【正文】 制燃料閥門關(guān)小，燃料流量減小，對于空氣回路，當(dāng) A 小于 D 時， HS 選通 D，此時交叉限幅開始，燃料流量信號乘以 K 后作為空氣流量控制器的給定值，控制空氣閥門開度減小，空氣流量減小，當(dāng)燃料 流量測量信號 D 減小到 D 小于 A 時，交叉限幅停止，系統(tǒng)回歸初始，同樣完成了降負荷時先較少燃料后減少空氣 的目的 ， 和克服兩種燃料的特性差異對系統(tǒng)運行的影響的目的。 3).對現(xiàn)場條件要求嚴(yán)，不容易得到滿足。 3).在系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時可以防止空氣和燃料流量波動，也就是起到 系統(tǒng)死區(qū)設(shè)定的目的。系統(tǒng)設(shè)計人員根據(jù)控制系統(tǒng)需要編寫圖形，用全局腳本生成 C 項目函數(shù)，連接 PLC 中需要被監(jiān)控的變量，對其實現(xiàn)監(jiān)控、記錄和報警功能。內(nèi)部變量標(biāo)簽是 WinCC 內(nèi)的內(nèi)存位置，與 PLC 無關(guān)，可以存放計算過程中的中間結(jié)果，也可以在軟件調(diào)試階段暫時代替過程標(biāo)簽。圖形 編輯器與其它編輯器一樣都有兩種操作模式 ： 組態(tài)模式 (CS)和運行模式 (RT)。模擬量報警對標(biāo)簽的極限值進行監(jiān)測 ： 如果標(biāo)簽值高于指定的上限值或指定的另一標(biāo)簽的當(dāng)前值，則產(chǎn)生上限報警 ； 如果標(biāo)簽值低于指定的下限值或指定的另一標(biāo)簽的當(dāng)前值，則產(chǎn)生下限報警。報警記錄組態(tài)系統(tǒng) (報警記錄 CS)用來組態(tài)消息，以便按要求顯示。在編輯圖形對象或組態(tài)曲線、報警功能時，可將該結(jié)構(gòu)變量內(nèi)的變量標(biāo)簽元素與其它任何“正常”的變量標(biāo)簽一樣對待。 WinCC 集生產(chǎn)過程和自動化于一體，實現(xiàn)了相互間的集成。通過組態(tài)實踐，可以開發(fā)出更為有效、貼近現(xiàn)場工藝、更為人性化的監(jiān)控系統(tǒng)。 系統(tǒng)設(shè)計中偏置的作用 通過分析和實驗證明，交叉限幅控制系統(tǒng)雖然有著 工業(yè)控制系統(tǒng)上得天獨厚的 優(yōu)勢， 但是它是以犧牲系統(tǒng)跟蹤負荷和速度為代價來換取燃料和空氣流量之間的制約，并限制剩余空氣系數(shù) U 的瞬態(tài)變化，從而達到節(jié)約能源的目的。 (3).當(dāng)降負荷時，不能抑制剩余空氣 U 的上升，這段動態(tài)過程是燃燒的效率降低。 在空氣流量調(diào)節(jié)回路中，爐溫調(diào)節(jié)器 TC 的輸出信號 A,與燃料流量測量值Ff減去偏置 a2 得到的信號 D=Ff/rFa a2%，相比較，由高值選擇器 HS 來選擇A， D 之一，再乘以空燃比 K 作為空氣流量調(diào)節(jié)器 Fac 的給定值 Sa。 而且即使在不考慮空氣、燃料流量回路對象特性的差異，而將溫度調(diào)節(jié)器的輸出信號同時直接送給兩個流量變送器，這將造成升負荷時， U 值偏低，燃料燃燒不充分。 A0 為單位體積或質(zhì)量的燃料完全燃燒所需的理論空氣量。燃燒過程控制的根本任務(wù)是及時響應(yīng)主控系統(tǒng)的輸出指令，使燃料所提供的熱量適應(yīng)鍋爐蒸汽負荷的需要，同時還要保證鍋爐燃燒的安全性和經(jīng)濟性。 金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象，俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。 流量測量點及檢測方框圖 需要檢測的流量信號有二段空氣流量和二段高爐煤氣流量。 差壓變送器 差壓變送器是一種變送單元，能夠?qū)⒘黧w流過節(jié)流元件時所產(chǎn)生的壓力差，按比例地變換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。 系統(tǒng)流量 信號 的檢測 流量的 檢測是先通過節(jié)流元件孔板產(chǎn)生差壓，然后再由差壓變送器將流體流過孔板時所產(chǎn)生的壓力差，按比例地變換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。 過程控制的內(nèi)容包括 :采用正確的控制策略、配置合理的控制系統(tǒng)、選用合適的控制設(shè)備及恰當(dāng)?shù)耐ㄓ嵕W(wǎng)絡(luò)等。系統(tǒng)在正常運行時 PC 下限節(jié)點是斷開的，電磁閥失電低值選擇器 LS 選擇 P1C 信號控制調(diào)節(jié)閥。由此可見，在上述的兩種情況之間存在著一個熱氣燃燒區(qū)，稱為最佳燃燒區(qū)。 燃燒過程是否穩(wěn)定直接關(guān)系到鍋爐運行的可靠 性。 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 燃燒控制系統(tǒng) 的 任務(wù) 設(shè)計鍋爐燃燒自動 控制系統(tǒng) 的目的是控制燃燒過程 ， 使燃料燃燒所提供的熱量適應(yīng)外界對鍋爐輸出的蒸汽負荷的需求 ， 同時保證鍋爐的安全經(jīng)濟運行。 從燃燒方式看，國內(nèi)現(xiàn)有的 300、 600MW 級鍋爐主要有三種技術(shù)形式：第一種是四角切圓燃燒方式，第二種是對沖燃燒方式，第三種是 W 型燃燒方式。 飽 和蒸 汽煙氣過 熱 器 減 溫 器 過 熱 器過 熱蒸 汽汽 輪 機 發(fā) 電 機省 煤 器空 氣 預(yù)熱 器省 煤 器空 氣 預(yù)熱 器電 網(wǎng)引 風(fēng) 機除 塵 器 煙 囪送 風(fēng) 機冷空氣給 水 泵給水液 包爐 膛熱 空 氣燃 氣熱 水 送 液 包熱 空 氣 送 爐 膛煙氣排出 圖 電廠發(fā)電工藝框圖及設(shè)備 鍋爐 簡介 鍋爐是由“鍋”和“爐”兩部分組成。闡述說明了本文研究的內(nèi)容、方法和實現(xiàn)的目的。 本論文研究內(nèi)容 應(yīng)用 SIMATIC WINCC 與 PLC 相結(jié)合綜合控制 現(xiàn)場設(shè)備、執(zhí)行器、控制儀表以及上位機，這樣組成了高速、實時、可靠的 TIA(Totally Integreted Automation)全集成自動化控制系統(tǒng)。以 PLC 系統(tǒng)為基礎(chǔ)的新一代工業(yè)控制系統(tǒng)將擁有底層設(shè)備，中層 的 PLC 控制單元、現(xiàn)場總線、上位機監(jiān)控，上層工 業(yè)以太網(wǎng) 、內(nèi)部局域網(wǎng)或管理層網(wǎng)絡(luò)、因特網(wǎng)。 目前， PLC 控制系統(tǒng)包含有更加豐富的內(nèi)容，上層的上位機監(jiān)控界面，與工業(yè)以太網(wǎng)或因特網(wǎng)的連接，在工控機實現(xiàn)軟件對系統(tǒng)的仿真模擬等。 4). 工業(yè)以太網(wǎng) PROFI:基于 (Ethe)是國際標(biāo)準(zhǔn) IEC61158 的重要內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 組成部分。 2). EIB 總線 ： 全稱為 European Installation Bus，是專門針對智能建筑領(lǐng)域的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。 (4)控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便。 PLC 硬件上一 系列 進展，包括 : 采用新的先見的微處理器和電子技術(shù)達到快速的掃描時間 ； 小型的、低成本的 PLC，可以代替四到十個繼電器，現(xiàn)在獲得更大的發(fā)展動力 ； 高密度的 I/O 系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口 ； 基于微處理器的智能 I/O 接口擴展了分布式控制能力，典型的接口如 PID，網(wǎng)絡(luò)， CAN 總線，現(xiàn)場總線， ASCⅡ 通信，定位，主機通信模塊，語言模塊 (如BASIC， PASCALC)等 ； 包括輸入輸出模塊和端子的結(jié)構(gòu)設(shè)計改進，使端子更加集成 ； 特殊接口允許默寫器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應(yīng)力測量、快速響應(yīng)脈沖等 ； 外部設(shè)備改進了操作員界面技術(shù)，系統(tǒng)文檔功能成為了 PLC 的標(biāo)準(zhǔn)功能； 硬件改進，使得 PLC 的產(chǎn)品系列豐富和發(fā)展，使 PLC 從最小的只有 10 個UO 點的微型 PLC 到可以達到 8000 點的大型 PLC。到 1969年，第一個 PLC 誕生。 PLC 技術(shù) PLC 英文 全名為 Programmable logic Controller，即可編程控制器 可以執(zhí)行包括邏輯運算、順序控制、時序計數(shù)以及算術(shù)運算等程序。逐步形成了現(xiàn)在的以網(wǎng)絡(luò)集成自動化為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)。在控制方式、控制實際的選擇上可以同意調(diào)度和安排。 關(guān)鍵詞 :鍋爐； 交叉限幅 ； WinCC； step7； 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） V Control system of the boiler bustion based by PLC —— WinCC configuration of airfuel ratio control and plc design Abstract In today39。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準(zhǔn)請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 本文 通過 對鍋爐燃燒工藝進行分析 和研究， 過 幾種控制系統(tǒng)的優(yōu)缺 點進行比較 ，設(shè)計出鍋爐燃燒 過程 的最佳 控制系統(tǒng) 。但是由于不同的傳感器和執(zhí)行器信號的定義有所不同，大量儀表的信號標(biāo)準(zhǔn)難以規(guī)范，這樣限制了控制系統(tǒng)的規(guī)模和性能，降低了系統(tǒng)集成度。但是，出 于壟斷經(jīng)營的目的各大系統(tǒng)集成廠商采用各自封閉的控制通信模式，不同場設(shè)設(shè)備能以實現(xiàn)通信與信息連接。它在制造業(yè)、流程工業(yè)、交通、樓宇等方面的自動化控制系統(tǒng)得到越來越廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在，盡管 PLC 的 功能，如運行數(shù)度、接口種類、數(shù)據(jù)處理能力己經(jīng)獲得了很大的提高，但 PLC 一直保持了最初設(shè)計的原則，那就是簡單之上的原則。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 3 PLC 通常根據(jù) CPU 所帶的 FO 點數(shù)的規(guī)模分為微行 PLC、小型 PLC、大型PLC、 PC 插卡式 PLC 以及 PC 兼容的 PLC。 PLC 的特點： (1)可靠性高，抗干擾能力強。所以下面介紹一下西門的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 3). PROFIBUS 現(xiàn)場總線 ： 對應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn) IEC6ll58 TypeⅢ 中標(biāo)準(zhǔn)，定義了串行總線的技術(shù)特征。采用一線制將現(xiàn)場設(shè)備、車間及設(shè)備以及工廠及設(shè)備統(tǒng)一連接。 PLC 系統(tǒng)中提供的這些功能，使得使用者或第三方更容易將自身的要求或設(shè)計融入到整個系統(tǒng)中。同時， PLC 作為過程控制領(lǐng)域已打主力，同樣以面向 Ethe 技術(shù)的擴展為最大的發(fā)展趨勢之一。 本論文 研究 SIEMENS PLC S7300 的硬件模塊和接口 以及編程軟件 STEP 7； 研究 全集成自動的概念以及 應(yīng)用和 WINCC 組態(tài) ； 以 鍋爐燃燒控制 為例，研究最終的系 統(tǒng)整合，搭建成具有一定開放系統(tǒng)特性的基本系統(tǒng)， 包括 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計、上位機管理和監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計； 通過學(xué)習(xí)各種資 料，分析 SIEMENS PLC 與 上位機 WinCC 的組態(tài)模式 。 鍋爐是電廠最重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備之一。 其 工作過程是：送風(fēng)機將空氣送入空氣預(yù)熱器中吸收煙氣中的熱量并送進熱風(fēng)道，然后分成兩股：一股送給制粉系統(tǒng)作為一次風(fēng)攜帶煤粉送入噴燃器，另一股作為二次風(fēng)直接送往噴燃器。而對沖燃燒鍋爐，多數(shù)采用自然循環(huán)方式。 為了實現(xiàn)經(jīng)濟燃燒 ,必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)送風(fēng)量 ， 使送風(fēng)量 (單位時間內(nèi)送入爐膛的空氣重量 )與燃料量相適應(yīng)。 鍋爐燃燒過 程的上述三項控制任務(wù)是不可分開的，它的三個被控參數(shù)，即主蒸汽壓力或機組負荷、尾部煙氣含氧量、爐膛壓力，與燃料量、送風(fēng)量、引風(fēng)量三個調(diào)節(jié)量之間的關(guān)聯(lián)，所以燃燒控制系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)應(yīng)協(xié)調(diào)動作，共同完成其控制任務(wù)。由圖可見，在上述兩種情況之間存在著一個熱損失少和污染小、熱效率高的低氧燃燒區(qū)，這種情況使排煙量減少，火焰溫度升高，并使得高溫區(qū)熱效率提高，這就是最佳燃燒區(qū)。 當(dāng) 燃料為煤氣或焦?fàn)t氣時，要考慮燃氣壓力過高時會發(fā)生 “ 脫火 ” ，壓力過低時又會發(fā)生 “ 回火 ” ， 兩者均可造成事故。此時通過低值選擇器，選擇了 P2C 的輸出信號，調(diào)節(jié)閥的開度由 P2C 控制，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的閥后壓力下降，從而避免 “ 脫火 ” 事故的方式。在整個熱工控制系統(tǒng)中溫度的控制是由控制燃燒介質(zhì) (煤粉和空氣 )流量得以實現(xiàn)的。因此，可以通過測量節(jié)流件前后的壓差來測量流量。孔板的形式根據(jù)實際情況采用標(biāo)準(zhǔn)孔板。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。測量元件的選型和精確度直接關(guān)系到 燃燒的經(jīng)濟 和質(zhì)量。 空燃比 控制系統(tǒng)的設(shè)計 通過上面的分析我們明確了燃燒控制系統(tǒng)的任務(wù)，這樣便可以根據(jù)需求設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)， 系統(tǒng)如圖所示 ： 燃 料空 氣T TP CF CF CFF TK爐 膛P T 圖 串級比值控制系統(tǒng) 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 19 鍋爐溫度主調(diào)節(jié)器 TC 的輸出直接作為燃料和空氣流量調(diào)節(jié)器 FC 的給定值。 3).具有一定的自適應(yīng)能力。 單交叉限幅控制系統(tǒng) 燃 料 空 氣L SH SF a CF f CT CF T F T a 2+ a 1 k247。 綜上所述，但交叉限幅控制系統(tǒng)具有以下的特點： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 22 (1). 當(dāng)升負荷時，先增加空氣后增加燃料；反之，當(dāng)降負荷時，先減少燃料后減少空氣。因為大多數(shù)現(xiàn)場設(shè)備陳舊，會帶來 一些難以預(yù)料的干擾，造成測量不準(zhǔn)確 。 本章小結(jié) 本章通過工業(yè) 控制 系統(tǒng) 的需求和節(jié)能的目的， 簡單介紹了幾種控制系統(tǒng)的構(gòu)造和組成， 簡單分析了鍋爐燃燒的各個 子系統(tǒng)， 通過前饋串級的控制方式對爐膛的壓力進行了控制，保證了生產(chǎn)的安全，又 通過幾種控制系統(tǒng)的分析和比較 ，最終選擇了交叉限幅燃燒控制作為本設(shè)計的控制系統(tǒng)， 保證 了升負荷時先增加風(fēng)量在增加燃料量，和減負荷時先減小燃料量，克服了系統(tǒng)使用燃料特性不同所帶來的控制誤差，保證了系統(tǒng)的經(jīng)濟穩(wěn)定運行。 WinCC 因其具有獨特的設(shè)計思想而具有廣闊的應(yīng)用前景。 3． 結(jié)構(gòu)變量 結(jié)構(gòu)變量是特殊的變量，它含有不同數(shù)據(jù)類型的元素。用戶在組態(tài)模式中用各種工具和對象生成圖形畫面，用變量標(biāo)簽、 C 腳本以及其它方法對應(yīng)于過程數(shù)據(jù)變化定義圖形的行為