【正文】 金、化工、能源、交通等各種行業(yè)。但是這種控制方式受分立器件的性能影響大，系統(tǒng)各部分之間影響較大，自動化水平不高，控制效果并非十分理想，而且容易出現(xiàn)故障，不利于系統(tǒng)的長期安全、高效運行。工業(yè)蒸汽鍋爐汽包水位控制的任務是控制給水流量使其與蒸發(fā)量保持動態(tài)平衡，維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)，是保證鍋爐安全生產(chǎn)運行的必要條件，鍋爐汽包水位也是鍋爐運行中一個重要的監(jiān)控參數(shù)，它間接地體現(xiàn)了鍋爐負荷和給水之間的平衡關系。保持鍋爐汽包水位在正常范圍內(nèi)是鍋爐運行的一項重要的安全性能指標，由于負荷、燃燒狀況及給水流量等因素的變化，汽包水位會經(jīng)常發(fā)生變化 [1]。 therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already bee the essential important equipment in automatic control domain.Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is pleted.Key words: Steam drum water level Three impulses control PLC PID control目 錄1 緒 論 ................................................................................................1 汽包水位控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................1 本設計的主要工作 .....................................................................................22 控制方案設計 .................................................................................4 汽包水位的影響因素 .................................................................................4 汽包水位的控制方案設計 .........................................................................73 硬件選型 .......................................................................................13 水位傳感器選型 .......................................................................................13 流量傳感器的選型 ...................................................................................14 電機的選型 ...............................................................................................16 變頻器的選型 ...........................................................................................17 接觸器的選型 ...........................................................................................17 熔斷器的選型 ...........................................................................................18 功率三極管的選型 ...................................................................................18 PLC 及相關模塊的選型 ...........................................................................19 硬件工作 原理 ...........................................................................................224 硬件設計 .......................................................................................25 系統(tǒng)總體線路設計 ...................................................................................25 控制線路設計 ...........................................................................................285 控制算法及參數(shù)整定 ...................................................................30 PID 算法簡介 ............................................................................................30 三沖量控制系統(tǒng)參數(shù)整定 .......................................................................316 軟件設計 .......................................................................................39 程序流程設計 ...........................................................................................39 DeviceNet 網(wǎng)絡 組態(tài) .................................................................................41 RSLogix5000 程序設計 ............................................................................447 監(jiān)控界面設計 ...............................................................................508 結束語 ...........................................................................................53參考文獻 ..........................................................................................55致 謝 ................................................................................................56附 錄 ................................................................................................571 緒 論 汽包水位控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀蒸汽鍋爐是企業(yè)重要的動力設備，其任務是供給合格穩(wěn)定的蒸汽產(chǎn)品，以滿足負荷的需要。根據(jù)控制要求和所設計的控制方案進行硬件選型以及系統(tǒng)的硬件設計，利用 PLC 編程實現(xiàn)控制算法進行系統(tǒng)的軟件設計，最終完成 PLC 在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中應用。本文從分析影響汽包水位的各種因素出發(fā)，重點分析了鍋爐汽包水位的“假水位現(xiàn)象” ，提出了鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的三沖量控制方案。摘 要汽包水位是影響鍋爐安全運行的一個重要參數(shù)，汽包水位過高或者過低的后果都非常嚴重，因此對汽包水位必須進行嚴格控制。PLC 技術的快速發(fā)展使得 PLC 廣泛應用于過程控制領域并極大地提高了控制系統(tǒng)性能，PLC 已經(jīng)成為當今自動控制領域不可缺少的重要設備。按照工程整定的方法進行了 PID 參數(shù)整定，并進行了仿真研究。關鍵詞：汽包水位 三沖量控制 PLC PID 控制ABSTRACTThe steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence。鍋爐是一個十分復雜的控制對象，為保證提供合格的蒸汽產(chǎn)品以適應負荷的需要，與其配套設計的控制系統(tǒng)必須滿足各主要工藝參數(shù)的需要。因此鍋爐汽包水位應當根據(jù)設備的運行狀況進行實時調(diào)節(jié)加以嚴格控制以保證鍋爐的安全運行。傳統(tǒng)的控制方法是以各種分立器件的應用為基礎，利用各種檢測器件對被控參數(shù)實時進行檢測并反饋給控制器件，再根據(jù)自動控制理論的有關算法完成相應的運算并驅(qū)動調(diào)節(jié)機構完成相應的動作，從而達到自動控制的目的?，F(xiàn)在廣泛使用的控制技術還有 DCS集散控制系統(tǒng) [2]，但由于 DCS 系統(tǒng)適合有多個控制回路同時工作的復雜系統(tǒng)，而且集散控制系統(tǒng)往往價格昂貴，對于像汽包水位這樣的控制系統(tǒng)來說性價比太高，因此對于汽包水位控制系統(tǒng)來說并非理想的選擇。隨著計算機在操作系統(tǒng)、應用軟件、通信能力上的飛速發(fā)展，大大增強了 PLC 通信能力，豐富了 PLC 編程軟件和編程技巧，增強了 PLC 過程控制能力。PLC 控制鍋爐技術是近年來開發(fā)的一項新技術。作為鍋爐控制裝置，其主要任務是保證鍋爐的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，減輕操作人員的勞動強度。它的被控量是汽包水位，而調(diào)節(jié)量則是汽包給水流量，通過對汽包水位的實時檢測并進行反饋，PLC 對反饋信號和給定信號進行比較，然后根據(jù)控制算法對二者的偏差進行相應的運算，運算結果輸出給執(zhí)行機構從而實現(xiàn)給水流量的調(diào)節(jié)，使汽包內(nèi)部的物料達到動態(tài)平衡，汽包水位變化在允許范圍之內(nèi)。在此基礎之上，根據(jù)各個因素對鍋爐汽包水位的影響采用汽包水位三沖量方案，達到控制鍋爐汽包水位穩(wěn)定的目的。為整個系統(tǒng)的實現(xiàn)以及穩(wěn)定、可靠運行打下基礎。在此基礎之上對整定結果進行仿真，并對整定結果進行進一步調(diào)整判斷其可行性，為后續(xù)的軟件設計工作打下基礎。同時利用組態(tài)軟件進行監(jiān)控界面的設計，實現(xiàn)通過上位機對整個系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控功能，使之能夠動態(tài)顯示系統(tǒng)的運行狀況，并可以通過監(jiān)控界面對系統(tǒng)進行相關操作。汽包水位是影響鍋爐安全運行的重要參數(shù)，如果水位過高，會破壞汽水分離裝置的正常工作，嚴重時會導致蒸汽帶水增多，增加在管壁上的結垢和影響蒸汽質(zhì)量。所以鍋爐汽包水位過高過低都可能造成重大事故。 汽包水位的影響因素首先應該從分析汽包水位的動態(tài)特性入手。給水調(diào)節(jié)機構為變頻器調(diào)節(jié)給水量 W，汽輪機耗汽量 D 是由汽輪機閥門開度來控制的。但實際情況并非如此，最突出的一點就是水循環(huán)系統(tǒng)中充滿了夾雜著大量蒸汽汽泡的水，而蒸汽泡的體積 V 是隨著汽包壓力和爐膛熱負荷的變化而變化的