(shí)現(xiàn)對(duì)燃油鍋爐控制系統(tǒng)的仿真。 四、工程實(shí)踐的工作 進(jìn)度安排 （ 1）調(diào)研、方案論證（ 2 天） （ 2） 設(shè)計(jì)電路原理圖（ 2 天） （ 3） 編寫(xiě)程序 （ 2 天） （ 4） 系統(tǒng) 程序 調(diào)試 （ 2 天） （ 5） 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告 （ 1 天） （ 6） 答辯 （ 1 天） 五、主要參考資料 [1] 沈雅琴 .半導(dǎo)體熱敏電阻測(cè)溫傳感器分析 [J].上海航天 ,1997 年 02 期 . [2] 殷紅彩，葛立峰 .一種多輸出直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) [J].傳感器世界， 2021， 12(9)， 2226. [3] 孫強(qiáng) ,曹躍龍 ,薛延學(xué) ,高立芳 .新型燃油鍋爐微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) [J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào) ,1998年 04 期 . [4] 李元章 .微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在鍋爐供熱工作中的應(yīng)用 [J].節(jié)能 ,2021 年 08 期 . [5] 楊靖，雷聲勇 . 基于 PID 算法的 S7200 PLC 鍋爐水溫控制系統(tǒng) [J].機(jī)床電器， 2021 年06 期 . [6] 王永華，《現(xiàn)代電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù)》， 北京，北京航空航天出版社 ,2021 年 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院 目 錄 第 1 章 引 言 ??????????????????????????? 1 PLC 控制燃油鍋爐的目的和意義 ??????????????????? 1 PLC 控制燃油鍋爐的設(shè)計(jì)內(nèi)容 ???????????????????? 1 預(yù)期 實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) ???????????????????????? ?? 1 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ????????????????????? ? 2 燃油鍋爐的基本組成部分 ?????????????????????? 2 燃油鍋爐的工作過(guò)程 ???????????????????????? 2 燃油鍋爐 系統(tǒng)控制要求 ??????????????????????? 2 燃油鍋爐控制系統(tǒng) ???????????????????????? ? 3 燃燒過(guò)程控制 ???????????????????????? 3 水位高低控制 ???????????????????????? 4 燃油鍋爐 系統(tǒng)工藝流程 ??????????????????????? 4 確定燃油鍋爐的設(shè)計(jì)方案 ???????????????????? ?? 4 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) ??????????????????????? 6 PLC 總述 ????????????????????????????? 6 PLC 工作原理 ???????????????????????? 6 PLC 系統(tǒng)選型 ???????????????????????? 6 I/O 地址分配 ???????????????????????? ? 8 PLC 主機(jī)圖 ???????????????????????? ? 9 擴(kuò)展模塊選型 ???????????????????????? 9 電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制選型 ??????????????????????? 11 電機(jī)及噴油泵的選型 ???????????????????? ? 11 變頻器選型 ....................................................................................................11 電機(jī)主線(xiàn)路 ???????????????????????? ? 11 檢測(cè)元件選型 ?????????????????????????? 12 低壓電器選型 ?????????????????????????? 12 繼電器選型 ? ??????????????????????? ? 13 斷路器選型 ???????????????????????? ? 13 熔斷器選型 ???????????????????????? ? 13 黑龍江工程學(xué)院 系統(tǒng) 電源設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 13 第 4 章 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ?????????????????????? 15 控制程序流程圖 ???????????????????????? ? 15 控制程序設(shè)計(jì) ?????????????????????????? 16 顯示操作界面設(shè)計(jì) ???????????????????????? 17 程序調(diào)試 ?????????????????????????? ?? 17 結(jié)束語(yǔ) ?????????????????????????????? ?? 19 實(shí)習(xí)體會(huì) ?????????????????????????????? ? 20 參 考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? ? 21 附錄 ????????????????????????????????? 22 黑龍江工程學(xué)院 1 第 1 章 引 言 PLC 控制燃油鍋爐的目的和意義 鍋爐是一次性能源煤炭 、 石油 、 天然氣轉(zhuǎn)換成二次能源蒸汽量的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)有各類(lèi) 工業(yè)鍋爐約 25 萬(wàn)。每年耗煤量占全國(guó)產(chǎn)量的 1/3，同時(shí)還消耗大量的石油和天然氣。工業(yè)鍋爐是生產(chǎn)過(guò)程中重要的動(dòng)力設(shè)備。在石油化工領(lǐng)域，它的主要作用是向生產(chǎn)裝置提供所需的合格蒸汽，其控制質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到鍋爐自身運(yùn)行的效果，而且還將直接影響到相關(guān)裝置生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性?，F(xiàn)代燃油燃燒機(jī)多為自動(dòng)控制的燃燒機(jī)，一般采用工業(yè)程序控制器、火焰檢測(cè)器以及溫度傳感器等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。 燃油鍋爐 隨著城市的發(fā)展而越來(lái)越多地被應(yīng)用。以前使用燃煤鍋爐由于其在燃燒時(shí)產(chǎn)生大量的 CO2 和粉塵污染環(huán)境而逐漸被淘汰，相對(duì)應(yīng)的用燃油鍋爐來(lái)代替燃 煤鍋爐已被廣泛用于酒店、大型商場(chǎng)等建筑。由 PLC 組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 PLC 控制燃油鍋爐的設(shè)計(jì)內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用可編程序控制器 PLC 控制 燃油鍋爐 的穩(wěn)定可靠運(yùn)行 。 通過(guò) PLC 的 選型 和 擴(kuò)展電機(jī)及驅(qū)動(dòng)控制、檢測(cè)元件選型、低壓電器選型、電源設(shè)計(jì)完成燃油鍋爐的硬件設(shè)計(jì)部分。通過(guò)組態(tài)軟件以及仿真軟件的模擬和調(diào)試完成燃油鍋爐的軟件設(shè)計(jì)。 預(yù)期 實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)燃油鍋爐的自動(dòng)控制 ，不但能很好的控制鍋爐的水位和蒸汽壓力等參數(shù)，還能很方便的加水和排水，基于 PLC 的控制很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。我國(guó)目前運(yùn)行的很多鍋爐控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此實(shí)現(xiàn)燃油鍋爐的自動(dòng)控制對(duì)能源消耗來(lái)說(shuō)很重要。 黑龍江工程學(xué)院 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 燃油鍋爐 的 基本組成部分 燃油鍋爐主要組成部分： 燃油預(yù)熱器：鍋爐啟動(dòng)前， 將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當(dāng)溫度以達(dá)到良好 霧 化 ，保證鍋爐的正常燃燒。 汽包：由上下鍋筒和三簇沸水管組成，水在管內(nèi)受管外煙氣加熱，在管簇內(nèi)發(fā)生自然的循環(huán)流動(dòng)，并逐漸 汽化，產(chǎn)生的飽和蒸汽聚集在上鍋筒里邊。下鍋筒作為連接沸水管之用，同時(shí)儲(chǔ)存水和水垢。 爐膛：是使燃料充分燃燒并放出熱能的設(shè)備，由供油系統(tǒng)和油槍組成。 引風(fēng)設(shè)備：包括引風(fēng)機(jī)，煙囪，煙道幾部分，用它將鍋爐中的煙氣連續(xù)排除。 送風(fēng)設(shè)備：由鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)道組成，用它來(lái)供應(yīng)燃料燃燒所需要的空氣。 燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。 燃油鍋爐的工作過(guò)程 鍋爐工作時(shí)燃料在爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒，將其化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，高溫的燃燒產(chǎn)物 —煙氣通過(guò)汽包受熱面將熱能傳遞給汽包內(nèi)溫度較低的水，水被加熱進(jìn)而沸騰汽化，生成蒸汽。 燃料在燃燒時(shí)，油由油泵從儲(chǔ)油罐中抽出，經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油電磁閥經(jīng)噴油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，噴油電磁閥噴油，點(diǎn)火變壓器接通（子火燃燒），瓦斯閥打開(kāi)（母火燃燒），將燃油點(diǎn)燃。點(diǎn)火完畢后，關(guān)閉點(diǎn)火，繼續(xù)送風(fēng)、噴油，使燃燒持續(xù)。 燃油鍋爐 系統(tǒng)控制要求 由 PLC 組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 1. 燃油鍋爐控制要求 (1) 按下起動(dòng)按鈕，燃油首先通過(guò)燃油預(yù)熱器預(yù)熱， 1min 后，接通點(diǎn)火變壓器，打開(kāi)瓦斯閥門(mén)，同時(shí)由鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，持續(xù) 3S 后，噴油泵噴油，持續(xù) 3S 后，點(diǎn)火變壓器和瓦斯閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉。 黑龍江工程學(xué)院 3 (2) 按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)繼續(xù)送風(fēng)持續(xù) 15S 后送風(fēng)停止。 (3) 鍋爐燃燒過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)（即 蒸汽 壓力超過(guò)允許值或水位通過(guò)上限或低于下限 L 能自動(dòng)關(guān) K；異常情況消失后，又能自動(dòng)接起燃燒程序重新點(diǎn)火燃燒。 (4) 鍋爐水位控制，鍋爐工作起動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開(kāi) ，排水閥關(guān)閉，當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥打開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉。 2. 燃油鍋爐的系統(tǒng)示意圖 如圖 所示。 圖 燃油鍋爐系統(tǒng)示意圖 燃油鍋爐控制系統(tǒng) 優(yōu)良的燃油鍋爐控制系統(tǒng)對(duì)燃油鍋爐的應(yīng)用有著極為重要的意義。燃油鍋爐的控制系統(tǒng)主要包括燃燒器控制、鍋爐水位控制等。 燃燒過(guò)程控制 燃燒裝置包括：鼓風(fēng)機(jī)、油泵、引風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火裝置、噴油電磁閥等。 在燃燒啟動(dòng)前，燃油首先通過(guò)燃油預(yù)熱器預(yù)熱后，接通點(diǎn)火變壓器， 點(diǎn)火變壓器投入工作，當(dāng)點(diǎn)火變壓器打開(kāi)后，可燃油霧立即被高壓電火花點(diǎn) 燃產(chǎn)生點(diǎn)火火焰。 打開(kāi)瓦斯閥門(mén)，同時(shí)由鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，一段時(shí)間后，噴油泵噴油，持續(xù)一段時(shí)間后，點(diǎn)火變壓器和瓦斯閥門(mén)同時(shí)關(guān)閉。按下停止按鈕，燃油預(yù)熱器關(guān)閉，噴油泵關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)繼續(xù)送風(fēng)一段時(shí)間后送風(fēng)停止。 黑龍江工程學(xué)院 4 水位高低控制 鍋爐水位的高低