【正文】 摘 要隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高和鍋爐工藝水平的日益完善，工業(yè)鍋爐自動(dòng)化控制從簡單地DDZⅢ系統(tǒng)儀表、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到目前所采用的觸摸屏+PLC顯示控制系統(tǒng)。對于日常生活中供熱供水的燃煤鍋爐房，普遍采用PLC（可編程控制器）來控制鍋爐運(yùn)行所需的各種動(dòng)力設(shè)備。本文采用先進(jìn)的PLC控制技術(shù)，針對民用鍋爐房中燃煤鍋爐的引風(fēng)機(jī)、一次風(fēng)機(jī)、二次風(fēng)機(jī)、給水泵電機(jī)、補(bǔ)水泵電機(jī)、給煤電機(jī)、爐排電機(jī)等動(dòng)力設(shè)備設(shè)計(jì)出一套合理而實(shí)用的控制方案，能夠?qū)崿F(xiàn)各種電機(jī)的順序啟停以及動(dòng)力設(shè)備的故障報(bào)警和保護(hù)功能，最大限度的降低鍋爐房的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)本文還對對鍋爐房的供配電照明工程進(jìn)行了詳盡的規(guī)劃設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)還采用三菱PLC仿真軟件對動(dòng)力部分的控制方案進(jìn)行模擬，有效地提高了控制程序的可靠性和完整性。關(guān)鍵詞：鍋爐動(dòng)力控制，PLC，供配電照明ABSTRACTWith the improvement in the level of industrial automation and the level of the boiler process improvement, industrial automation and the control of the boiler simply from DDZⅢ system instrumentation, puter control system developed to touch screen + PLC Control System currently. As daily water supply for coalfired heating boiler room, PLC (programmable logic controller) is monly used to control a variety of power equipment required in boiler running.In this paper, advanced PLC control technology is used in control of the suction fan, a fan and second fan, the pump motor, pump motor up to the coal machine of coalfired boiler in the boiler room, the design of electric power equipment such as a set of reasonable control and practical proposals that can achieve the order of start and stop all kinds of electrical power equipment, as well as fault alarm and protection functions, the reduction in the boiler room of the security risks and economic losses at the least。 At the same time, this article is also about a boiler room for lighting distribution project planning and designing. The simulation designing of power control part is realized by the simulation software of Mitsubishi PLC .it could improve the reliability and integrity of control procedure.KEY WORDS: power control of boilers,PLC,power distribution and lighting目 錄摘 要 1ABSTRACT 2目 錄 3第一章 鍋爐控制的概念和發(fā)展前景 6 6 6 8 PLC的基本概念 8 PLC控制的優(yōu)勢 9第二章 鍋爐動(dòng)力設(shè)計(jì)的內(nèi)容和原始資料說明 10 SHL型鍋爐的結(jié)構(gòu)分析 10 10 10 一、二次風(fēng)機(jī) 12 給、補(bǔ)水泵 14 爐排鏈條和給煤機(jī) 15 17 汽包 17 汽包水位 17 汽包水位上下限 19 蒸汽壓力保護(hù) 19第三章 鍋爐的分類結(jié)構(gòu)及鍋爐工作的工藝過程 21 21 22 爐膛 22 鍋筒 22 23 24 鍋爐空氣預(yù)熱器 25 水冷壁 26 27 燃料的燃燒過程 28 煙氣向工質(zhì)（水、汽、導(dǎo)熱油等）的傳熱過程 28 水的汽化過程 29 爐內(nèi)過程 29 鍋內(nèi)過程 30第四章 鍋爐動(dòng)力控制部分系統(tǒng)方案的選定 32 32 32 鍋爐點(diǎn)火時(shí)動(dòng)力部分的運(yùn)行控制 32 鍋爐停爐時(shí)的動(dòng)力部分的停止控制 33 各電機(jī)啟動(dòng)控制 33 給水泵工作過程分析 34 補(bǔ)水泵工作過程分析 34 汽包水位極限報(bào)警 35 爐膛蒸汽過壓報(bào)警 35 36 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng) 36 鍋爐燃燒過程控制系統(tǒng) 37 過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng) 37 除氧器控制系統(tǒng) 38 38 鍋爐控制方案 38 鍋爐動(dòng)力控制方案 39第五章 鍋爐動(dòng)力控制主電路原理圖的設(shè)計(jì)分析 40 40 41 降壓啟動(dòng)方式 42 斷路器在主電路的作用 42 接觸器在主電路中的作用 43 熱繼電器在主電路中的作用 44 主電路中PE線的作用 44第六章 三菱FX2N系列PLC硬件設(shè)計(jì)思路 46 46 47 48 輸入輸出繼電器 48 輔助繼電器 48 定時(shí)器 49 計(jì)數(shù)器 49 50 PLC的選擇 50 PLC的原理接線設(shè)計(jì)思路 52 55第七章 三菱FX2N系列PLC梯形圖的設(shè)計(jì) 57 57 58 引風(fēng)機(jī)控制梯形圖 58 一次風(fēng)機(jī)控制梯形圖 60 煤電機(jī)、爐排電機(jī)、二次風(fēng)機(jī)控制梯形圖 61 給水泵及各種故障報(bào)警控制梯形圖 63 補(bǔ)水泵控制梯形圖 67第八章 鍋爐房供配電及照明系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 71 71 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 71 供電系統(tǒng)高低壓方案簡述 71 73 負(fù)荷量統(tǒng)計(jì) 73 動(dòng)力配電原則及方案實(shí)施 74 動(dòng)力導(dǎo)線的選擇 74 動(dòng)力配電箱的選擇 75 76 76 鍋爐房照明設(shè)計(jì)說明 77 燈具選型 77 照明配電箱和導(dǎo)線的選擇 78第九章 鍋爐動(dòng)力控制的元件選型及控制柜的設(shè)計(jì) 79 79 電氣控制柜的選擇 79 面板布置設(shè)計(jì)考量 80 指示燈和按鈕的選擇 80 81 內(nèi)部布置方案 81 低壓斷路器的選擇 83 接觸器選擇 84 熱繼電器選擇 85 PLC的安裝方式 86 端子排的選擇 87 88 89結(jié)束語 91致謝 92參考文獻(xiàn) 93附錄 94附表一 元件明細(xì)一覽表 94附表二 梯形圖指令表 95附圖 程序梯形圖 98第一章 鍋爐控制的概念和發(fā)展前景工業(yè)鍋爐自動(dòng)化是工業(yè)鍋爐進(jìn)步的重要標(biāo)志，目前我國工業(yè)鍋爐的薄弱環(huán)節(jié)是自動(dòng)化水平低,缺少必要的檢測儀表，司爐工憑借經(jīng)驗(yàn)觀察，影響工作安全，實(shí)際運(yùn)行效率較低。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國工業(yè)鍋爐超過40萬臺，由于熱效率低，而消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤近2000多萬噸。工業(yè)鍋爐的控制要強(qiáng)調(diào)可靠性和實(shí)用性，首位是鍋爐控制系統(tǒng)的可靠性。本課題針對燃煤鍋爐動(dòng)力部分的控制設(shè)計(jì)，要想提高其可靠性，就應(yīng)該考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制柜元件的優(yōu)選，以及控制理論算法和抗干擾的設(shè)計(jì)。工業(yè)鍋爐自動(dòng)化控制從簡單地DDZⅢ系統(tǒng)儀表、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展到目前所采用的觸摸屏+PLC顯示控制系統(tǒng)。觸摸屏（人機(jī)畫面菜單操作系統(tǒng)）+PLC顯示控制技術(shù)是近幾年流行于工業(yè)控制中的一種新技術(shù)。 工業(yè)鍋爐自動(dòng)控制水平的高低，直接通過鍋爐運(yùn)行的熱效率高低來反映，保持了控制鍋爐運(yùn)行的統(tǒng)一性，克服了人為因素的差別給鍋爐運(yùn)行帶來的影響。在工業(yè)控制中，PLC主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算和控制輸出。PLC可以直接接收標(biāo)準(zhǔn)的過程量，如4～20mA電流、1～5V電壓、熱電偶、熱電阻等模擬信號，還可以接收開關(guān)接點(diǎn)等數(shù)字信號。而又工業(yè)PC機(jī)組成的系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)以上的功能接口，則需要內(nèi)部插件和外部信號轉(zhuǎn)換卡，這樣就會使系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)增多，可靠性降低。目前，人們對環(huán)境保護(hù)的意識越來越高，改變供暖的燃料品種，燃燒清潔燃料，是降低空氣污染的有效措施。近幾年來，我國城市燃?xì)饨Y(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化，陜北天然氣已經(jīng)進(jìn)入京津，渤海天然氣已經(jīng)上岸，尤其西氣東輸工程的實(shí)施，更為燃?xì)忮仩t的應(yīng)用起到了推動(dòng)作用。 現(xiàn)在，一般燃?xì)忮仩t的設(shè)計(jì)效率均能達(dá)到90%左右，但在實(shí)際運(yùn)行中，由于外界環(huán)境溫度不斷變化，需要的供熱量也因而變化，如果不調(diào)整燃?xì)饬浚鶗斐晒?熱量不足或過量，造成能源浪費(fèi)。在這樣一種背景下，有必要對燃?xì)忮仩t的燃?xì)夤?yīng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，提高能源利用率。目前，世界各國都存在能源短缺的問題，我國 能源問題更為突出，因此，如何使鍋爐高效、安全運(yùn)行是鍋爐控制系統(tǒng)的重點(diǎn)?，F(xiàn)在比較流行的工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)采用的是DCS系統(tǒng)，這種控制方式的集成度高，控制精度極高，而且易于操作人員的實(shí)時(shí)操作與監(jiān)控，人機(jī)界面也便于維護(hù)且能及時(shí)處理故障。鍋爐微機(jī)控制，是近年來開發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)，它是微型計(jì)算機(jī)軟件、硬件、自動(dòng)控制、鍋爐節(jié)能等幾項(xiàng)技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，目前大多數(shù)工業(yè)鍋爐仍處于能耗高、浪 費(fèi)大、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。提高熱效率，降低耗煤量，降低耗電量，用微機(jī)進(jìn)行控制是一件具有深遠(yuǎn)意義的工作。 工業(yè)鍋爐采用微機(jī)控制和原有的儀表控制方式相比具有以下明顯優(yōu)勢： 1. 直觀而集中的顯示鍋爐各運(yùn)行參數(shù)。能快速計(jì)算出機(jī)組在正常運(yùn)行和啟停過程中的有用數(shù)據(jù)，能在顯示器上同時(shí)顯示鍋爐運(yùn)行的水位、壓力、爐膛負(fù)壓、煙氣含量、 測點(diǎn)溫度、燃煤量等數(shù)十個(gè)運(yùn)行參量的瞬時(shí)值、累計(jì)值及給定值，并能按需要在鍋爐的結(jié)構(gòu)示意畫面的相應(yīng)位置上顯示出參數(shù)值。給人直觀形象，減少觀察的疲勞和失誤；2． 可以按需要隨時(shí)打印或定時(shí)打印，能對運(yùn)行狀況進(jìn)行準(zhǔn)確地記錄，便于事故追查和分析，防止事故的瞞報(bào)漏報(bào)現(xiàn)象； 3． 在運(yùn)行中可以隨時(shí)方便的修改各種運(yùn)行參數(shù)的控制值，并修改系統(tǒng)的控制參數(shù)；4． 減少了顯示儀表，還可利用軟件來代替許多復(fù)雜的儀表單元，（例如加法器、微分器、濾波器、限幅報(bào)警器等），從而減少了投資也減少了故障率； 5． 提高鍋爐的熱效率。從已在運(yùn)行的鍋爐來看，采用計(jì)算機(jī)控制后熱效率可比以前提高510%，據(jù)用戶統(tǒng)計(jì)，一臺20T的鍋爐，全年平均負(fù)荷70%，以平均熱 效率提高5%計(jì)，全年節(jié)煤800噸，按每噸煤380元計(jì)算每年節(jié)約304000元；燃油鍋爐的節(jié)約費(fèi)用更為可觀； 6． 鍋爐系統(tǒng)中包含鼓風(fēng)機(jī)，引風(fēng)機(jī)，給水泵，等大功率電動(dòng)機(jī)，由于鍋爐本身特性和選型的因素，這些風(fēng)機(jī)大部分時(shí)間里是不會滿負(fù)荷輸出的，原有方式采用閥門和擋板控制流量，浪費(fèi)非常嚴(yán)重。通過對風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行變頻控制可以平均節(jié)電達(dá)到30%40%； 7． 鍋爐是一個(gè)多輸入多數(shù)出、非線性動(dòng)態(tài)對象，諸多調(diào)解量和被調(diào)量間存在著耦合通道。例如當(dāng)鍋爐的負(fù)荷變化時(shí)，所有的被調(diào)量都會發(fā)生變化。故而理想控制應(yīng)該采用多變量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)比較方便； 8． 鍋爐微機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)擴(kuò)展后可構(gòu)成分級控制系統(tǒng)，可與工廠內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)。這是企業(yè)現(xiàn)代化管理不可缺少的； 9． 作為鍋爐控制裝置，其主要任務(wù)是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。在采用計(jì)算機(jī)控制的鍋爐控制系統(tǒng)中，有十分周到的安全機(jī)制，可以設(shè)置多點(diǎn)聲光報(bào)警，和自動(dòng)連鎖停爐。杜絕由于人為疏忽造成的重大事故。 綜合以上所述種種優(yōu)點(diǎn)可以預(yù)見采用計(jì)算機(jī)控制鍋爐系統(tǒng)是行業(yè)的大勢所趨。本設(shè)計(jì)采用PLC控制SHL燃煤鍋爐的動(dòng)力部分，PLC在中小型生活鍋爐中的應(yīng)用極為廣泛，且設(shè)計(jì)程序相對簡單。 PLC的基本概念可編程控制器簡稱PLC，它是一種新型的工業(yè)控制裝置，它把計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)融為一體，具有靈活可靠、功能強(qiáng)、使用方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，一二廣泛的應(yīng)用于多種工業(yè)控制場合，并且得到了迅速的發(fā)展。PLC是由美國數(shù)字設(shè)備公司與60年代末期首先開發(fā)出來的，并首先在美國通用汽車公司的技術(shù)改造中得到應(yīng)用。當(dāng)時(shí)的PLC主要用來實(shí)現(xiàn)多種邏輯量的控制問題，即取代傳統(tǒng)的繼電器硬接線方式控制系統(tǒng)，因此又成為可編程邏輯控制器，也就是PLC。這一時(shí)期的PLC盡管只能實(shí)現(xiàn)邏輯處理、技術(shù)、定時(shí)等比較簡單的功能，但它的體積比繼電器控制屏大大減小，所形成的控制系統(tǒng)和線路也比繼電器系統(tǒng)簡單的多，特別是軟件編程取代了大量復(fù)雜的線路連接，使得更改控制功能非常容易。一次，這種控制技術(shù)很快被工業(yè)領(lǐng)域所采納，并被大量應(yīng)用于各種需要進(jìn)行電氣控制的場合中。近年來，PLC的功能和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，在某方面已超出了上述定義范圍。新一代PLC有著更為快速的運(yùn)算速度，更加強(qiáng)大的通訊聯(lián)網(wǎng)能力，更加完善的I/O配置接口技術(shù)。由于采用了冗余結(jié)構(gòu)等容錯(cuò)技術(shù)，使其可靠性大大提高；在編程語言中除了采用梯形圖語言外，還能使用Graphcet,C語言及Basic等計(jì)算機(jī)語言，有些新型的PLC與計(jì)算機(jī)制成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，稱為集成可編程控制器，還有的PLC產(chǎn)品采用模糊邏輯語言，以適應(yīng)像電梯，空調(diào)機(jī)組等邏輯性條件不是很明確的設(shè)備控制。總之，PLC在電氣自動(dòng)化控制中起著越來越重要的作用。它同CAD/CAM,機(jī)器人技術(shù)一起，被認(rèn)為是今后工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的三大支柱。 PLC控制的優(yōu)勢（1）功能齊全現(xiàn)代可編程控制