全套畢業(yè)設(shè)計(jì)基于PLC的鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系qq 174320523 各專業(yè)都有編號(hào)無(wú)錫太湖學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： 基于plc的鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)學(xué) 號(hào)： 0923174學(xué)生姓名： 曹 律 指導(dǎo)教師： 潘國(guó)鋒 （職稱：副教授 ） （職稱： ）2013年5月25日無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng) 信 承 諾 書(shū)本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于plc的鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)

2、： 機(jī)械94 學(xué) 號(hào)： 0923174 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日無(wú)錫太湖學(xué)院信 機(jī)系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū)一、題目及專題：1、題目基于plc的鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控控制設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 鍋爐作為我國(guó)最重要的能源轉(zhuǎn)換之一，對(duì)我們的生產(chǎn)、生活都有著很大程度的影響，直接體現(xiàn)在我國(guó)南方的火力發(fā)電廠和北方供熱采暖系統(tǒng)中。早期的鍋爐都采用繼電器接觸器控制，隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，缺點(diǎn)和弊端不斷體現(xiàn)出來(lái)，這種老式的控制方式已不能適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)。 plc技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用在新的科技控制領(lǐng)域中，其高度的靈活性和智能操控技術(shù)對(duì)現(xiàn)代工控技術(shù)有著巨

3、大影響，因此使用plc控制技術(shù)對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造能實(shí)現(xiàn)該生產(chǎn)行業(yè)的重大革新。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： 根據(jù)國(guó)內(nèi)外鍋爐的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)提出設(shè)計(jì)方案； 設(shè)計(jì)鍋爐控制系統(tǒng)的控制方案，完成對(duì)鍋爐系統(tǒng)的控制； 設(shè)計(jì)鍋爐控制所需的硬件，完成控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及接線圖； 設(shè)計(jì)鍋爐控制的plc程序，完成軟件梯形圖； 根據(jù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)，完成一篇外文資料及相應(yīng)翻譯。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械94 班 姓名 曹 律 五、開(kāi)始及完成日期：自2012年11月12日 至2013年5月25日六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）：指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教研室主任學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)簽名 系主

4、任 簽名2012年11月12日全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系qq 174320523 各專業(yè)都有摘 要 在工業(yè)迅速發(fā)展的推動(dòng)下，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平得到了大幅的提升。鍋爐作為最重要的動(dòng)力機(jī)械設(shè)備起著不可替代的作用，因此鍋爐有著巨大的發(fā)展前景，但是我國(guó)鍋爐的燃燒效率較低，也就使得鍋爐的供能不夠高效。 本設(shè)計(jì)結(jié)合plc控制技術(shù)對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行了重點(diǎn)的研究。采用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)鍋爐進(jìn)行優(yōu)化控制，從而大大提高其燃燒效率，節(jié)約一次能源，減少所產(chǎn)生的環(huán)境污染，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境質(zhì)量的提高有很大的意義。通過(guò)對(duì)鍋爐各個(gè)部分控制要求的研究，結(jié)合參考文獻(xiàn)和實(shí)際情況設(shè)計(jì)鍋爐的自動(dòng)控制系統(tǒng)。所研究設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可以對(duì)鍋爐進(jìn)行集中監(jiān)測(cè)、

5、控制、管理。集中體現(xiàn)在對(duì)鍋爐燃燒控制、水位汽包控制、過(guò)熱蒸汽溫度控制以及安全系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)采用s7-300 plc為核心控制器，同時(shí)結(jié)合變頻器技術(shù)、傳感器與檢測(cè)技術(shù)以及以太網(wǎng)技術(shù)將所有設(shè)備構(gòu)成一個(gè)整體，并與其他操作設(shè)備建立起良好的通信，對(duì)鍋爐進(jìn)行集散控制。通過(guò)step 7編程軟件對(duì)plc進(jìn)行軟件編程，構(gòu)成對(duì)鍋爐的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：鍋爐；plc；控制；step 7abstract with the rapid development of industry, the level of economy has been greatly improved in china. boile

6、rs as the most important power machinery equipment play an irreplaceable role. therefore, boilers have great prospects. however, in china it is not enough to supply energy because of the low combustion efficiency of boilers. this design focuses on the issue with the plc control technology. to raise

7、its combustion efficiency, save primary energy sources and reduce the environment pollution, this paper uses modern computer technology to optimize the control of boilers, which has great impact on the socio-economic and environment quality. through the study on the each part of control requirements

8、 combined with the references and lots of documentation, it designs an automatic control system of boilers that can be implemented on boiler for centralized monitoring, control and management. it intensively reflects on the control of boiler burning, the control of water level and bubbles, the contr

9、ol of superheated steam temperature and the design of safety inspection system. the design uses s7-300 plc as the core controller. at the same time, it applies distributed control of boilers, combined with the inverter technology, sensors and measurement technique and ethernet technique to all the d

10、evices as a whole. and set up a good communication with other operating equipment. through step 7 programming software for upper computer software programming . it constitutes a true time monitoring and control system of boilers.key words: boilers; programmable logic controller; control; step 7目 錄摘

11、要iiiabstractiv目 錄v1 緒論11.1 本課題的內(nèi)容和意義11.2 鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀及其未來(lái)的發(fā)展前景11.2.1 鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀11.2.2 鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)21.3 本課題的目的及要求22 鍋爐系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)32.1 鍋爐運(yùn)行過(guò)程簡(jiǎn)介32.1.1 鍋爐結(jié)構(gòu)及其工藝介紹32.1.2 鍋爐的工作過(guò)程42.2 鍋爐水位控制方案設(shè)計(jì)42.2.1 鍋爐汽包水位控制要求42.2.2 鍋爐汽包水位控制方案設(shè)計(jì)52.3 鍋爐燃燒控制方案設(shè)計(jì)52.3.1 鍋爐燃燒控制要求52.3.2 主蒸汽壓力控制方案設(shè)計(jì)62.3.3 送風(fēng)控制方案設(shè)計(jì)72.3.4 引風(fēng)控制方案設(shè)計(jì)82.4 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制

12、方案設(shè)計(jì)82.4.1 過(guò)熱蒸汽溫度控制方案要求82.4.2 過(guò)熱蒸汽減溫器的安裝設(shè)計(jì)82.5 小結(jié)93 鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)103.1 鍋爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)103.1.1 硬件型號(hào)選定103.1.2 鍋爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)123.2 鍋爐系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)133.3 i/o地址分配表163.4 軟件編程184 鍋爐控制系統(tǒng)仿真244.1 汽包水位控制系統(tǒng)整定與仿真244.2 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)整定與仿真254.2.1 主蒸汽壓力控制回路整定與仿真254.2.2 送風(fēng)控制系統(tǒng)整定與仿真274.2.3 引風(fēng)控制系統(tǒng)整定與仿真285 結(jié)論與展望305.1 結(jié)論305.2 不足之處及未來(lái)展望30致 謝31參考文獻(xiàn)3

13、2全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系qq 174320523 各專業(yè)都有1 緒論鍋爐作為社會(huì)工業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備，對(duì)經(jīng)濟(jì)的推動(dòng)有著巨大的影響，因此對(duì)鍋爐的不斷優(yōu)化也是現(xiàn)代科技發(fā)展的一個(gè)重要方向。隨著時(shí)代的推進(jìn)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速崛起，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用到社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，因此也衍生了許多工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。如今常用的工控機(jī)類別有：pc總線工業(yè)電腦（ipc）、可編程控制系統(tǒng)（plc）、分散型控制系統(tǒng)（dcs）、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)（fcs）及數(shù)控系統(tǒng)（cnc）五種1。plc以成熟的技術(shù)支持、高度可靠性、強(qiáng)抗干擾能力、小體積、高效率低能耗等特點(diǎn)在工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)備的行業(yè)有著很大占有率。由此可以

14、預(yù)見(jiàn)，利用plc來(lái)控制工業(yè)生產(chǎn)有著巨大的前景。1.1 本課題的內(nèi)容和意義鍋爐作為我國(guó)最重要的能源轉(zhuǎn)換之一，對(duì)我們的生產(chǎn)、生活都有著很大程度的影響，直接體現(xiàn)在我國(guó)南方的火力發(fā)電廠和北方供熱采暖系統(tǒng)中。早期的鍋爐都采用繼電器接觸器控制，隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，缺點(diǎn)和弊端不斷體現(xiàn)出來(lái)，這種老式的控制方式已不能適應(yīng)大規(guī)模的生產(chǎn)活動(dòng)。plc技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用在新的控制領(lǐng)域中，因此使用plc控制技術(shù)對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的優(yōu)化改造是本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。 考慮到現(xiàn)存煤礦資源的儲(chǔ)量以及社會(huì)發(fā)展的環(huán)保趨勢(shì)，對(duì)鍋爐監(jiān)控控制方式的改革就有了一定的意義和價(jià)值。本課題的要求是通過(guò)使用plc來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控鍋爐的全程運(yùn)作，通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)

15、鍋爐控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，再依靠plc實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的控制系統(tǒng)。這樣一來(lái)，既能提高操作者對(duì)鍋爐的操控性，又能減少人力資源和運(yùn)行成本。1.2 鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀及其未來(lái)的發(fā)展前景1.2.1 鍋爐技術(shù)的現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的工業(yè)鍋爐大多采用的是繼電器接觸器控制，給水、鼓風(fēng)、引風(fēng)等基本的控制部分均為現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，其控制系統(tǒng)一般由輸入電路、控制電路、輸出電路和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)這四分部分組成。在以往傳統(tǒng)的鍋爐生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，老式控制系統(tǒng)運(yùn)用很普遍，但是隨著科技的進(jìn)步，企業(yè)生產(chǎn)量得到擴(kuò)大，這種控制調(diào)節(jié)方式在面對(duì)逐漸嚴(yán)格和多樣化的生產(chǎn)工藝要求時(shí)，已經(jīng)無(wú)法起到相應(yīng)的精確控制，越來(lái)越顯得落后。老式的手動(dòng)控制方式不但在操作性方面不夠便捷人性化，而

16、且在鍋爐運(yùn)行時(shí)會(huì)持續(xù)高的能耗，轉(zhuǎn)化效率極低，此外在監(jiān)測(cè)的方法上，系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制不夠完善，往往會(huì)使整個(gè)鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行在安全隱患中。對(duì)于重要的控制量一旦超過(guò)規(guī)定范圍，又無(wú)法及時(shí)調(diào)整，對(duì)周邊操作人員的人身安全會(huì)構(gòu)成很大威脅。我國(guó)的鍋爐工業(yè)和國(guó)外相比發(fā)展的較晚。雖然我國(guó)工業(yè)經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，生產(chǎn)水平有了很大的提高，但以往的鍋爐都以煤礦為主要能源，在早期鍋爐生產(chǎn)的影響下，很多企業(yè)無(wú)法采用天然氣等新能源來(lái)替代煤礦作為主要能源。從全球來(lái)看，國(guó)內(nèi)的控制技術(shù)落后于國(guó)外，國(guó)外的控制技術(shù)先進(jìn)，其自動(dòng)化控制程度相當(dāng)完善，而國(guó)內(nèi)的鍋爐控制單元大多采用常規(guī)的控制儀表，和世界的先進(jìn)水平相差較大。1.2.2 鍋爐的發(fā)展趨勢(shì)鍋

17、爐的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、安全性、環(huán)保性決定了該設(shè)備的好壞及其控制系統(tǒng)的優(yōu)劣。從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)講，要求鍋爐的能耗小，維護(hù)成本低，自動(dòng)化控制程度高。從鍋爐的技術(shù)上講，整個(gè)全自動(dòng)控制系統(tǒng)要采用高效率、高質(zhì)量的控制元件來(lái)保證，依靠微機(jī)技術(shù)智能化控制，優(yōu)化每個(gè)調(diào)節(jié)量，提高節(jié)能效果。從安全性方面上講，鍋爐控制系統(tǒng)的各個(gè)部分能夠單獨(dú)控制，但又相互聯(lián)系，遇到緊急故障時(shí)可以單獨(dú)停止以保證現(xiàn)場(chǎng)的操作人員的安全。從環(huán)保性方面上講，通過(guò)計(jì)算機(jī)的調(diào)節(jié)管理，減少鍋爐及其他系統(tǒng)設(shè)備對(duì)環(huán)境的污染，尤其是對(duì)大氣和水質(zhì)的要求。1.3 本課題的目的及要求plc自動(dòng)化控制系統(tǒng)有著很高的優(yōu)越性，對(duì)于不同的生產(chǎn)環(huán)境只需改變內(nèi)部的程序，控制系統(tǒng)就

18、能做相應(yīng)的調(diào)整，作出針對(duì)性改變，無(wú)需改變外部設(shè)備的選用和排布，體現(xiàn)出此類控制系統(tǒng)的良好適用性，有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)價(jià)值。 本設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用串級(jí)控制、比值控制以及前饋控制等控制方式，實(shí)現(xiàn)了燃料量控制調(diào)節(jié)主蒸汽壓力，送風(fēng)量控制調(diào)節(jié)煙氣含量以及引風(fēng)量控制爐膛負(fù)壓的要求，并有效克服了彼此間的干擾。并根據(jù)課題要求設(shè)計(jì)出相應(yīng)的硬件控制系統(tǒng),采用相應(yīng)編程軟件在plc中編寫(xiě)出能實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的梯形圖程序。 2 鍋爐系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 燃煤蒸汽鍋爐的工作原理為生產(chǎn)出符合壓力和溫度要求的水蒸汽，以滿足負(fù)載設(shè)備的生產(chǎn)要求，同時(shí)還要保證整個(gè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。實(shí)現(xiàn)鍋爐實(shí)時(shí)監(jiān)控的重點(diǎn)在于保持汽包水位在設(shè)定范圍、維持蒸汽壓力處

19、于規(guī)定范圍、保證鍋爐的燃燒效率及確保爐膛負(fù)壓在給定范圍。2.1 鍋爐運(yùn)行過(guò)程簡(jiǎn)介2.1.1 鍋爐結(jié)構(gòu)及其工藝介紹鍋爐是一種生產(chǎn)蒸汽或熱水的換熱設(shè)備。它由本體、附屬設(shè)備及附件儀表組成。本體主要有“鍋”和“爐”兩部分組成。在常見(jiàn)的鍋爐設(shè)備中，鏈條爐排鍋爐的結(jié)構(gòu)緊湊、系統(tǒng)成熟、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，使得它被運(yùn)用的尤為廣泛。“鍋”和“爐”兩部分組成了鍋爐，鍋為汽水系統(tǒng)，爐為燃燒系統(tǒng)。汽水系統(tǒng)的作用是有效吸收燃料放出的熱量，將水加熱成為水蒸汽。液體被給水電機(jī)送到省煤器和汽包，接著進(jìn)入下降管、水冷壁，水在水冷壁中加熱后成為汽水混合物又回到汽包并經(jīng)過(guò)汽、水分離，分離出的水繼續(xù)進(jìn)入下降管循環(huán)，飽和蒸汽則離開(kāi)汽包進(jìn)入

20、過(guò)熱器系統(tǒng)2。飽和蒸汽經(jīng)過(guò)熱器升溫后，通過(guò)主蒸汽管道送入汽輪機(jī)進(jìn)行最終的生產(chǎn)運(yùn)作。圖2.1 “鍋”的結(jié)構(gòu)示意圖燃燒系統(tǒng)主要任務(wù)是使燃料在爐內(nèi)良好燃燒，放出熱量。它由爐膛、煙道、燃燒器、空氣預(yù)熱器等組成。此外，鍋爐本體還包括用來(lái)構(gòu)成封閉爐膛和煙道的爐墻，以及用來(lái)支撐設(shè)備的構(gòu)架。圖2.2 “爐”的結(jié)構(gòu)示意圖2.1.2 鍋爐的工作過(guò)程煤礦傳送帶把燃煤送至煤斗,通過(guò)磨機(jī)磨煤后由空氣管進(jìn)入的熱空氣進(jìn)行粗細(xì)分離，分離出不符合要求的粗煤被返回至煤磨機(jī)，合格的細(xì)煤粉存到煤粉倉(cāng)庫(kù)，按爐膛燃燒的需求量送至爐膛，粗細(xì)分離產(chǎn)生的粉塵與一部分熱空氣被排粉機(jī)通過(guò)輸送管道送至爐膛，經(jīng)過(guò)燃燒器后參與爐膛的燃燒。煤粉在爐膛內(nèi)迅

21、速燃燒后放出大量熱，使?fàn)t膛的溫度達(dá)到上千攝氏度或更高的溫度。爐膛四周內(nèi)壁布置著許多水冷壁，爐膛上方布置著過(guò)熱器等受熱面。過(guò)熱器的作用是吸收爐膛內(nèi)的熱量，降低火焰溫度，保護(hù)爐墻不被燒壞。此外為了防止熔化的煤灰黏在煙道等受熱面上，煙氣向上流動(dòng)到達(dá)爐膛上面的出煙口時(shí)，煙氣溫度必須低于煤灰的熔點(diǎn)。最后，燃燒產(chǎn)生的廢氣經(jīng)除塵器、引風(fēng)機(jī)等過(guò)濾大量飛灰后通過(guò)煙囪排入大氣。 2.2 鍋爐水位控制方案設(shè)計(jì)2.2.1 鍋爐汽包水位控制要求汽包水位在鍋爐的運(yùn)行過(guò)程中起著十分重要的作用，決定著鍋爐的工作質(zhì)量。汽包水位作為鍋爐安全運(yùn)行的前提條件，如果太低則會(huì)破壞鍋爐的水循環(huán)，引發(fā)水冷壁管破裂和鍋體干燒等現(xiàn)象，如果汽包受

22、此影響損壞，還會(huì)引發(fā)爆炸；水位過(guò)高會(huì)使得汽水混合物無(wú)法正常分離，產(chǎn)生“帶水”蒸汽，引起過(guò)熱管壁結(jié)垢，而且這種不合格的水蒸汽不滿足生產(chǎn)的要求，會(huì)使相關(guān)負(fù)載設(shè)備的傳動(dòng)葉片損壞。整個(gè)給水系統(tǒng)控制最易出現(xiàn)也是最難解決的問(wèn)題是鍋爐的“虛假水位”，具體體現(xiàn)為：負(fù)荷突然大幅度增加時(shí)，水位迅速上升，但隨后又迅速地下降；負(fù)荷突然大幅度下降時(shí)，水位迅速下降，隨后又迅速上升。因此水位控制的主要目的在于有效的調(diào)節(jié)汽包處于規(guī)定范圍，并且解決鍋爐的虛假水位問(wèn)題。2.2.2 鍋爐汽包水位控制方案設(shè)計(jì) 對(duì)于汽包水位的控制一般有單沖量、雙沖量和三沖量三種控制方案。 三級(jí)沖量控制系統(tǒng)與單沖量、雙沖量控制系統(tǒng)有明顯的優(yōu)越性，雖然雙

23、沖量控制系統(tǒng)可以克服單沖量控制系統(tǒng)無(wú)法克服的“虛假水位”問(wèn)題，但是它還是無(wú)法做到對(duì)調(diào)節(jié)閥的靜態(tài)補(bǔ)償和無(wú)法及時(shí)克服給水系統(tǒng)的干擾。 因此工業(yè)鍋爐汽包水位控制一般都采用三沖量控制的方式，即為在雙沖量水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加入給水流量信號(hào)構(gòu)成的三沖量控制系統(tǒng)：汽包水位為主沖量信號(hào)、給水流量為反饋信號(hào)、蒸汽流量為前饋信號(hào)。 圖2.3 三沖量汽包水位控制方案圖2.3 鍋爐燃燒控制方案設(shè)計(jì)2.3.1 鍋爐燃燒控制要求工業(yè)鍋爐是一個(gè)多輸入輸出、非線性的復(fù)雜控制對(duì)象，當(dāng)某個(gè)參數(shù)變化時(shí)，其他的參數(shù)都會(huì)做出相應(yīng)的改變，各個(gè)參數(shù)之間相互關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，并且相互影響。鍋爐燃燒過(guò)程中的主要控制任務(wù)是給煤控制、給風(fēng)控制和

24、爐膛負(fù)壓控制。實(shí)現(xiàn)燃料量控制調(diào)節(jié)蒸汽壓力，送風(fēng)量控制調(diào)節(jié)煙氣含量以及引風(fēng)量控制爐膛負(fù)壓，并有效克服了彼此間的干擾，保證鍋爐經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行的同時(shí)又能使產(chǎn)生的蒸汽可以滿足設(shè)備負(fù)荷的需求。 圖2.4 鍋爐輸入輸出變量的關(guān)系示意圖2.3.2 主蒸汽壓力控制方案設(shè)計(jì)鍋爐主蒸汽壓力是整個(gè)燃燒控制系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)參數(shù)之一，引起蒸汽壓力變化的因素有許多，給煤量、蒸汽流量是其中主要的兩個(gè)原因。引起蒸汽壓力改變的干擾有兩種：給煤量m的變化的干擾和蒸汽流量d變化的干擾。如圖2.5所示，當(dāng)給煤量m突然改變時(shí)，煤粉由加入到燃燒發(fā)出熱量有一定延遲，液體吸熱變?yōu)闅怏w有需要一段時(shí)間，故在煤粉加入后的一段時(shí)間內(nèi)，主蒸汽壓力pm不會(huì)

25、馬上上升，而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才會(huì)開(kāi)始上升。如圖2.6所示，主蒸汽壓力pm在蒸汽流量d增加后下降，此時(shí)如果給煤量m不再增加，不再提供熱量，主蒸汽壓力pm就會(huì)一直下降，直至增加給煤量m來(lái)產(chǎn)生熱量，并與蒸汽流量d相互平衡后才能恢復(fù)鍋爐的主蒸汽壓力。 圖2.5 給煤量階躍變化時(shí)，主 圖2.6 給煤量階躍變化時(shí)，主 蒸汽壓力的反應(yīng)曲線 蒸汽壓力的反應(yīng)曲線 如圖2.7所示，主蒸汽壓力的控制系統(tǒng)是一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)。主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器作為主調(diào)節(jié)器，給煤調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器，主蒸汽壓力調(diào)節(jié)器的輸出與給煤量的給定預(yù)設(shè)值作為輸出送至給煤量調(diào)節(jié)器，控制變頻器調(diào)速，從而改變給給煤量。圖2.7 主蒸汽壓力控制方案圖 2.3.3

26、送風(fēng)控制方案設(shè)計(jì) 送風(fēng)調(diào)節(jié)的目標(biāo)是維持系統(tǒng)風(fēng)煤比處于規(guī)定范圍以保證煤粉燃燒的經(jīng)濟(jì)性。但因?yàn)闊熝趿恐饕伤惋L(fēng)量決定，因?yàn)樵诳刂茣r(shí)不能及時(shí)調(diào)節(jié)煙氧量，所以采用由煙氣含氧量為主回路，送風(fēng)量為副回路構(gòu)成的串級(jí)控制，并結(jié)合比值控制調(diào)節(jié)送風(fēng)量和給煤量，優(yōu)化送風(fēng)控制系統(tǒng)，保證煙氧量處于穩(wěn)定值。煙氧量（煙氣含氧量），即過(guò)?？諝庀禂?shù)。實(shí)際生產(chǎn)中通常以煙氣含氧量或過(guò)剩空氣系數(shù)表示供給空氣量的大小。燃燒過(guò)程中，如果過(guò)小，煤粉無(wú)法完全燃燒，產(chǎn)生大量的一氧化碳，造成環(huán)境污染；反之，當(dāng)過(guò)大時(shí)，高溫燃燒產(chǎn)生煙氣會(huì)帶走過(guò)多熱量，產(chǎn)生大量n0x，同樣引起環(huán)境污染。給煤量穩(wěn)定時(shí)，燃燒效率與風(fēng)煤比的關(guān)系如圖2.8所示： 圖2.8

27、燃燒效率與風(fēng)煤比關(guān)系示意圖 對(duì)于送風(fēng)量，煙氣含氧量是衡量其是否合適的重要標(biāo)準(zhǔn)，以送風(fēng)量為調(diào)節(jié)量，煙氣含氧量為被調(diào)節(jié)量構(gòu)成一個(gè)串級(jí)比值控制系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案如圖2.9所示。圖2.9 送風(fēng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案圖 圖2.9所示的控制系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)主蒸汽壓力溫度補(bǔ)償?shù)慕o煤量能良好的反應(yīng)出外界負(fù)荷的變化，給煤量經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)在外界負(fù)荷變化時(shí)能夠及時(shí)改變送風(fēng)回路的負(fù)荷，以確保整個(gè)燃燒過(guò)程都有合適的風(fēng)煤比。 主調(diào)節(jié)器為煙氧量調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器接受煙氧量與煙氧量定值信號(hào)；副調(diào)節(jié)器為送風(fēng)量調(diào)節(jié)器，它接受給煤信號(hào)，并結(jié)合送風(fēng)量反饋信號(hào)及煙氧量調(diào)節(jié)器的輸出作為輸入信號(hào)，再將此信號(hào)送到副調(diào)節(jié)器，粗調(diào)回路的風(fēng)煤比

28、。主回路用來(lái)進(jìn)行煙氧量校正調(diào)節(jié)，起細(xì)調(diào)作用。通過(guò)主副回路不斷調(diào)節(jié)風(fēng)煤比，以確保爐膛的最優(yōu)燃燒率。 2.3.4 引風(fēng)控制方案設(shè)計(jì)引風(fēng)量控制系統(tǒng)的主要任務(wù)在于調(diào)節(jié)控制引風(fēng)調(diào)節(jié)閥，確保引風(fēng)量始終穩(wěn)定在規(guī)定范圍，由此維持爐膛負(fù)壓的穩(wěn)定。一旦爐膛內(nèi)燃燒情況發(fā)生變化，爐膛負(fù)壓就會(huì)立即發(fā)生波動(dòng)，因此要使鍋爐能正常運(yùn)行就必須控制爐膛負(fù)壓。爐膛頂部的煙氣壓力即為爐膛負(fù)壓。鍋爐運(yùn)行時(shí)，爐膛負(fù)壓若過(guò)低，不僅熱量損失增加，使鍋爐滅火等不利情況；爐膛負(fù)壓若過(guò)高，則爐膛內(nèi)的高溫?zé)煔馍踔粱鹧婢蜁?huì)外泄，產(chǎn)生巨大的安全隱患，又會(huì)導(dǎo)致煤耗量的增加，加大鍋爐的運(yùn)行成本，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)。如圖2.10所示，爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)選擇單回路控制

29、系統(tǒng)。由于送風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)和引風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)作用明顯且聯(lián)系復(fù)雜，因此轉(zhuǎn)變送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量為前饋信號(hào)后，將其與引風(fēng)量信號(hào)一起送入引風(fēng)控制裝置，形成一個(gè)快速補(bǔ)償系統(tǒng)。圖2.10 引風(fēng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案圖2.4 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制方案設(shè)計(jì)2.4.1 過(guò)熱蒸汽溫度控制方案要求 鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)的任務(wù)是維持過(guò)熱器出口蒸汽溫度在規(guī)定范圍內(nèi)，并保證過(guò)熱器管壁溫度始終處在安全值。 過(guò)熱蒸汽溫度控制一般采用減溫水流量調(diào)節(jié)法來(lái)實(shí)現(xiàn)。減溫器等相關(guān)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作起來(lái)簡(jiǎn)便快捷，因此通過(guò)減溫水來(lái)調(diào)節(jié)過(guò)熱器出口蒸汽溫度的辦法應(yīng)用較為廣泛。在安裝減溫器時(shí)應(yīng)盡可能靠近蒸汽的出口，確保過(guò)熱器工作的安全。 2.4.2 過(guò)

30、熱蒸汽減溫器的安裝設(shè)計(jì)為了保護(hù)過(guò)熱器、提高蒸汽溫度調(diào)節(jié)的靈敏性，過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)都采用前后兩個(gè)噴水減溫器。第一個(gè)減溫器安裝在前屏過(guò)熱器后面，調(diào)節(jié)幅度和惰性都較大。因?yàn)槟┘?jí)的過(guò)熱器熱慣性小，第二個(gè)減溫器安裝在末級(jí)過(guò)熱器前方，以便迅速調(diào)節(jié)出口蒸汽溫度。汽溫控制一般采用兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)互相配合的工作模式，彼此協(xié)調(diào)，當(dāng)一級(jí)減溫器出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，它立即進(jìn)行調(diào)節(jié)，隨后二級(jí)減溫器對(duì)擾動(dòng)再次調(diào)節(jié)。相較于單一控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，優(yōu)勢(shì)明顯。2.5 小結(jié)鍋爐的控制系統(tǒng)主要在于汽包水位的控制和燃燒過(guò)程的控制，以及過(guò)熱蒸汽的控制。其中汽包的水位采用三沖量串級(jí)控制，提高了水位系統(tǒng)的穩(wěn)定性；在燃燒控制中，關(guān)于給煤量、送風(fēng)量、引風(fēng)量

31、的控制分別給出可行的控制方案，以確保對(duì)應(yīng)主蒸汽壓力、煙氧量、爐膛負(fù)壓都處于給定范圍。最后對(duì)過(guò)熱蒸汽的調(diào)節(jié)則保證了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定安全。3 鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本次課題的控制系統(tǒng)中，參與運(yùn)作的主要設(shè)備器件有電動(dòng)機(jī)、變頻器、調(diào)節(jié)變送器、調(diào)節(jié)閥、直流電源、plc。其中電動(dòng)機(jī)和變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)控制環(huán)節(jié)的調(diào)節(jié)；變送器和調(diào)節(jié)閥對(duì)重要控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)調(diào)整；直流電源為整個(gè)系統(tǒng)中的直流元器件供能；plc作為核心控制器最終實(shí)現(xiàn)鍋爐的控制系統(tǒng)。3.1 鍋爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1.1 硬件型號(hào)選定 1. 電動(dòng)機(jī)在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)和燃燒控制系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)是主要的動(dòng)力設(shè)備。選擇了合適的電動(dòng)機(jī)才能保證供水準(zhǔn)確、給煤適當(dāng)，讓鍋

32、爐運(yùn)作更為穩(wěn)定安全。以常見(jiàn)工業(yè)鍋爐的蒸發(fā)量為35t/h，汽包壓力0.5mp，管道直徑為50mm為例，電機(jī)的正常工作功率大約為： （3.1） 由估算結(jié)果可以選定110kw的三相異步電動(dòng)機(jī)即可滿足上產(chǎn)要求。由于主回路中必須接入變頻器來(lái)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，因此選定采用鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，無(wú)需采用繞線式異步電機(jī)。西瑪特機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的yjtg系列變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)滿足這次設(shè)計(jì)要求，適合型號(hào)為yjtg315l2-8，詳細(xì)參數(shù)如下表3-1所示：表3-1 yjtg315l2-8銘牌參數(shù)參數(shù)對(duì)應(yīng)內(nèi)容參數(shù)對(duì)應(yīng)內(nèi)容品牌：型號(hào)：額定功率：額定轉(zhuǎn)速：西瑪牌yjtg315l2-8110kw600（rpm）產(chǎn)品類

33、型：極數(shù)：額定電壓：產(chǎn)品認(rèn)證：三相異步電動(dòng)機(jī)8極380(v)iso9001 2. 變頻器變頻器是實(shí)現(xiàn)變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對(duì)交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過(guò)流/過(guò)壓/過(guò)載保護(hù)等功能4。采用變頻器調(diào)節(jié)來(lái)取代風(fēng)門(mén)、擋板、閥門(mén)的直接控制方案，實(shí)現(xiàn)給煤、給水、送風(fēng)以及引風(fēng)等被調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)。變頻器的調(diào)節(jié)范圍廣，且調(diào)整特性曲線光滑穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)的平穩(wěn)調(diào)節(jié)，精度、可靠性、效率都更高，操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保。從電機(jī)的選型可以知道電動(dòng)機(jī)工作在50hz的三相交流電時(shí)的功率約為100kw，處于基頻以下的交流異步電機(jī)工作時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩

34、輸出，此時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)小于額定轉(zhuǎn)速，故電機(jī)的輸出功率也會(huì)小于其額定功率，同時(shí)由于電機(jī)的轉(zhuǎn)矩保持不變，因此工作電流和在50hz三相交流電下的工作電流基本相同。根據(jù)以上的分析和市場(chǎng)調(diào)查，可選擇選擇abb公司的acs510系列的變頻器。該變頻器可以輸入380v-480v 50/60hz三相交流電，輸出380-480v三相交流電并通過(guò)控制信號(hào)控制其輸出頻率，其全功率范圍是1.1-160kw，能夠滿足鍋爐電機(jī)的功率要求。 3. 變送器變送器（transmitter）就是把傳感器輸出的信號(hào)轉(zhuǎn)化成能被控制設(shè)備接收的數(shù)字信號(hào)的一種信號(hào)轉(zhuǎn)化元件，它可以把傳感器的非電量輸入變成電流或電壓信號(hào)，同時(shí)將這些電信號(hào)放大

35、后傳送給控制和監(jiān)測(cè)設(shè)備。大多實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)都由變送器發(fā)出，但是不同的模擬量信號(hào)需要相應(yīng)的傳感器結(jié)合對(duì)應(yīng)的變送器來(lái)產(chǎn)生。變送器多種多樣，常見(jiàn)的工控變送器有壓力變送器，流量變送器，電流變送器，電壓變送器等。在自動(dòng)化控制方面，變送器的作用是舉足輕重的。變送器把非電量信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的同時(shí)，還能將其放大，這就是變送器優(yōu)于傳感器的地方。根據(jù)控制要求，采用115系列電容式變送器和yyb94型氧量變送器。它可將生產(chǎn)過(guò)程中的液體、氣體、蒸汽、氣體含氧量等介質(zhì)的壓力、差壓、液位、流量、含量等參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為中間變量，即差動(dòng)電容變化c，并把它們轉(zhuǎn)換成4-20ma的直流電流輸出信號(hào)送至各個(gè)有關(guān)單元進(jìn)行顯示或者調(diào)節(jié)控制

36、。 4. 調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥是整個(gè)控制回路的一個(gè)重要的組成部分，調(diào)節(jié)閥的使用是否合理與系統(tǒng)能否穩(wěn)定安全運(yùn)行及其控制正確無(wú)誤息息相關(guān)。根據(jù)傳動(dòng)能源的不同，調(diào)節(jié)閥可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥三類。其中液動(dòng)和氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用最為廣泛，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，性能可靠穩(wěn)定，適用于防火防爆場(chǎng)合等特點(diǎn)。在此次設(shè)計(jì)中所使用到的給水量調(diào)節(jié)閥、送風(fēng)量調(diào)節(jié)閥、引風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)回路的控制調(diào)節(jié)作用。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，選用vb3200系列電動(dòng)閥。它能夠有效調(diào)節(jié)給煤量與空氣的流量，在其對(duì)數(shù)流量特性控制下，當(dāng)閥體小開(kāi)度時(shí)，調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)小，控制比較穩(wěn)定；當(dāng)大開(kāi)度時(shí)，其放大系數(shù)增大，

37、控制效果更明顯更靈敏。 5. 開(kāi)關(guān)電源 鍋爐控制系統(tǒng)中，除了需要接入三相交流電以外，一些控制器件的電源為dc24v。例如plc等控制部件就需要在dc24v下才能正常工作，為此控制回路中要接入一個(gè)開(kāi)關(guān)電源來(lái)為其提供穩(wěn)定的24v直流電。本次控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選用施耐德開(kāi)關(guān)電源abl2rem24045h，其采用脈沖寬度調(diào)制（pwm）方式，由于沒(méi)有沒(méi)有工頻變壓器，工作溫度低、體積更小、重量更輕；功率晶體管工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，使得晶體管的能耗很小，轉(zhuǎn)化效率高，其轉(zhuǎn)化效率比線性電源高處一倍以上，內(nèi)部自帶短路、過(guò)載、過(guò)壓等基本保護(hù)措施。具體產(chǎn)品規(guī)格如下：表3-2 scheider abl2rem24045h詳細(xì)參數(shù)

38、參數(shù)相關(guān)內(nèi)容參數(shù)相關(guān)品牌：型號(hào)：調(diào)制方式：晶體管連接方式：類型：schneider/施耐德abl2rem24045h脈沖寬度調(diào)制(pwm)式半橋式ac/dc電源輸入電壓：輸出電流：輸出電壓：輸出功率：工作效率：220v4.5a24v100w100% 6. plc本次設(shè)計(jì)采用的是西門(mén)子公司的s7-300 plc為核心控制器。s7-300屬于模塊式plc，主要由機(jī)架、cpu模塊、信號(hào)（i/o）模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程計(jì)算機(jī)組成，通過(guò)cpu模塊或通信模塊借口，plc被連接到通信網(wǎng)絡(luò)，可以與計(jì)算機(jī)、其他plc或其他設(shè)備進(jìn)行通信與控制3。西門(mén)子s7-300以極高的性價(jià)比在國(guó)際

39、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有很大的份額，在我國(guó)的各工控行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，其自身的功能指令靈活多變，基本適用于所有控制場(chǎng)合，而且具有強(qiáng)大的擴(kuò)展空間，可以解決一系列工業(yè)領(lǐng)域的控制難題。3.1.2 鍋爐控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 從電源接頭引入380v電源為鍋爐控制系統(tǒng)供電，為了保證設(shè)備的安全和不被瞬時(shí)過(guò)大的電流損壞，必須接入過(guò)流保護(hù)裝置確保電流過(guò)大時(shí)能夠及時(shí)斷電。當(dāng)電氣設(shè)備在自身出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)使回路電流過(guò)大，此時(shí)熔斷器動(dòng)作，及時(shí)切斷回路，保證供電回路和電動(dòng)機(jī)的安全。 由于控制系統(tǒng)內(nèi)的直流元件需要直流電壓才能運(yùn)行，因此還需要一個(gè)整流裝置將接出的220v交流電壓進(jìn)行整流穩(wěn)壓，輸出直流電源給直流元器件，保證器件的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)于

40、變頻器的接線，因此首先應(yīng)該將變頻器的電源端與380v交流電源相連，利用plc輸出控制變頻器，進(jìn)而控制電機(jī)的啟停與轉(zhuǎn)速的快慢，實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)的調(diào)節(jié)。根據(jù)上述的分析，控制系統(tǒng)的硬件接線如圖3.1所示：圖3.1 鍋爐控制系統(tǒng)硬件接線圖3.2 鍋爐系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 由電氣接線圖確定本課題的鍋爐控制系統(tǒng)中所需的輸入輸出量的點(diǎn)數(shù)，并根據(jù)所需的輸入輸出點(diǎn)數(shù)確定所需的擴(kuò)展模塊。 （1）在給水控制上，采用電動(dòng)機(jī)控制給水，并準(zhǔn)備故障備用電機(jī)一臺(tái)。其i/o點(diǎn)需求配置如下表3-3所示：表3-3 給水系統(tǒng)i/o點(diǎn)配置表序號(hào)控制內(nèi)容類型數(shù)量對(duì)應(yīng)值輸入1 234567891011121314給水電機(jī)()啟動(dòng)給水電機(jī)()運(yùn)行給水電機(jī)

41、()停止給水電機(jī)()故障時(shí)急停給水調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟出水調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟汽包水位給水流量汽包高水位上限汽包高水位上限汽包低水位上限汽包低水位上限給水流量調(diào)節(jié)給水流量調(diào)節(jié)didodididodoaiaiaiaiaiaiaoao22221111111111按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器按鈕按鈕水位變送器流量傳感器設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值設(shè)定值給水調(diào)節(jié)閥給水調(diào)節(jié)閥 （2）燃燒控制系統(tǒng)方面，通過(guò)變頻器的調(diào)速來(lái)控制給煤電機(jī)的啟停及給煤量，爐排電機(jī)也由電機(jī)結(jié)合變頻器控制調(diào)節(jié)，保證經(jīng)濟(jì)節(jié)能的運(yùn)作。其i/o點(diǎn)需求配置如下表3-4示：表3-4 給水系統(tǒng)i/o點(diǎn)配置表序號(hào)控制內(nèi)容類型數(shù)量對(duì)應(yīng)值輸入12345678910給煤電機(jī)啟動(dòng)給

42、煤電機(jī)運(yùn)行給煤電機(jī)停止給煤電機(jī)故障時(shí)急停爐排電機(jī)啟動(dòng)爐排電機(jī)運(yùn)行爐排電機(jī)停止?fàn)t排電機(jī)故障時(shí)急停給煤量爐排運(yùn)行速度調(diào)節(jié)didodidididodidiaiao1111111111按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器流量傳感器變頻器 其中，爐膛中送風(fēng)量和引風(fēng)量由2臺(tái)電機(jī)分別控制，來(lái)確保煙氣含氧量和爐膛負(fù)壓的正常穩(wěn)定。其i/o點(diǎn)需求配置如下表3-5所示：表3-5 送風(fēng)量及引風(fēng)量控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)配置表序號(hào)控制內(nèi)容類型數(shù)量對(duì)應(yīng)值輸入1234567891011121314151617送風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)送風(fēng)電機(jī)運(yùn)行送風(fēng)電機(jī)停止送風(fēng)電機(jī)故障時(shí)急停送風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)送風(fēng)電機(jī)運(yùn)行送風(fēng)電機(jī)停止送風(fēng)電機(jī)故

43、障時(shí)急停引風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)引風(fēng)電機(jī)運(yùn)行引風(fēng)電機(jī)停止引風(fēng)電機(jī)故障時(shí)急停送風(fēng)壓力送風(fēng)量調(diào)節(jié)引風(fēng)量調(diào)節(jié)爐膛負(fù)壓爐膛溫度didodidididodidididodidiaiaoaoaiai22221111111111111按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器按鈕電動(dòng)機(jī)按鈕熱繼電器/熔斷器壓力變送器變頻器變頻器負(fù)壓傳感器溫度傳感器 （3）鍋爐安全系統(tǒng)方面，為了保證過(guò)熱的正常工作，通常會(huì)限制過(guò)熱蒸汽的溫度，并由減溫水來(lái)調(diào)節(jié)控制。其i/o點(diǎn)需求配置如下表3-6所示：表3-6 過(guò)熱蒸汽控制系統(tǒng)i/o點(diǎn)配置表序號(hào)控制內(nèi)容類型數(shù)量對(duì)應(yīng)值輸入1234過(guò)熱蒸汽流量過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)熱蒸汽溫度減溫水調(diào)節(jié)閥

44、aiaiaiao1111流量傳感器溫度傳感器溫度傳感器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)上述各部分控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)需求配置可知，整個(gè)控制系統(tǒng)需要的數(shù)字量輸入/輸出（di/do）點(diǎn)為21/9，模擬量輸入/輸出（ai/ao）點(diǎn)為13/6。因此根據(jù)選用的s7-300 plc以及確定的輸入/輸出點(diǎn)來(lái)選配plc的各擴(kuò)展模塊：（1） 中央處理器選用cpu 314c-2 dp，訂貨號(hào)：6es7 314-6cf02-oabo。此cpu屬于緊湊型，功能齊全，運(yùn)用廣泛。集成di點(diǎn)24個(gè)，do點(diǎn)16個(gè)，ai點(diǎn)5個(gè)，ao點(diǎn)2個(gè)；集成cout計(jì)數(shù)和頻率測(cè)量模塊；集成position定位模塊。（2）模擬量輸入模塊選用sm331 ai812

45、bit，訂貨號(hào)：6es7 331-7kf02-oabo。此模塊為8通道，12位分辨率，可以接入電流、電壓、電阻器及熱電偶的模擬量信號(hào)。（3）模擬量輸出模塊選用sm332 ao412bit，訂貨號(hào)：6es7 332-5hd01-oabo。此模塊為4通道，12位分辨率，可分別設(shè)置電流輸出或者電壓輸出。電流輸出為兩線制；電壓輸出可以是兩線制，亦可四線制。（4）pid控制器模塊選用 fm 355 s pid control，訂貨號(hào)：6es7 355-1vh10-oabo。在控制調(diào)節(jié)汽包水位、電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，需要使用pid調(diào)節(jié)，因此加入pid控制器模塊。將以上模塊通過(guò)背板總線連接，并按順序排布在機(jī)架上。如下

46、表3-7所示：表3-7 對(duì)應(yīng)各模塊排布表插槽模塊訂貨號(hào)i地址q地址12 x2 2.2 2.3 2.4 2.53456ps 307 5acpu 314c-2 dpdpdi24/do16ai5/ao2countpositionai812bitao412bitfm 355 s pid control6es7 314-6cf02-oabo6es7 331-7kf02-oabo6es7 332-5hd01-oabo6es7 355-1vh10-oabo1241267527617687837847992562713043191241257527557687837847992722793043193.3 i

47、/o地址分配表 根據(jù)已經(jīng)確定的所需輸入/輸出點(diǎn)，以及其對(duì)應(yīng)的數(shù)量和類型，確定cpu、sm331、sm332的i/o地址分配如下，為程序的編寫(xiě)打好基礎(chǔ)。 cpu及兩個(gè)擴(kuò)展模塊的i/o地址分配如下表所示：1. cpu 314c-2 dp（24di/16do、5ai/2ao） 表3-8 cpu314c-2 dp的di/do點(diǎn)分配表代號(hào)輸入設(shè)備plc輸入繼電器代號(hào)輸出設(shè)備plc輸出繼電器sb1sb2sb3sb4sb5sb6sb7sb8sb9sb10sb11sb12sb13sb14fr1fr2fr3fr4fr5fr6fr7給水電機(jī)啟動(dòng)按鈕給水電機(jī)停止按鈕給水電機(jī)啟動(dòng)按鈕給水電機(jī)停止按鈕給煤電機(jī)啟動(dòng)按鈕給

48、煤電機(jī)停止按鈕爐排電機(jī)啟動(dòng)按鈕爐排電機(jī)停止按鈕送風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)按鈕送風(fēng)電機(jī)停止按鈕送風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)按鈕送風(fēng)電機(jī)停止按鈕引風(fēng)電機(jī)啟動(dòng)按鈕引風(fēng)電機(jī)停止按鈕給水電機(jī)的熱保護(hù)繼電器給水電機(jī)的熱保護(hù)繼電器給煤電機(jī)的熱保護(hù)繼電器爐排電機(jī)的熱保護(hù)繼電器送風(fēng)電機(jī)的熱保護(hù)繼電器送風(fēng)電機(jī)的熱保護(hù)繼電器引風(fēng)電機(jī)的熱保護(hù)繼電器i124.0i124.1i124.2i124.3i124.4i124.5i124.6i125.0i125.1i125.2i125.3i125.4i125.5i125.6i126.0i126.1i126.2i126.3i126.4i126.5i126.6km1km2km3km4km5km6km7km8km

49、9給水電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子給水電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子給煤電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子爐排電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子送風(fēng)電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子送風(fēng)電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子引風(fēng)電機(jī)對(duì)應(yīng)變頻器端子給水調(diào)節(jié)閥對(duì)應(yīng)變頻器端子出水調(diào)節(jié)閥對(duì)應(yīng)變頻器端子q124.0q124.1q124.2q124.3q124.4q124.5q124.6q125.0q125.1表3-9 cpu314c-2 dp的ai/ao點(diǎn)分配表模擬量輸入?yún)?shù)模擬量輸入地址模擬量輸出調(diào)節(jié)模擬量輸出地址給煤量爐膛溫度送風(fēng)壓力爐膛負(fù)壓蒸汽流量piw752piw754piw756piw758piw760給水調(diào)節(jié)閥給水調(diào)節(jié)閥pqw752pqw754 2. sm331（8ai）表3-10 模擬量輸入模塊em331的ai點(diǎn)分配表模擬量輸入?yún)?shù)模擬量輸出地址給水給水流量汽包水位汽包高水位上限汽包高水位上限汽包低水位上限汽包低水位上限過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)熱蒸汽溫度piw256piw258piw260piw262piw264piw266piw268piw270 3. sm332（4a0）表3-11 模擬量輸出模塊em332的ao點(diǎn)分配表模擬量輸出調(diào)節(jié)模擬量輸入地址爐排運(yùn)行速度變頻器送風(fēng)量變頻器引風(fēng)量變頻