【導(dǎo)讀】立進(jìn)行研究所完成。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的。成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。水分離的效果，產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象，液位過低會(huì)破壞水循環(huán)，嚴(yán)重的會(huì)燒壞鍋爐，因此，維持汽包水位穩(wěn)定是保持鍋爐安全運(yùn)行的重要條件。本設(shè)計(jì)第一章介紹了鍋爐的發(fā)展歷。第二章講解了循環(huán)流化床鍋爐控制系統(tǒng)的三大

　　

【正文】 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) S7200CPU221 6 4 S7200CPU222 8 6 2個(gè)擴(kuò)展模塊 78路數(shù)字量 I/O 點(diǎn)或 10路模擬量 I/O 點(diǎn) S7200CPU224 14 10 7個(gè)擴(kuò)展模塊 168路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) S7200CPU226 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) S7200CPU226XM 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) 2．?dāng)U展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 所示。 表 S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號(hào)及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 類 型 型 號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無 EM222 無 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò)展模塊 EM231 3 無 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁 EM232 無 2 EM235 3 1 3．編程器 PLC 在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。編程器主要用來進(jìn)行用戶程序的編制、存儲(chǔ)和管理等，并將用戶程序送入 PLC 中，在調(diào)試過程中，進(jìn)行監(jiān)控和故障檢測(cè)。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)，可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，非常直觀，且功能強(qiáng)大， S7200 系列 PLC 的專用編程軟件為STEP7Micro/WIN。 4．程序存儲(chǔ)卡 為了保證程序及重要參數(shù)的安全，一般小型 PLC 設(shè)有外接 EEPROM 卡盒接口，通過該接口可以將卡盒的內(nèi)容寫入 PLC，也可將 PLC 內(nèi)的程序及重要參數(shù)傳到外接 EEPROM卡盒內(nèi)作為備份。程序存儲(chǔ)卡 EEPROM 有 6ES 72918GC000XA0 和 6ES 72918GD000XA0兩種，程序容量分別為 8K 和 16K 程序步。 5．寫入器 寫入器的功能是實(shí)現(xiàn) PLC 和 EPROM 之間的程序傳送，是將 PLC 中 RAM 區(qū)的程 序通過寫入器固化到程序存 儲(chǔ)卡中，或?qū)?PLC 中程序存儲(chǔ)卡中的程序通過寫入器傳送到 RAM區(qū)。 6．文本顯示器 文本顯示器 TD200 不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對(duì)某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入 /輸出量。文本信息的顯示用選擇 /確認(rèn)的方法，最多可顯示 80 條信息，每條信息最多 4 個(gè)變量的狀態(tài)。過程參數(shù)可在顯示器上顯示，并可以隨時(shí)修改。 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁 第五章 循環(huán)流化床鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 汽包水位控制軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)主要是用西門子 PLC S7200CPU222 作為控制器來進(jìn)行控 制，主要是對(duì)燃煤的鍋爐汽包水位進(jìn)行保護(hù)控制，根據(jù)水位的變化對(duì)進(jìn)出水口閥門進(jìn)行操作，利用 PLC 中所帶有的 PID 調(diào)節(jié)器對(duì)汽包水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，再利用起遠(yuǎn)程傳輸?shù)墓δ?，將監(jiān)測(cè)水位的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)傳到監(jiān)控主機(jī)上。 根據(jù)系統(tǒng)的要求，我們選取西門子 PLC S7200 CPU222作為控制核心，同時(shí)還擴(kuò)展了 1個(gè) EM235模擬量輸入模塊和 1個(gè) CP2431以太網(wǎng)模塊 [16]。 CPU222的 I/O點(diǎn)數(shù)是 8/6，選用了 EM235模塊，它是 A/D轉(zhuǎn)換模塊可以具有 4個(gè)模擬量輸入 /1個(gè)模擬量輸出， 12位 A/D。采樣速度 25μ s， 變送器的輸出信號(hào)經(jīng)過調(diào)節(jié)器放大處理后，成為 05V或 420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)， EM235模塊自動(dòng)完成 A/D轉(zhuǎn)換。 PLC通過檢測(cè)鍋爐的汽包水位來給出控制信號(hào)去控制閥門等輸出設(shè)備，為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能，如系統(tǒng)狀態(tài)及變量圖形顯示、參數(shù)修改等，還擴(kuò)展了一塊 TD200觸摸顯示屏， TD200是西門子公司專門針對(duì) S7200所設(shè)計(jì)的一個(gè)人機(jī)界面。操作控制簡(jiǎn)單方便，可用來設(shè)置體統(tǒng)參數(shù)，顯示鍋爐的汽包水位等。還有一個(gè)以太網(wǎng)模塊 CP2431，它的作用是可以讓 S7200直接連入以太網(wǎng)，通過以太網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的交換數(shù)據(jù)，與其他的 S7200進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸 [19]。 S7200CPU222技術(shù)參數(shù) [16]如下： CPU型號(hào) 訂貨號(hào) 電源與集成 I/O點(diǎn) CPU222 6ES7 2121AB230XB0 DC24V電源， DC24V輸入， DC24V晶體管輸出 PLC結(jié)構(gòu)類型 基本單元 +擴(kuò)展型 最大可連接開關(guān)量 I/O點(diǎn)總數(shù) 78 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁 EM235主要參數(shù)如 下： 型號(hào) 名稱 主要參數(shù) 訂貨號(hào) EM235 模擬量輸入 /輸出混合模塊 4輸入 /1輸出 DC0～ 10V/0～ 20mA輸入； DC10V～ +10V/0～ 20mA輸出 6ES72351KD220XA0 CPU222 和 EM235 的 I/O 地址分配與接線 表 輸入 /輸出地址 輸入 輸出 序號(hào) 名稱 地址 信號(hào) 序號(hào) 名稱 地址 信號(hào) 1 高Ⅰ水位 4～ 20mA 1 緊急放水閥門 4～ 20mA 2 低Ⅰ水位 4～ 20mA 2 最高安全水位報(bào)警 4～ 20mA 3 正常水位 4～ 20mA 3 最低安全水位報(bào)警 4～ 20mA 4 水位測(cè)量變送 AIW0 4～ 20mA 4 給水調(diào)節(jié)閥 AQW0 4～ 20mA 5 給水流量變送 AIW2 4～ 20mA 6 蒸汽流量變送 AIW4 4～ 20mA EM235接圖如下最大可連接模擬量 I/O點(diǎn)總數(shù) 10 基本單元集成的 I/O點(diǎn)數(shù) 14（ 8/6） 可增加的擴(kuò)展模塊數(shù) 2 編程軟件 Step7Micro/WIN 通信接口 1個(gè)， RS485 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 27 頁 圖 EM235接線圖 EM235的 DIP開關(guān)選擇如表 : 表 EM235的 DIP開關(guān)選擇 單極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 NO OFF OFF OFF OFF ON 020mA 5μ A CPU222與 EM235接線如下： 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁 圖 接線圖 控制系統(tǒng)程序框圖設(shè)計(jì) 控制程序采用 STEP7Micro/WIN軟件以梯形圖方式編寫，程序?qū)催@樣的方式運(yùn)行：系統(tǒng)開機(jī)初始化完畢試，首先檢測(cè)鍋爐水位，如果檢測(cè)水位在最低安全水位和最高安全水位就顯示緊急報(bào)警并立刻停機(jī)，如果檢測(cè)水位在最低安全水位位置，顯示報(bào)警，并開動(dòng)給水調(diào)節(jié)閥對(duì)鍋爐進(jìn)行注水，當(dāng)水位超最低安全水位位置時(shí)，啟動(dòng)鍋爐正常運(yùn)行；如果檢測(cè)水位在最高安全水位位置，顯示報(bào)警，并開 動(dòng)緊急放水閥門進(jìn)行放水，最高安全水位位置時(shí)，鍋爐加熱正常運(yùn)行；當(dāng)注水當(dāng)達(dá)到鍋爐設(shè)定的液位時(shí)。同時(shí)，利用 PLC中的 PID調(diào)節(jié)器對(duì)汽包水位進(jìn)行調(diào)節(jié)，自動(dòng)控制，使它們?cè)谝粋€(gè)穩(wěn)定值。在正常運(yùn)行的過程中，程序還不斷的監(jiān)測(cè)水位，并通過 CP2431以太網(wǎng)模塊，將檢測(cè)到的水位壓力值傳輸?shù)娇偟谋O(jiān)控室，進(jìn)行管理和控制。程序具有報(bào)警功能，報(bào)警值有最高安全水位、最低安全水位，其中水位高低由水位變送器給出 [17][19]。其主程序圖如下： 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 29 頁 圖 主程序圖 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 30 頁 第六章 總 結(jié) 在大、中型火力發(fā)電廠 鍋爐汽包水位的變化速度比較快，“虛假水位”現(xiàn)象較為嚴(yán)重，為了達(dá)到生產(chǎn)過程中對(duì)汽包水位調(diào)節(jié)的質(zhì)量要求，因而廣泛采用了三沖量汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。采用 三沖量給水調(diào)節(jié)不但有主脈沖，而且有導(dǎo)前脈沖和反饋脈沖，所以，不但調(diào)節(jié)靈敏，而且調(diào)節(jié)質(zhì)量好，汽包水位波動(dòng)很小，因而被大、中型鍋爐廣泛采用。本文采用的串級(jí)三沖量控制是一種常見的控制方案，如今各種電子設(shè)備以及控制儀表不斷更新，其控制方法也各不相同。 本文對(duì)液位控制系統(tǒng)的汽包、控制器和執(zhí)行器幾大環(huán)節(jié)進(jìn)行了分述 ,分析了汽包在給水流量和蒸汽流量作用下的動(dòng)態(tài)特性 ,介紹了鍋爐 汽包常見的方案。在實(shí)際應(yīng)用中 ,如何選擇一個(gè)合適的方案 ,還需系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員根據(jù)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況來定 ,有時(shí)可能還需進(jìn)行一定的調(diào)整。 經(jīng)歷了這幾個(gè)星期的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在這短暫的時(shí)間里，它不僅僅使我學(xué)到了寶貴的專業(yè)知識(shí)，更重要的是它使我學(xué)到了怎樣去獨(dú)立思考問題，解決問題，大大提高了我自己的動(dòng)手能力，為我今后的工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。由于我們對(duì)控制系統(tǒng)了解很少，特別是對(duì)軟件部分知之甚少，設(shè)計(jì)存在著許多不足之處，說明也比較淺薄，然而從這次設(shè)計(jì)我們也學(xué)到了很多的東西，獲益匪淺。 貴州大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 31 頁 參考文獻(xiàn) [1]辛廣 路 ,孫濤等 .鍋爐運(yùn)行與操作指南 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 2021. 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