【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）內(nèi)蒙古科技大學(xué) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（畢業(yè)論文）題 目：基于PLC的火電廠鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)獨(dú) 創(chuàng) 聲 明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名: 二〇一〇年九月二十日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明本人完全了解濱州學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部內(nèi)容，允許他人依法合理使用。（保密論文在解密后遵守此規(guī)定）作者簽名: 二〇一〇年九月二十日基于PLC的火電廠鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要火電廠鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)過程的必要動力設(shè)備，鍋爐系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行是火電廠的重要任務(wù)。鍋爐存在熱效率低，燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定，排煙溫度高等問題，利用PLC對鍋爐進(jìn)行過程控制是火電廠鍋爐控制領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。本設(shè)計(jì)通過對爐膛溫度、爐膛壓力、汽包液位及過熱器溫度的分析，以PLC為控制器、采用PID算法、運(yùn)用STEP7—Micro/WIN進(jìn)行梯形圖編程，分別設(shè)計(jì)了爐膛溫度串級控制方案、流量比值控制方案，爐壓前饋—反饋控制方案，汽包水位三沖量控制方案和過熱器串級控制方案，實(shí)現(xiàn)了對各個(gè)控制系統(tǒng)的自動控制。最后利用人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了密碼登陸，畫面動態(tài)顯示，數(shù)據(jù)報(bào)表的預(yù)覽、打印、保存、刷新和調(diào)入查詢，曲線的更新，畫面報(bào)警等功能，可達(dá)到鍋爐控制系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行。關(guān)鍵詞：鍋爐；PLC；組態(tài)王The Boiler Control System of Thermal Power Plant Based on PLCAbstractThe boiler of thermal power plant is the necessary power equipment during the industrial production, boiler system security, stability and efficient operation of power plants is an important task. But boiler thermal efficiency is low。 the coal quality is not stable, exhaust temperature is higher, so the boiler process control is an important research field of thermal power plant boiler control using PLC.Through the analysis of the furnace temperature, furnace pressure, drum level and superheater temperature, the design takes PLC as controller, and uses PID algorithm, pletes programming through STEP7 Micro/WIN ladder diagram. the temperature cascade control scheme, the pressure feedforward—feedback control scheme and the ratio control scheme of the furnace are designed , three impulses control scheme of the drum level and cascade control scheme of superheater are designed too, finally each control system can be run automatically . The interactive interface is designed using the King view software, finally using a password to land is achieved, screen can show ceaselessly, data report preview, print, save, refresh and transferred to the query is pleted ,the curve and alarm screen etc can be updated timely. Finally boiler control system can achieve security, stability and efficient operation.Keywords : Boiler ；PLC；Kingview目 錄摘 要 IIAbstract III第一章 緒 論 1 1 1第二章 火電廠鍋爐生產(chǎn)工藝 3 3 4第三章 火電廠鍋爐控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) 7 控制方案的選擇 7 基于PLC的鍋爐控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 7 8 9 9 11 12 14 17 18第五章 控制系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì) 20 20 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 21 22 I/0分配 22 硬件配置及連接圖 23 STEP7概述及S7200程序流程設(shè)計(jì) 24 31第六章 控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì) 33 組態(tài)王軟件概述 33 33 定義外部設(shè)備和變量 33 34 動畫連接 35 組態(tài)畫面顯示 36 初始值設(shè)定 36 實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線顯示 37 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表和實(shí)時(shí)報(bào)表查詢 38 40 40 41總 結(jié) 43參考文獻(xiàn) 44附錄A：組態(tài)王命令語言 46附錄B：PLC控制程序 50附錄C：鍋爐控制系統(tǒng)流程圖 63致 謝 6465第一章 緒 論我國是目前世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國家，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，采用清潔燃料和潔凈燃燒技術(shù)的高效、低污染、節(jié)能工業(yè)鍋爐必將成為鍋爐發(fā)展的大趨勢。15年來，我國鍋爐的年產(chǎn)量一直穩(wěn)定在7~10萬蒸噸之間，可是行業(yè)規(guī)模卻從當(dāng)初的551家企業(yè)發(fā)展到969家，并且增加的企業(yè)大多數(shù)規(guī)模很小，但這些企業(yè)在鍋爐行業(yè)中占到3/4以上，不得不說這是一種畸形發(fā)展。由于鍋爐制造廠家太多，導(dǎo)致產(chǎn)品雷同率太大，沒有形成規(guī)模生產(chǎn)。在千余家鍋爐企業(yè)中具有自行設(shè)計(jì)能力的廠家僅百家左右，許多小型企業(yè)存在很多問題、步履維艱，從而轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉。受各種因素的影響，十年來鍋爐產(chǎn)品出現(xiàn)了一些新的變化，小容量鍋爐的數(shù)量減少了1/2，大容量鍋爐增加了1倍多，且燃煤鍋爐占的比例開始下降。在滿足工藝要求的前提下，為了提高工業(yè)鍋爐熱效率，降低能源消耗，把工人從繁重的勞動中解放出來，促進(jìn)文明生產(chǎn)，鍋爐實(shí)現(xiàn)自動控制是一個(gè)急待解決的問題。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)一臺10T／h的工業(yè)鍋爐，效率如果能提高1％，每年大約就可以省煤200噸，經(jīng)濟(jì)效益是非常明顯的。又如對燃煤鍋爐設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)行自動控制，即在不需人工干預(yù)的情況下，隨時(shí)調(diào)整給水量、送風(fēng)量及引風(fēng)量、燃料量維持水位、蒸汽溫度、蒸汽壓力及爐膛負(fù)壓的恒定，就有希望將鍋爐的熱效率提高5％以上。另外，倘若鍋爐達(dá)到經(jīng)濟(jì)燃燒狀態(tài)，還能夠減少煙氣中的含塵量，減少污染。工業(yè)鍋爐是重要的熱能動力設(shè)備，鍋爐自動控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，對鍋爐實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動控制具有非常重要的意義。目前我國在用燃煤鍋爐的煤炭消耗約占煤炭消耗總量的四分之一。且在用鍋爐大多為使用年限較長的老舊鍋爐，污染重，效率低，節(jié)能潛力巨大。問題主要表現(xiàn)在以幾個(gè)方面熱效率低，能源得不到有效利用。鍋爐老舊，自控水平低，影響燃燒效率。煤質(zhì)不穩(wěn)定，影響鍋爐出力。水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，結(jié)水垢嚴(yán)重，影響效率。缺乏熟練的操作人員。污染物排放控制不好，污染嚴(yán)重。節(jié)能監(jiān)管不到位。在我國除了少數(shù)鍋爐采用了先進(jìn)的控制技術(shù)，大本分鍋爐還停留在使用儀表和繼電器進(jìn)行控制，因此鍋爐控制系統(tǒng)的改造具有良好的市場發(fā)展空間和投資前景，值得廣泛關(guān)注。它不僅能通過自動控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，還能節(jié)煤節(jié)電并使排放更環(huán)保，總之鍋爐的計(jì)算機(jī)自動化控制是鍋爐發(fā)展的大趨勢，也是利國利民的發(fā)展方向。 鍋爐控制系統(tǒng)作為一種重要的熱能動力設(shè)備，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)要求的提高，現(xiàn)在的工廠越來越多地使用自動化程度更高的鍋爐控制系統(tǒng)，而PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、體積小、可靠性高、維護(hù)方便、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)，在鍋爐控制系統(tǒng)中應(yīng)用越來越廣泛。本文主要介紹火電廠中基于PLC的鍋爐控制系統(tǒng)，整個(gè)控制系統(tǒng)控制器采用西門子公司的S7200，上位機(jī)采用研華工業(yè)計(jì)算機(jī)，在組態(tài)王畫面上對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控、保證各個(gè)變量在控制要求內(nèi)，使生產(chǎn)安全、高效運(yùn)行。自上世紀(jì)80年代至90年代中期開始，PLC得到了飛速發(fā)展，在這時(shí)期，PLC在模擬量處理、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)等方面的能力得到了大大提高。PLC漸漸進(jìn)入到過程控制領(lǐng)域，在一定程度上取代了DCS系統(tǒng)在過控領(lǐng)域的統(tǒng)治地位。由于PLC具有通用性強(qiáng)、適應(yīng)面廣、可靠性高、使用方便、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點(diǎn)。PLC在自動控制尤其是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，必將是無法取代的。第二章 火電廠鍋爐生產(chǎn)工藝火電廠包括三大系統(tǒng)，分別是燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)?；痣姀S發(fā)電實(shí)質(zhì)就是能量的轉(zhuǎn)換，燃料的化學(xué)能→蒸汽熱能→機(jī)械能→電能，由鍋爐、汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)三大主機(jī)控制。鍋爐是一種熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備，主要由鍋爐本體和輔助設(shè)備組成，鍋爐的本體包括汽鍋、爐子和安全附件。汽鍋是鍋爐的汽水系統(tǒng)，高溫?zé)煔饨?jīng)過受熱面，將熱量傳遞給汽包內(nèi)的溫度較低的水，水被加熱沸騰、汽化蒸發(fā)。汽水系統(tǒng)由預(yù)熱設(shè)備（省煤器）、汽化設(shè)備（由汽包、水冷壁、聯(lián)箱、下降管和連接管組成）和過熱設(shè)備（過熱器和再熱器）組成。省煤器作用：吸收煙氣熱量、節(jié)約燃料，預(yù)熱給水、減少給水在水冷壁上的吸熱量，提高給水溫度、減小與汽包壁的溫差。下降管作用：將汽包內(nèi)的水通過聯(lián)箱供給水冷壁。過熱器作用：將飽和蒸汽變成能夠滿足工藝要求的過熱蒸汽。爐子是鍋爐的燃燒系統(tǒng)，將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成汽包內(nèi)水分蒸發(fā)的熱能。包括燃燒設(shè)備（爐膛、點(diǎn)火裝置和燃燒器組成）、空氣預(yù)熱器和煙道。燃燒設(shè)備將煤粉和空氣按一定比例混合，保證煤粉穩(wěn)定、迅速著火與充分燃燒。（1）燃燒設(shè)備燃燒器作用：將一次風(fēng)（攜帶煤粉）和二次風(fēng)（助燃）送進(jìn)爐膛，組織具有一定結(jié)構(gòu)的氣流使煤粉穩(wěn)定、迅速著火，使空氣和煤粉合理混合，保證煤粉的完全燃燒。分為旋流燃燒器和直流燃燒器。點(diǎn)火裝置：在鍋爐啟動后點(diǎn)燃煤粉氣流，當(dāng)燃燒劣質(zhì)煤粉或低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，使系統(tǒng)穩(wěn)定燃燒或作為燃燒的輔助設(shè)備。爐膛：煤粉燃燒的燃燒室。（2）風(fēng)煙系統(tǒng)通風(fēng)的任務(wù)：提供鍋爐燃燒需要的空氣并把燃燒產(chǎn)生的煙氣排出，保證正常燃燒。通風(fēng)方式：包括自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)。自然通風(fēng)指利用煙道中的熱煙氣與外界的冷空氣的密度差形成的通風(fēng)力進(jìn)行通風(fēng)。機(jī)械通風(fēng)