【正文】 常則一直進行 PID 調節(jié)，否則停止。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 26 N初 始 化測 初 始 爐 溫 、 汽 包 水 位 、 爐 壓和 過 熱 蒸 汽 溫 度 送 P C 機 處 理鼓 風 機 調 節(jié)給 煤進 水汽 包 液 位 是 否 到達 要 求 范 圍 內 ？空 燃 比 = 3 ？比 值 控 制 器YNY引 風 機 調 節(jié)爐 壓 是 否 在 允 許范 圍 內 ？YN啟 動 P I D ， 燃 燒開 始YN通 信 測 試 P C機 是 否 連 上實 時 檢 測 過 熱 器 出 口 溫度 和 設 定 溫 度 進 行 比 較啟 動 過 熱 器 給 水 泵加 水 ， 啟 動 電 磁 閥放 水溫 差 5 ?NY 圖 主流程圖設計 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 27 初 始 化判 斷 是 否 正常溫 度 設 定 S P調 節(jié) 空 氣 流 量求 偏 差 S P P VP I D 調 節(jié)固 態(tài) 繼 電 器測 量 爐 膛 實 際 溫 度P V自 動 調 節(jié) ？ 手 動調 節(jié) 煤 粉 流 量啟 動 燃 燒 器啟 動 煤 粉 和空 氣 電 機是 否 有 故障 ？空 燃 比= 3 ？停 止延 時 一 分 鐘延 時 一 分 鐘YNYN停 止是 否 有 故 障NY是 否 正 常 運行NY停 止NYNY 圖 爐溫控制子程序 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 28 開 始自 動 ？啟 動 引 風 機是 否 有 故 障等 待 一 分 鐘啟 動 鼓 風 機是 否 有 故 障 ？是 否 有 故 障 ？爐 膛 負 壓 是 否設 定 ？P I D 控 制是 否 正 常 運 行停 止啟 動 爐 排停 止停 止停 止設 定啟 動 引 風 機 、鼓 風 機 、 爐 排是 否 有 故障 ？YNNYNYNYNYNNY 圖 爐壓控制子程序 爐膛壓力 控制子程序 運行開始后， 選擇自動運行方式，啟動引風機，判斷是否有故障，如果沒有則延時 1 分鐘啟動鼓風機，再啟動爐排，如果有故障則立刻停止。 1 L0 .00 .10 .22 L0 .40 .5NL 1R AA +A R BB +B R CC +C R DD +D M 0 V 0I 0M 1 V 1I 1C P U 2 2 4E M 2 3 1E M 2 3 2 1E M 2 3 2 2ML +ML +ML +1 地3 7 汽 包 水 位 超 高3 9 汽 包 水 位 過 低3 5 蒸 汽 壓 力 超 高14 1 爐 膛 溫 度 超 高4 3 爐 膛 溫 度 偏 低N1~ 2 2 01 8 91 9 18 99 11 3 31 3 51 8 51 8 71 3 71 9 31 9 59 39 51 3 91 0 71 0 9M 0 V 0I 0M 1 V 1I 1P L C 接 線接 水 位 差 壓 變 送 器接 鼓 風 變 頻 器接 給 水 變 頻 器接 引 鳳 變 頻 器接 爐 排 變 頻 器接 蒸 汽 壓 力 傳 感 器爐 膛 負 壓 傳 感 器接 爐 膛 溫 度 傳 感 器 圖 PLC 接線圖 STEP7 概述及 S7200 程序流程設計 1． 編程軟件 STEP7— Micro/WIN 介紹 STEP7— Micro/WIN軟件是西門子公司 為 S7200PLC專門設計開發(fā)的，其功能強大，在脫機狀態(tài)下可以進行程序的編寫、修改、編譯和調試等功能，在聯(lián)機狀態(tài)下可以通過PC 機對 PLC 進行 下載用戶程序、上載和組態(tài)數(shù)據(jù)等操作?？刂破?通信使用主 — 從技術，即僅一設備（主設備） 能初始化傳輸（查詢）。采用模塊化 結構，組態(tài)比較靈活，線路連接 [18],如圖 所示。 PLC 控制系統(tǒng)的設計一般分為以下幾個步驟： 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 22 了解被控對象，制定可行的方案。最大限度地滿足系統(tǒng)控制功能是選擇 PLC 首先應該考慮的問題，S7200 不僅具有定時器、計數(shù)器和繼電器所能實現(xiàn)的功能，而且還具有位邏輯、定時、計數(shù)、比較、位循環(huán)等指令，支持中斷和子程序可以完成串口通訊。同理，汽包水位控制系統(tǒng)中 Kv 為“ ”， Ko 為“ +”， Km 為“ +”， 所以 Kp 應為“ ”，汽包的給水流量調節(jié)器需采用正作用 調節(jié) 方式。 當 KD→ 0 時，控制器輸出為比例微分調節(jié)： )( dtdTKpy D ?? ??? （ ） 比例微分調節(jié)能夠改善系統(tǒng)的動態(tài)特性，具有超前控制作用，但是存在余差，一般也不能單獨使用 [13]。 氣開、氣關形式的選擇必須保證生產(chǎn)過程的安全性，當壓力信號中斷時，閥門的位置應保證操作人員及設備的安全。 氣動執(zhí)行機構有活塞式和薄膜式兩類，由于薄膜式與活塞式相比，不僅價格低廉、結構簡單，而且維護方便、運行可靠，所以選擇薄膜式。 電氣式壓力檢測儀表是將敏感元件檢測的壓力信號轉換成電信號。如果我們要控制的 是 35t/h 鍋爐的汽包水位，即 每小時有 35t 的給水變成水蒸氣 。 (3)電極式水位計：利用飽和蒸汽與蒸汽凝結水電導率的不同，把汽包水位的變化轉換為電信號，由二次儀表遠距離顯示水位。 使用孔板時一定要注意孔板的安裝方向一定要正確，即流動介質從圓柱形一側流進，從圓錐形一側流出，如果方向不正確，測量值會小于實際值。而速度法是先計算管道內流動介質的平均速度再乘以管道的橫截面積來計算流量的體積。而非接觸 式檢測儀表具有較高的測溫上限、熱慣性小、適用于溫度快速變化的檢測，但是測量易受距離、煙塵等外界因素的影響，所以存在較大的測量誤差。 前饋反饋控制系統(tǒng)的優(yōu)點： 1． 對被 調參數(shù)影響顯著的主要干擾由前饋進行補償，而其余次要干擾可依靠反饋 來克服，從而保證被調參數(shù)最終等于給定值。由于第一種方法經(jīng)濟性不如后者，我們采用第二種方法。當蒸汽流量不變給水流量發(fā)生較大的波動時，給水流量作 為反饋值通過副調節(jié)器控制給水調節(jié)閥，直至恢復到需要的數(shù)值為 止 [5]。由于蒸汽負荷和給水壓力變化大、不穩(wěn)定，導致給水流量發(fā)生較大變化，從而影響汽包水位。 燃燒控制系統(tǒng)：包括爐膛溫度控制系統(tǒng)和爐壓控制系統(tǒng)，空氣流量和煤粉流量按一內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 9 定比例混合燃燒，保證爐膛溫度和蒸汽負荷要求，同時使引風量和送風量相適應，維持爐壓在控制要求范圍內，保證系統(tǒng)燃燒經(jīng)濟性和安全性。 虛擬儀器與單片機相比，不僅省掉了單片機通信電路和轉換電路，控制精度較高、開發(fā)周期短，而且采用 Labview 編程簡單、 調試方便，采用虛擬儀器控制方法效率高、性能好，但是由于其編程語言是圖形化的，所以修改起來十分麻煩。 圖 燃燒系統(tǒng)流程圖 送風機 磨煤機 熱空氣 空氣預 熱器 煤斗 煤 輸煤皮帶 排粉風機 煤粉 鍋爐 爐渣 沖灰水 除塵器 引風機 灰渣泵 細灰 熱空氣 冷空氣 煙氣 經(jīng)煙囪排向大氣 至灰場 自輸煤系統(tǒng) 過熱蒸汽 除氧器 補給水 生水 低壓加熱器 高壓加熱器 排氣 凝結水 凝結水泵 汽輪機 發(fā)電機 過熱器 鍋爐 省煤器 鍋爐給水 給水泵 水處理 設備 循環(huán)水泵 冷卻水 凝汽器 (軟化 ) 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 6 設計鍋爐控制系統(tǒng)必須考慮鍋爐的經(jīng)濟性和安全性 。 從資源、功能和高效考慮，我們選擇室式燃煤蒸汽鍋爐作為火電廠熱能轉換設備。 鍋爐的分類方法很多一般按功能、燃燒方式、出口介質壓力和容量大小進行分類。 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） 4 機械 通風是利用風機產(chǎn)生壓力，使煙氣和空氣在風煙系統(tǒng)中流動。燃燒設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。 鍋爐的組成和分類 鍋爐是一種熱能轉換設備，主要由鍋爐本體和輔助設備組成，鍋爐的本體包括汽鍋、爐子和安全附件。 鍋爐控制系統(tǒng)作為一種重要的熱能動力設備，隨著科學技術的發(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、使用方便、體積小、可靠性高、維護方便、編程簡單等優(yōu)點，在鍋爐控制系統(tǒng)中應用越來越廣泛。 鍋爐老舊，自控水平低，影響燃燒效率。 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，促進文明生產(chǎn)，鍋爐實現(xiàn)自動控制是一個 急待 解決的問題。 本設計通過對爐 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、運用 STEP7— Micro/WIN 進行梯形圖編程，分別設計 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，實現(xiàn)了對各個控制系統(tǒng)的 自動控制。 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 內蒙古科技大學畢業(yè)設計說明書（畢業(yè)論文） IV 目 錄 摘 要 ..........................................................................................................................................II Abstract..................................................................................................................................... III 第一章 緒 論 ..................................................................................................................