【正文】 心、分廠測控站、管網(wǎng)測壓點(diǎn)等組成。一個(gè)完善的SCADA系統(tǒng)的建立，依托于高精度、智能化的一次儀表獲取信息，準(zhǔn)確無誤的通訊手段傳輸數(shù)據(jù)和高效快捷的計(jì)算機(jī)處理能力。上位機(jī)HMI系統(tǒng)在接受這些信息后，以適當(dāng)?shù)男问?如聲音、圖形、圖像等方式)顯示給用戶，以達(dá)到監(jiān)視的目的，同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)(報(bào)警、正?；驁?bào)警恢復(fù))。SCADA系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)之上的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，它的主要任務(wù)是采集和管理各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和控制，并保存歷史數(shù)據(jù)和故障事件，提供報(bào)表輸出和計(jì)算、分析SCADA系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事物管理自動(dòng)化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它有兩層含義：一是分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機(jī)；另一個(gè)是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，即上位機(jī)HMI(HumanMachine Interface，人機(jī)界面)系統(tǒng)，下位機(jī)通常是指硬件層上的，即各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如RTU(Remote Terminal Unit，遠(yuǎn)程終端測控單元)、PLC(Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器)及各種智能控制設(shè)備等等。三種形式均有獨(dú)立應(yīng)用的范例，也有組合應(yīng)用，但主要是以人工控制為主，節(jié)能效果仍然取決于司爐人員的經(jīng)驗(yàn)，水平和責(zé)任意識(shí)。國內(nèi)供熱鍋爐燃燒系統(tǒng)自動(dòng)控制大多在燃油和燃?xì)忮仩t上實(shí)現(xiàn)的，對于燃煤鍋爐，在自動(dòng)控制研究方面總是得不到滿意的效果，存在的主要問題是滯后問題。至90年代，鍋爐的自動(dòng)化控制己成為一個(gè)熱門領(lǐng)域，利用單片機(jī)、可編程序控制器、工業(yè)計(jì)算機(jī)以及引進(jìn)的國外控制設(shè)備開發(fā)的各種控制系統(tǒng)，己逐漸用于對原有鍋爐的技術(shù)改造中，并向與新建爐體配套的方向發(fā)展，許多新的控制方法，諸如最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、或控制算法的建模往往不能反映真實(shí)的鍋爐燃燒狀況，導(dǎo)致在工程實(shí)踐中并不怎么成功，不能產(chǎn)生很好的經(jīng)濟(jì)效益，挫傷了用戶在工業(yè)鍋爐上用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的積極性。在國內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的限制，中小企業(yè)鍋爐設(shè)備水平一直比較落后，大多數(shù)中小型鍋爐水平基本上停留在手動(dòng)和簡單儀表操作的水平。許多發(fā)達(dá)國家都相繼開發(fā)出了鍋爐計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。到了上世紀(jì)七十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)理論的發(fā)展，使得鍋爐的計(jì)算機(jī)控制成為可能。但由于當(dāng)時(shí)科技發(fā)展的局限性，對鍋爐的控制主要停留在使用汽動(dòng)儀表(包括汽動(dòng)單元組合儀表和汽動(dòng)基地式儀表)的階段，而且大多數(shù)鍋爐只是檢測工藝參數(shù)，不進(jìn)行自動(dòng)控制。通過現(xiàn)代信息化技術(shù)改造，提高整個(gè)供熱單位的管理水平，管控結(jié)合，獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，充分調(diào)動(dòng)工作人員的責(zé)任心和積極性，通過加強(qiáng)管理提高生產(chǎn)水平，使整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的生產(chǎn)過程處在可達(dá)最佳優(yōu)化狀態(tài)，可以有效地提高生產(chǎn)效率。工業(yè)鍋爐的耗煤產(chǎn)汽既是一個(gè)能源轉(zhuǎn)換過程，又是一個(gè)生產(chǎn)過程，對于由多個(gè)鍋爐控制站組成的鍋爐群系統(tǒng)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)控管理，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄、統(tǒng)計(jì)、分析，將統(tǒng)計(jì)分析的各種數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)布給相關(guān)的部門，如廠領(lǐng)導(dǎo)、調(diào)度室、工段室、技術(shù)室等有著重要的意義。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對鍋爐生產(chǎn)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化控制，能夠有效地提高鍋爐運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)效率。爐體本身的生產(chǎn)狀況是影響鍋爐產(chǎn)熱效率的重要因素，但是國內(nèi)很多供熱單位的鍋爐爐齡較長、生產(chǎn)狀況遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，要徹底的更新?lián)Q代，需要很大的投資，這是大多數(shù)的供熱單位不能承受的，也不符合我國現(xiàn)在的基本國情。據(jù)有關(guān)資料顯示，世界85%的人口正陸續(xù)進(jìn)入工業(yè)化階段，全球性的人口、資源、環(huán)境矛盾尖銳，使我國的現(xiàn)代化面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，即使國際市場能夠彌補(bǔ)中國資源的不足，生態(tài)和環(huán)境破壞的沉重代價(jià)也難以承受。工業(yè)鍋爐能耗巨大，每年的耗煤量超過上億噸，占我國原煤產(chǎn)量的三分之一，提高其生產(chǎn)效率不僅具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，還有重要的環(huán)保意義。而對新型采暖設(shè)備的需求量也呈全面迅猛增長的態(tài)勢。水暖鍋爐在我國已有近百年的歷史，在過去很長一段時(shí)間，我國水暖鍋爐控制一直都是人工手動(dòng)控制。采用鍋爐的計(jì)算機(jī)控制和變頻控制不僅可大大節(jié)約能源，促進(jìn)環(huán)保，而且可以提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下位機(jī)控制程序采用西門子公司的STEP7編程軟件設(shè)計(jì)，主要完成模擬量信號的處理，溫度和壓力信號的PID控制等功能，并接受上位機(jī)的控制指令以完成風(fēng)機(jī)啟?？刂疲瑓?shù)設(shè)定，循環(huán)泵的控制和其余電動(dòng)機(jī)的控制。該控制系統(tǒng)以一臺(tái)工業(yè)控制機(jī)作為上位機(jī)，以西門子S7300可編程控制機(jī)為下位機(jī)，系統(tǒng)通過變頻器控制電機(jī)的啟動(dòng)，運(yùn)行和調(diào)速。摘要隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，以及人們生活水平的不斷提高，對城市生活供暖的用戶數(shù)量和供暖質(zhì)量提出了原來越高的要求。結(jié)合現(xiàn)狀，本論文供暖鍋爐監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一套基于PLC和變頻調(diào)速技術(shù)的供暖鍋爐控制系統(tǒng)。上位機(jī)監(jiān)控采用WinCC設(shè)計(jì)，主要完成系統(tǒng)操作界面設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)啟?？刂?，參數(shù)設(shè)定，報(bào)警聯(lián)動(dòng)，歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。本文設(shè)計(jì)的變頻控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了鍋爐燃燒過程的自動(dòng)控制，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵字：鍋爐控制；變頻調(diào)速；組態(tài)軟件；PLCAbstractAlong with social economy’s swift development, the urban construction scale’s unceasing expansion , as well as the peple living standard’s unceasing enhancement , set more and more high request to the city life heating’s user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technology heating boiler control system.This control system takes the superior machine by one Industry cybertrons , west of family household S7300 programmable controller for lower position machine ,system through frequency changer control motor’s start , movement and vclocity modulation .the superior machine monitoring software uses the three dimensional strength to control the WinCC design , mainly pletes the system operation contract surface design ,realizes the system to open/stops functions and so on control ,parameter hypothesis ,warning linkage,historical data inquiry. The lower position machine control procedure uses Siemen’s STEP7 programming software design , mainly pletes the simulation quantity signal processing , temperature and pressure signal functions and so on PID control , and receives the superior machine control mand to plete the air blower to open/stops the control , the parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motor’s control.This article designs the frequency conversion processs automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boiler’s puter control and the frequency converseon control noe only may save the energy greatly, the promotion environmental protection moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key Words：Boiler control；Frequency conversion velocity modulation ；Configuration Software；PLC目 錄摘要 1Abstract 2第1章 概 述 5 項(xiàng)目背景及課題的研究意義 5 供暖鍋爐控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6 7 8第2章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 10 10 總體設(shè)計(jì)思路 10 11 11 方案2 11 12第3章 硬件設(shè)計(jì) 13 用戶系統(tǒng)框圖 13 鍋爐系統(tǒng)的理論分析 14 14 14 15 20 21 22第4章 軟件設(shè)計(jì) 26 S7300系列PLC簡介 27 PLC編程語言簡介 29 PLC編程語言的國際標(biāo)準(zhǔn) 29 30 30 S7300 CPU中的寄存器 31 STEP7 的原理 32 STEP7概述 32 硬件組態(tài)與參數(shù)設(shè)置 33 符號表 37 邏輯塊 38 39 42 44 44 46 50第5章 結(jié) 論 54 成果的創(chuàng)造性和先進(jìn)性 54（經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義） 54 推廣應(yīng)用范圍和前景 54 需要進(jìn)一步改進(jìn)之處 55參考文獻(xiàn) 56外文資料翻譯 57外文翻譯原文 57外文翻譯譯文 69致謝 76附錄 77附錄1 程序清單 77附錄2 I/O點(diǎn)數(shù)分配表 97附錄3 物理參數(shù)比較表 98第1章 概 述 項(xiàng)目背景及課題的研究意義工業(yè)鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和集中供熱過程中重要的動(dòng)力設(shè)備。隨著我國人民生活水平的穩(wěn)步提高和城市化建設(shè)的步伐加快，建筑業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性日益凸顯。雖然近年來，電熱采暖、地?zé)岵膳娜贿M(jìn)入尋常百姓家，但以水暖鍋爐進(jìn)行采暖仍是我國最為普遍使用的冬季采暖方式。但是我國目前運(yùn)行的大多數(shù)鍋爐系統(tǒng)控制水平不高，效率普遍低于國家標(biāo)準(zhǔn)，操作工人水平參差不齊，經(jīng)常是憑感覺和經(jīng)驗(yàn)去操作，長期使鍋爐處在能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。工業(yè)鍋爐生產(chǎn)效率會(huì)受到諸多因素的影響。然而鍋爐設(shè)備是一個(gè)復(fù)雜的控制對象，作為一個(gè)長期運(yùn)行的設(shè)備，其控制系統(tǒng)的優(yōu)劣也是影響鍋爐生產(chǎn)效率的重要因素。實(shí)際表明，應(yīng)用于20~30噸/時(shí)中壓鍋爐的DMC一50系列微機(jī)控制系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)測節(jié)煤率達(dá)5%以上。利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)由現(xiàn)場控制層、顯示操作層和信息管理層組成的集成自動(dòng)化系統(tǒng)可以使企業(yè)生產(chǎn)和管理有機(jī)地結(jié)合起來。 供暖鍋爐控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鍋爐的自動(dòng)化控制從上世紀(jì)三、四十年代就開始了，當(dāng)時(shí)大都為單參數(shù)儀表控制，進(jìn)入上世紀(jì)五十年代后，美國、前蘇聯(lián)等國家都開始進(jìn)行對鍋爐的操作和控制的進(jìn)一步研究。到上世紀(jì)六十年代，在發(fā)達(dá)國家，鍋爐的控制主要以電動(dòng)單元組合儀表(相當(dāng)于我國的DDZII, DDZIII儀表)檢測與控制，還是以檢測報(bào)警為主，控制為輔助功能。尤其是近一、二十年來，隨著先進(jìn)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，加之計(jì)算機(jī)各種性能的不斷增強(qiáng)，價(jià)格的大幅度下降，使鍋爐應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制很快得到了普及和應(yīng)用。如 今在 國 外，鍋爐的控制己基本實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，在控制方法上都采用了現(xiàn)代控制理論中的最優(yōu)控制、多變量頻域、模糊控制等方法，因此，鍋爐的熱效率很高、鍋爐運(yùn)行平穩(wěn)，而且減少了對環(huán)境的污染。80年代中后期，隨著先進(jìn)的控制技術(shù)引入我國的鍋爐控制，鍋爐的計(jì)算機(jī)控制得到了很大的發(fā)展。進(jìn)入本世紀(jì)以來，為了進(jìn)一步改善鍋爐操作狀況，降低能耗，確保安全運(yùn)行，減少對大氣的污染，同時(shí)隨著人工智能理論的發(fā)展成熟，智能控制技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，對新一代鍋爐計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用已勢在必行且條件成熟。近幾年變頻技術(shù)在我國的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，在鍋爐控制方面也有應(yīng)用，主要有三種形式，①全自動(dòng)變頻定壓；②鍋爐鼓、引風(fēng)機(jī)變頻控制；③循環(huán)泵變頻控制，對系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)調(diào)節(jié)。SCADA是英文“Supervisory Control and Data Acquisition”的縮寫，即“監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集”。這些智能采集設(shè)備與生產(chǎn)過程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，實(shí)時(shí)感知設(shè)備中各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過特定的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到HMI系統(tǒng)中；必要的時(shí)候，這些智能系統(tǒng)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號。這些處理后的數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫中，也可能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)上，還可能與別的系統(tǒng)(如MIS、GIS)結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)，HMI還可以接受操作人員的指令，將相應(yīng)的控制信號發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。SCADA系統(tǒng)所涉及