【正文】 目 錄1 緒論 1 鍋爐的定義及發(fā)展現(xiàn)狀 1 PLC控制燃油鍋爐的目的和意義 4 PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計內(nèi)容 4 預(yù)期實現(xiàn)的目標(biāo) 42 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 5 燃油鍋爐控制系統(tǒng)基本組成部分 5 燃油鍋爐的工作過程 5 燃油鍋爐工藝控制要求 63 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 8 PLC機(jī)型的選擇及各硬件性能指標(biāo)分析 8 方法1. 按以下條件選擇機(jī)型 8 方法2 9 PLC容量估算 10 燃油鍋爐的控制過程分析 13 燃油鍋爐的運(yùn)行流程圖設(shè)計 13 系統(tǒng)的I/O接口以及硬件接線圖設(shè)計 15 系統(tǒng)供電電源設(shè)計 154 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 17 控制系統(tǒng)各部分控制的梯形圖 17 起動 17 停止 18 異常狀況自動關(guān)火 19 鍋爐水位控制 20 基于PLC的燃油鍋爐控制系統(tǒng)總梯形圖 20 對系統(tǒng)控制總梯形圖的分析 23 系統(tǒng)的示警電路分析 245 燃油鍋爐控制系統(tǒng)程序調(diào)試結(jié)果 25 程序調(diào)試過程 25 程序調(diào)試時序圖 276 總 結(jié) 29附錄 指令表 30參 考 文 獻(xiàn) 34致 謝 351 緒論隨著科技的不斷進(jìn)步，自動化技術(shù)以及電力電子技術(shù)快速提高，國內(nèi)外以繼電器為基礎(chǔ)的自動化儀表工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)也得到發(fā)展，并且廣泛應(yīng)用于實際生產(chǎn)過程。在上個世紀(jì)60年代前期，我國鍋爐的控制系統(tǒng)開始得到迅速發(fā)展。到了60年代的中后期，我國引進(jìn)了國外全自動的燃油鍋爐的控制系統(tǒng)；到了上個世紀(jì)的70年代末，我國逐漸自主研發(fā)了一些工業(yè)鍋爐的自動化儀器，同時，在工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)方面也在逐步推廣應(yīng)用自動化技術(shù)。PLC是采用微電腦技術(shù)制造的通用的自動控制設(shè)備，它具有高可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的高溫，沖擊震動等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過程的自動控制。經(jīng)過長時間的發(fā)展和完善，PLC主要具有邏輯運(yùn)行功能，可以代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制、具有定時控制的功能、記數(shù)控制功能、步進(jìn)控制功能，A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，數(shù)據(jù)處理功能，通信，聯(lián)網(wǎng)功能，并配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。這些功能造就了PLC的旺盛生命力。到現(xiàn)在已出現(xiàn)越來越多的新PLC產(chǎn)品：如三菱FX2N系列PLC、三菱FX2NC系列PLC、三菱FX1N系列PLC、松下FP2松下電工可編程控制器(PLC)、三菱A/Q系列PLC、橫河FAMA系列PLC 等一系列新產(chǎn)品最初的工廠自動化控制主要是以繼電器回路控制占主導(dǎo)地位，這種控制具有體積大，耗電多，壽命短，可靠性差以及運(yùn)行速度慢等缺點(diǎn)，而可編程序控制器具有體積小，可靠性高，耗電少等優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計中可簡化設(shè)計結(jié)構(gòu)，降低成本，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和監(jiān)控。由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口以及國產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、報警、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制，具有效率高、節(jié)約能源、高可靠性的安全系統(tǒng)，符合環(huán)保要求，完善的智能控制等優(yōu)點(diǎn)。 鍋爐的定義及發(fā)展現(xiàn)狀 鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場所。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過蒸汽動力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡稱為鍋爐，是蒸汽動力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。即使是小型鍋爐，一旦發(fā)生爆炸，后果也十分嚴(yán)重。因此，對鍋爐的材料選用、設(shè)計計算、制造和檢驗等都制訂有嚴(yán)格的法規(guī)。18世紀(jì)上半葉，英國煤礦使用的蒸汽機(jī)，包括瓦特的初期蒸汽機(jī)在內(nèi)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。18世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。19世紀(jì)。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。隨著鍋爐越做越大，為了增加受熱面積，在鍋殼中加裝火筒，在火筒前端燒火，煙氣從火筒后面出來，通過磚砌的煙道排向煙囪并對鍋殼的外部加熱，稱為火筒鍋爐。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。1830年左右，在掌握了優(yōu)質(zhì)鋼管的生產(chǎn)和脹管技術(shù)之后出現(xiàn)了火管鍋爐。一些火管裝在鍋殼中，構(gòu)成鍋爐的主要受熱面，火(煙氣)在管內(nèi)流過。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。19世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。鍋爐的受熱面積和蒸汽壓力的增加不再受到鍋殼直徑的限制，有利于提高鍋爐蒸發(fā)量和蒸汽壓力。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。初期的水管鍋爐只用直水管，直水管鍋爐的壓力和容量都受到限制。二十世紀(jì)初期，汽輪機(jī)開始發(fā)展，它要求配以容量和蒸汽參數(shù)較高的鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著制造工藝和水處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。開始是采用多鍋筒式。隨著水冷壁、過熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。以前的火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐都屬于自然循環(huán)鍋爐，水汽在上升、下降管路中因受熱情況不同，造成密度差而產(chǎn)生自然流動。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時，從30年代開始應(yīng)用直流鍋爐，40年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。第二次世界大戰(zhàn)以后，這兩種型式的鍋爐得到較快發(fā)展，因為當(dāng)時發(fā)電機(jī)組要求高溫高壓和大容量。發(fā)展這兩種鍋爐的目的是縮小或不用鍋筒，可以采用小直徑管子作受熱面，可以比較自由地布置受熱面。隨著自動控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。在超臨界壓力時，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐，70年代最大的單臺容量是27兆帕壓力配1300兆瓦發(fā)電機(jī)組。后來又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。在鍋爐的發(fā)展過程中，燃料種類對爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。因此，不但要求發(fā)展各種爐型來適應(yīng)不同燃料的燃燒特點(diǎn)，而且還要提高燃燒效率以節(jié)約能源。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物(硫氧化物和氮氧化物)早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。直水管鍋爐出現(xiàn)后開始采用機(jī)械化爐排，其中鏈條爐排得到了廣泛的應(yīng)用。爐排下送風(fēng)從不分段的“統(tǒng)倉風(fēng)”發(fā)展成分段送風(fēng)。早期爐膛低矮，燃燒效率低。后來人們認(rèn)識到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。早年制造的煤粉爐采用了U形火焰。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉(zhuǎn)彎上升。后來又出現(xiàn)了前墻布置的旋流式燃燒器，火焰在爐膛中形成Ｌ形火炬。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加，可以布置在兩側(cè)墻，也可以布置在前后墻。1930年左右出現(xiàn)了布置在爐膛四角且大多成切圓燃燒方式的直流燃燒器。第二次世界大戰(zhàn)后，石油價廉，許多國家開始廣泛采用燃油鍋爐。燃油鍋爐的自動化程度容易提高。70年代石油提價后，許多國家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。這時電站鍋爐的容量也越來越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)。在燃煤(特別是燃褐煤)的電站鍋爐中采用分級燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒，或把燃燒器分散開來抑制爐溫，不但可抑制氮氧化物生成，還能減少結(jié)渣。沸騰燃燒方式屬于一種低溫燃燒，除可燃用灰分十分高的固體燃料外，還可在沸騰床中摻入石灰石用以脫硫。 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動力設(shè)備。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，目前我國有各類工業(yè)鍋爐約25萬。每年耗煤量占全國產(chǎn)量的1/3，同時還消耗大量的石油和天然氣。工業(yè)鍋爐是生產(chǎn)過程中重要的動力設(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)過程的穩(wěn)定性。現(xiàn)代燃油燃燒機(jī)多為自動控制的燃燒機(jī)，一般采用工業(yè)程序控制器、火焰檢測器以及溫度傳感器等組成自動控制系統(tǒng)。燃油鍋爐隨著城市的發(fā)展而越來越多地被應(yīng)用。以前使用燃煤鍋爐由于其在燃燒時產(chǎn)生大量的CO2和粉塵污染環(huán)境而逐漸被淘汰，相對應(yīng)的用燃油鍋爐來代替燃煤鍋爐已被廣泛用于酒店、大型商場等建筑。由PLC組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對鍋爐實行全自動控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。 PLC控制燃油鍋爐的設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計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PLC的選型、檢測元件選型、低壓電器選型、電源設(shè)計完成燃油鍋爐的硬件設(shè)計部分。通過仿真軟件的模擬和調(diào)試完成燃油鍋爐的軟件設(shè)計。 預(yù)期實現(xiàn)的目標(biāo)實現(xiàn)燃油鍋爐的自動控制，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的控制很容易實現(xiàn)工業(yè)化。我國目前運(yùn)行的很多鍋爐控制系統(tǒng)自動化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于國家標(biāo)準(zhǔn)，因此實現(xiàn)燃油鍋爐的自動控制對能源消耗來說很重要。2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 燃油鍋爐控制系統(tǒng)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，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，同時儲存水和水垢