【正文】 損失，曲線 3 代表總能量損失。 風(fēng)燃比。“爐”就是鍋爐的燃燒系統(tǒng)，由爐膛、煙道、噴燃器及空氣預(yù)熱器等組成。所以根據(jù)市場需求研究更加先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)有利于發(fā)揮工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制優(yōu)勢并有利于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。同時(shí)，軟件的應(yīng)用有效縮短了對于上位機(jī)監(jiān)控層面的復(fù)雜設(shè)計(jì)過程。協(xié)議開放可令不同廠商開發(fā)兼容產(chǎn)品。 PLC 己經(jīng)比原來復(fù)雜了很多，但是 對操作員來說，今天的高功能的 PLC 與 30 年前的 PLC 一樣那么容易操作，甚至更為簡單?？删幊炭刂破鞑粌H容易安裝，占用空間小，能源消耗小，帶有診斷指示器可以幫助故障診斷，而且可以被重復(fù)使用到其他的項(xiàng)目中去。因此 DCS 系統(tǒng)在電力、石油、化工等重要領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。 本文采用基于 SIEMENS S7300(PLC)的方式 對鍋爐的燃燒過程 進(jìn)行控制 ，簡化了系統(tǒng)，提高了設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)也大幅 度 地提高了燃燒能的熱效率 。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫 3）畢 業(yè)論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計(jì)（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報(bào)告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） IV 基于 PLC 的鍋爐燃燒控制系統(tǒng) —— 空燃比控制的 WinCC 組態(tài)和 PLC 設(shè)計(jì) 摘 要 在當(dāng)今各種工業(yè)企業(yè)的動力設(shè)備中，鍋爐仍然是一重要的組成部分。但集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)存在可靠性問題，一旦作為控制中心的計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致生產(chǎn)全面癱瘓。他用一串指令形式存放在存儲器中，然后根據(jù)存儲的控制內(nèi)容，經(jīng)過模擬、數(shù)字等輸入輸出部件，對生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。這些產(chǎn)品系列，用普通系統(tǒng)和編程外部設(shè)備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡(luò)相連。具有分布、開放、靈活、互操作的特點(diǎn)。眾多的廠商提供了解決方案， SIEMENS 在上位機(jī)系統(tǒng)上提供了 SIMATIC 組態(tài)軟件和 WinCC復(fù)雜控制仿真軟件。以 S7 系列 PLC 為核心的 TIA 技術(shù)有助于企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)力最大化、獲得更高的產(chǎn)品質(zhì)量、降低項(xiàng)目成本?！板仭本褪清仩t的汽水系統(tǒng)，有省煤內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 8 器、汽包、下降管、水冷壁、過熱器及再熱器等設(shè)備組成。鍋爐燃燒過程自動控制主要包括 以下 控制內(nèi)容 ： 。例如，燃燒過程不穩(wěn)將引內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 10 起蒸汽參數(shù)發(fā)生波動；爐膛溫度過低將影響燃料的著火和正常燃燒，容易造成爐膛滅火；爐膛溫度過高或火焰中心偏斜將可能引起水冷壁、凝渣管或燒損設(shè)備，并可能增大過熱器的熱偏差，造成局部管壁超溫等。當(dāng)蒸汽壓力上升時(shí)，調(diào)節(jié)閥 P1C 減?。ǚ醋饔茫?，調(diào)節(jié)閥關(guān)小燃?xì)饬髁繙p小，蒸汽壓力下降；反之亦然。以下重點(diǎn)介紹孔板測量流量。流 量傳感器選用的是孔板及差壓式電容傳感器，流量的節(jié)流裝置必須參考以下技術(shù)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算 表 孔板的型號 FE101 FE102 FE103 FE104 測量介質(zhì)名稱 一次風(fēng) 二次風(fēng) 一次風(fēng) 二次風(fēng) 最大流量 25000NM3/H 35000NM3/H 25000NM3/H 35000NM3/H 平均流量 20xx0NM3/H 30000NM3/H 20xx0NM3/H 30000NM3/H 最小流量 0 0 0 0 被測介質(zhì)壓力 10KPa 40KPa 10KPa 40KPa 被測介質(zhì)溫度 常溫 常溫 常溫 常溫 相對濕度 77% 77% 77% 77% 計(jì)算差壓 KPa KPa KPa KPa 20oC 時(shí)管道內(nèi)徑 DN710 DN910 DN810 DN910 管道壁厚 5mm 5mm 5mm 5mm 采用節(jié)流件形式 孔板 孔板 孔板 孔板 取壓方式 法蘭取壓 法蘭取壓 法蘭取壓 法蘭取壓 安裝節(jié)流件的管道位置 水平管道 水平管道 水平管道 水平管道 容許壓力損失 最大壓差值的 3% 最大壓差值的 3% 最大壓差值的 3% 最大壓差值 的 3% 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 16 系統(tǒng)壓力信號的檢測 電阻應(yīng)變片的工作原理 電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。燃燒的經(jīng)濟(jì)性主要是保證有合適的 空 /燃 比，而安全性是保證鍋爐處于過氧燃燒的狀況及維持爐膛負(fù)壓為設(shè)定值。降負(fù)荷時(shí)， U 值偏高，增加排煙熱損失。 空燃比 控制 的校正 鍋爐煙氣中的含氧量可以作為空燃比 K 的直接參考，煙氣中的含氧量可以通過高溫氧化鋯分析儀轉(zhuǎn)換成 420mA 的標(biāo)準(zhǔn)信號，在監(jiān)控屏幕上顯示，操作員可以根據(jù)數(shù)值的大小對其進(jìn)行修正，以防止空氣過剩造成的熱量損失。 WinCC 組態(tài)軟件包括五個(gè)功能模塊，即通訊組態(tài)、變量組態(tài)、控制組態(tài)、圖形組態(tài)和報(bào)表組態(tài)。 4． 圖形編輯器 所有的 WinCC 運(yùn)行應(yīng)用都集中在該編輯器生成的可視界面中。位報(bào)警根據(jù)標(biāo)簽指定位的狀態(tài)產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信息，可用于對開關(guān)量的判斷。通過它， WinCC 可以將現(xiàn)場數(shù)據(jù)讀入上位機(jī)以圖形方式顯示出來，內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 25 也可以將上位機(jī)的命令傳送到 PLC 中 。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 23 2).可以補(bǔ)償空氣流量和燃料流量的特性差異，比如當(dāng)升負(fù)荷時(shí)可以多增加些空氣，當(dāng)減負(fù)荷時(shí)可以多減少一些燃料，這樣不僅可以 使燃料和空氣流量變化速度相協(xié)調(diào)，而且可以解決燃料調(diào)節(jié)閥動作過快導(dǎo)致系統(tǒng)不完全燃燒造成環(huán)境污染和資源浪費(fèi)的問題。這樣也同時(shí)完成了升負(fù)荷時(shí)候現(xiàn)增加空氣流量后增加燃料流量的的控制思想，也克服了空氣和燃料的特性差異。 串級控 制系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn)： 1).可以改善對象的控制特性，提高系統(tǒng)的工作效率。 本章小結(jié) 本章簡要介紹了電力生產(chǎn)的工藝和鍋爐的概念和 鍋爐燃燒 的工藝 ， 通過 對 鍋內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 17 爐燃燒 控制 系統(tǒng) 整體的分析和 對它的各個(gè)子系統(tǒng)的分析 ， 了解到空 燃比控制系統(tǒng)相對于其它控制子系統(tǒng)來說更加重要，更能體現(xiàn)燃燒經(jīng)濟(jì)性和先進(jìn)的控制手段，所以 對于本設(shè)計(jì)主要分析的空燃比控制系統(tǒng)將在下一章做詳細(xì)的分析。只要按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)加工的節(jié)流式流量計(jì)，不需要進(jìn)行標(biāo)定，也能在己知的不確定度范圍內(nèi)進(jìn)行流量測量。 燃 料 流 量 傳 感 器PLC上 位 機(jī)轉(zhuǎn) 向 閥執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu)蒸 汽 壓 力 傳 感 器空 氣 流 量 傳 感 器 圖 系統(tǒng)整體框圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要由上位工控機(jī)的監(jiān)控部分、 PLC 系統(tǒng)，信號檢測部分及 執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾部分組成，其中工控機(jī)和 PLC 采用 PROFIBUSDP 工 業(yè) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。爐壓過低時(shí) ,會吸入大量的冷風(fēng) ,增加引風(fēng)機(jī)的電耗和煙氣帶走的熱量損失 。爐膛壓力的高低也關(guān)系著鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。從循環(huán)方式看，主要有四種形式：自然循環(huán)、控制循環(huán)、復(fù)合循環(huán)或低倍率循環(huán)方式。下圖所示是火力發(fā)電基本工藝流程：首先由黃河水來的水經(jīng)水處理車間處理后由給水泵經(jīng)省煤器送往鍋爐，加熱到一定溫度的過熱蒸汽后送往汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。但在最近幾年，微型 PLC(小于 32 I/O)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾百歐元。這樣的系統(tǒng)自動化程度更高，操作更加簡化。 西門子工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)簡介 本研究針對的是 WINCC 組態(tài)軟 件及 SIMATIC PLC 都是西門子公司的產(chǎn)品。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開了新的控制技術(shù)發(fā)展得大門。這樣，現(xiàn)場總線成為當(dāng)今 3C(Computer、 Control、 Communication)發(fā)展的結(jié)合點(diǎn)，也是過程控制技術(shù)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 2 自動化儀表技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的交匯點(diǎn)，而且是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的集中體現(xiàn)，是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)延伸到現(xiàn)場的必然結(jié)果。氣動控制系統(tǒng)一直沿用到 20 世紀(jì) 60 年代才結(jié)束其主導(dǎo)地位，而目前在類似防爆等特殊場合下仍發(fā)揮著不可替代的作用。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。當(dāng)時(shí)采用只具備簡單測控功能的 現(xiàn)場基地式儀表，即第一代過程控制系統(tǒng) (氣動控制系統(tǒng)或 PCS)。它利用現(xiàn)場總線連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)形成數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)特色的自動控制系統(tǒng)。由于第一代 PLC 是為了取代繼電器，因此，采用采用了梯形圖語言作為編程方式，形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。 (6)功能完善。但是另一方面，系統(tǒng) 用戶的操作控制將會簡化呈現(xiàn)出脫離控制實(shí)際，進(jìn)行對象化控制的方向發(fā)展。在基于 PLC自動化的早期， PLC 體積大而且價(jià)格昂貴。鍋爐用燃料燃燒放出的熱能將水加熱成一定 壓力和溫度的蒸汽，然后蒸汽沿管道進(jìn)入汽輪機(jī)膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)一起高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)電。而對沖燃燒鍋爐采用旋流式燃燒器，多 數(shù)采用煙氣擋板調(diào)節(jié)再熱汽溫。在正常工作時(shí)，爐膛壓力要為微負(fù)壓，通常為 20Pa， 為了保持爐膛壓力在要求的范圍內(nèi) ， 引風(fēng)量 (單位時(shí)間內(nèi)從爐膛引出的煙氣重量 )必須與送風(fēng)量相適應(yīng)。 爐壓過高時(shí) ,火煙就會大量冒出，不僅使大量有效熱量散失 ， 同時(shí) ， 引起的冒火還會導(dǎo)致勞動環(huán)境的惡化，既影響環(huán)境衛(wèi)生，又可能危及設(shè)備與操作人員的安全。結(jié)構(gòu)框圖如圖 2l。 2)研究設(shè)計(jì)和使用歷史悠久，有豐富的、可靠 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)加工己經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。擴(kuò)散硅數(shù)字壓力計(jì)是目前應(yīng)用比較廣泛的數(shù)字壓力測量儀表 .它所采用的擴(kuò)散硅壓力傳感器具有體積小、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)快、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。 串級和比值綜合控制系統(tǒng)和簡單系統(tǒng)的區(qū)別在于，串級和比值控制綜合系統(tǒng)中的串級部分形成了兩個(gè)閉環(huán)，一個(gè)閉環(huán)在里面，為副環(huán)，它的輸出直接送往調(diào)節(jié)閥進(jìn)而控制生產(chǎn)過程，由此可見，簡單系統(tǒng)只需添加少量的儀表，便可以是控制系統(tǒng)得到很大的改善。 2． 當(dāng)外界蒸汽量需求增加時(shí)， 需要爐膛提供更高的溫度，這時(shí)候爐膛溫度調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)高信號 A， A 進(jìn)過 HS、 LS 時(shí)， HS 讓其通過，于是 A 乘以 K 后作為空氣流量控制器的給定值，進(jìn)過運(yùn)算后控制閥門開大，空氣流量得以增加，之后交叉限幅開始，空氣流量的測量值Ｂ除以Ｋ后進(jìn)過一個(gè)偏置 a1 在經(jīng)過 LS后作為燃料控制器的給定值控制燃料閥門開大， 當(dāng)空氣流量 測量值Ｂ大于溫度測量信號Ａ?xí)r交叉限幅停止，溫度信號 A 又重新作為燃料流量控制器和空氣流量控制器的給定值，系統(tǒng)回歸初始。 系統(tǒng)選用偏置的作用： 1).在動 態(tài)過程中可以起到限幅的作用，當(dāng)升負(fù)荷時(shí) a1 可以作為防止系統(tǒng)不完全燃燒的界限來設(shè)定。 2． 變量管理器 該管理器用于建立過程變量標(biāo)簽 (又叫外部變量標(biāo)簽 )和內(nèi)部變量標(biāo)簽，過程變量標(biāo)簽用于與 PLC 通訊，它對應(yīng) PLC 內(nèi)部的內(nèi)存位置，是監(jiān)視自動化過程的數(shù)據(jù)標(biāo)簽。報(bào)警記錄編輯器可以表示位報(bào)警和模擬量報(bào)警。它允許用戶開發(fā)所需的圖形用戶界面 (GUI)、監(jiān)視過程數(shù)據(jù)、瀏覽其它 WinCC 編輯器中的應(yīng)用以及綜合安全性。系統(tǒng)完成的任務(wù)就是讀取計(jì)算機(jī)內(nèi)部有關(guān)工業(yè)現(xiàn)場的描述，按照用戶的要求，鏈接組態(tài)系統(tǒng)提供的監(jiān)控功能模塊，最終生成一個(gè)符合 用戶要求的、針對特定工業(yè)現(xiàn)場的監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場運(yùn)行情況的管理控制。 氧化鋯分析儀在國內(nèi)外推出的產(chǎn)品種類很多，但是由于它使用的是貴金屬和易損壞的特性在其現(xiàn)場使用中 有一些學(xué)點(diǎn)： 1).鋯頭壽命低，價(jià)格高，做為消耗品使用使產(chǎn)品成本增加 。這兩種 情況都造成了鍋爐燃燒效率低下 ，同時(shí)有污染了環(huán)境。燃燒更充分的具體任務(wù)及其控制策略因燃料種類、制粉系統(tǒng)、燃燒設(shè)備以及鍋爐的運(yùn)行方式不同而有所區(qū)別。是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件。 孔板 孔板的測量原理 :在充滿流體的管道中固定放置一個(gè)流通面積小于管道截面積的節(jié)流件，當(dāng)流體流經(jīng)節(jié)流件時(shí)就會造成局部收縮。由于工藝原因，當(dāng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 12 燃?xì)鈮毫档侥骋幌孪拗?、達(dá)到有可能 “ 回火 ” 時(shí)， PC 下限節(jié)點(diǎn)接通，電磁閥得電于是切斷了低值選擇器 LS 至調(diào)節(jié)閥的通路，并使調(diào)節(jié)閥的膜頭與大氣相通調(diào)節(jié)閥關(guān)閉實(shí)現(xiàn)硬保護(hù)。對于大容量高參數(shù)鍋爐，燃燒條件適當(dāng)（燃料完全燃燒、爐膛溫度場和熱負(fù)荷分布均勻）則更是達(dá)到安全可靠運(yùn)行的必要條件。機(jī)組在不同的負(fù)荷控制方式下，燃燒系統(tǒng)的任務(wù)是不一樣的，但總體來說，都是要滿足主控系統(tǒng)輸出的爐主控指令。它的任務(wù)是使水吸熱蒸發(fā)，最后變成一定參數(shù)的過熱蒸汽。而且本系統(tǒng)安裝維護(hù)升級費(fèi)用減少，也可以自由選擇不同廠商，不同品牌的 現(xiàn)場設(shè)備實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成的最優(yōu)化。組態(tài)軟件 WinCC 是一個(gè)集成的人機(jī)界面 (HMI)系統(tǒng)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它結(jié)合西門子公司在過程自動化領(lǐng)域中的先進(jìn)技