鍋爐綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告題 目： 鍋爐綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 系： 電氣信息學(xué)院 專 業(yè)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 舒 夢(mèng) 學(xué) 號(hào)： 200801020224 指導(dǎo)教師： 唐勇奇 2012年 04 月 13 日開(kāi)題報(bào)告填寫要求1開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效。2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按此電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)。3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式

2、成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇（不包括辭典、手冊(cè)），其中至少應(yīng)包括1篇外文資料；對(duì)于重要的參考文獻(xiàn)應(yīng)附原件復(fù)印件，作為附件裝訂在開(kāi)題報(bào)告的最后。4統(tǒng)一用A4紙，并裝訂單獨(dú)成冊(cè)，隨畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書等資料裝入文件袋中。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告1文獻(xiàn)綜述：結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2500字以上的文獻(xiàn)綜述，文后應(yīng)列出所查閱的文獻(xiàn)資料。一、鍋爐的簡(jiǎn)介鍋爐是一種能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，向鍋爐輸入的能量有燃料中的化學(xué)能、電能、高溫?zé)煔獾臒崮艿刃问?，而?jīng)過(guò)鍋爐轉(zhuǎn)換，向外輸出具有一定熱能的蒸汽、高溫水或有機(jī)

3、熱載體。鍋的原義指在火上加熱的盛水容器，爐指燃燒燃料的場(chǎng)所，鍋爐包括鍋和爐兩大部分。鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為工業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供所需熱能，也可通過(guò)蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，或再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，常簡(jiǎn)稱為鍋爐，多用于火電站、船舶、機(jī)車和工礦企業(yè)。二、鍋爐的概述鍋爐是由鍋和爐組成的，上面的盛水部件為鍋，下面的加熱部分為爐，鍋和爐的一體化設(shè)計(jì)稱為鍋爐。特種設(shè)備安全監(jiān)察條例所定義的鍋爐是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數(shù)，并對(duì)外輸出熱能的設(shè)備。其范圍規(guī)定為最高安

4、全水位時(shí)存水容積大于或者等于30L的承壓蒸汽鍋爐；出口水壓大于或者等于0.1MPa（表壓)，且額定功率大于或者等于0.1Mw的承壓熱水鍋爐；有機(jī)熱載體鍋爐。三、參數(shù)1、蒸汽參數(shù) 是表示鍋爐性能的主要指標(biāo)，包括鍋爐容量、蒸汽壓力、蒸汽溫度、給水溫度等.鍋爐容量可用額定蒸發(fā)量或最大連續(xù)蒸發(fā)量來(lái)表示。額定蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度和效率下，單位時(shí)間內(nèi)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。最大連續(xù)蒸發(fā)量是在規(guī)定的出口壓力、溫度下，單位時(shí)間內(nèi)能最大連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽量。蒸汽參數(shù)包括鍋爐的蒸汽壓力和溫度，通常是指過(guò)熱器、再熱器出口處的過(guò)熱蒸汽壓力和溫度如沒(méi)有過(guò)熱器和再熱 器，即指鍋爐出口處的飽和蒸汽壓力和溫度。給水溫度是指省

5、煤器的進(jìn)水溫度，無(wú)省煤器時(shí)即指鍋筒進(jìn)水溫度。 鍋爐可按照不同的方法進(jìn)行分類。鍋爐按用途可分為工業(yè)鍋爐、電站鍋爐、船用鍋爐和機(jī)車鍋爐等；按鍋爐出口壓力可分為低壓、中壓、高壓、超高壓、亞臨界壓力、超臨界壓力等鍋爐；鍋爐按水和煙氣的流動(dòng)路徑可分為火筒鍋爐、火管鍋爐和水管鍋爐，其中火筒鍋爐和火管鍋爐又合稱為鍋殼鍋爐；按循環(huán)方式可分為自然循環(huán)鍋爐、輔助循環(huán)鍋爐(即強(qiáng)制循環(huán)鍋爐)、直流鍋爐和復(fù)合循環(huán)鍋爐；按燃燒方式，鍋爐分為室燃爐、層燃爐和沸騰爐等。自然循環(huán)鍋爐簡(jiǎn)圖2、水汽系統(tǒng)在水汽系統(tǒng)方面，給水在加熱器中加熱到一定溫度后，經(jīng)給水管道進(jìn)入省煤器，進(jìn)一步加熱以后送入鍋筒，與鍋水混合后沿下降管下行至水冷壁進(jìn)口

6、集箱。水在水冷壁管內(nèi)吸收爐膛輻射熱形成汽水混合物經(jīng)上升管到達(dá)鍋筒中，由汽水分離裝置使水、汽分離。分離出來(lái)的飽和蒸汽由鍋筒上部流往過(guò)熱器，繼續(xù)吸熱成為一定溫度的過(guò)熱蒸汽（目前大多300MW、600MW機(jī)組蒸汽溫度約為540左右），然后送往汽輪機(jī)。3、燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)在燃燒和煙風(fēng)系統(tǒng)方面，送風(fēng)機(jī)將空氣送入空氣預(yù)熱器加熱到一定溫度。在磨煤機(jī)中被磨成一定細(xì)度的煤粉，由來(lái)自空氣預(yù)熱器的一部分熱空氣攜帶經(jīng)燃燒器噴入爐膛。燃燒器噴出的煤粉與空氣混合物在爐膛中與其余的熱空氣混合燃燒，放出大量熱量。燃燒后的熱煙氣順序流經(jīng)爐膛、凝渣管束、過(guò)熱器、省煤器和空氣預(yù)熱器后，再經(jīng)過(guò)除塵裝置，除去其中的飛灰，最后由引風(fēng)機(jī)送往

7、煙囪排向大氣。四、結(jié)構(gòu)鍋爐整體的結(jié)構(gòu)包括鍋爐本體（drum)、輔助設(shè)備和安全裝置兩大部分。鍋爐中的爐膛、鍋筒、燃燒器、水冷壁、過(guò)熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器、構(gòu)架和爐墻等主要部件構(gòu)成生產(chǎn)蒸汽的核心部分，稱為鍋爐本體。鍋爐本體中兩個(gè)最主要的部件是爐膛和鍋筒。爐膛又稱燃燒室，是供燃料燃燒的空間。將固體燃料放在爐排上，進(jìn)行火床燃燒的爐膛稱為層燃爐，又稱火床爐；將液體、氣體或磨成粉狀的固體燃料，噴入火室燃燒的爐膛稱為室燃爐，又稱火室爐；空氣將煤粒托起使其呈沸騰狀態(tài)燃燒，并適于燃燒劣質(zhì)燃料的爐膛稱為沸騰爐，又稱流化床爐；利用空氣流使煤粒高速旋轉(zhuǎn)，并強(qiáng)烈火燒的圓筒形爐膛稱為旋風(fēng)爐。燃稻殼蒸汽鍋爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖五

8、、總結(jié) 隨著時(shí)代的進(jìn)步，鍋爐的智能控制越來(lái)越貼近人們的日常生活，人們對(duì)智能控制的要求越來(lái)越高，越來(lái)越精確，越來(lái)越人性化。因此作為一名未來(lái)的自動(dòng)化智能設(shè)計(jì)工程師，這個(gè)對(duì)于我們是一個(gè)機(jī)遇，也是一種挑戰(zhàn)，我們有必要也有義務(wù)的設(shè)計(jì)出更加智能環(huán)保的高科技產(chǎn)品進(jìn)一步提高人民的生活水平。六、參考文獻(xiàn)1 馮嘉花. 變頻調(diào)速改造鍋爐房55 kW循環(huán)水泵J.電氣時(shí)代，2007，26(5)：94952 常斗南.可編程序控制器原理應(yīng)用試驗(yàn)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社1998，83 呂景泉.可編程序控制器及其應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，200l，64 劉法治.模糊控制技術(shù)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中應(yīng)用J.微機(jī)算機(jī)信息，2005

9、，（7）：21235 趙明，許寥.工廠電氣控制設(shè)備M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，56劉星平.基于PLC及其網(wǎng)絡(luò)的智能爐溫控制系統(tǒng)J.電氣應(yīng)用，2006.3 20-227 裘旭東，徐健豐.基于PLC的XA62W型萬(wàn)能升降臺(tái)銑床的技術(shù)改造J.煤礦機(jī)械，2007，28(12)：1501528李 明，徐向東.用容錯(cuò)技術(shù)提高鍋爐控制系統(tǒng)的可靠性J.清華大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，(39)3，88-919 9王永平，陳建華.基于S7200PLC的高性能電熱鍋爐控制系統(tǒng)J.儀表技術(shù)與傳感器，2002，(3)26-2810吳春旺，陳 霞.鍋爐汽包水位調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.電工技術(shù)，2006，3，71-7211楊智

10、,明麗萍,呂雪艷.21世紀(jì)燃?xì)忮仩t在中國(guó)的發(fā)展前景J.鍋爐制造，2001，712宋書中，葛 玻.通用型工業(yè)過(guò)程控制器及在溫控中的應(yīng)用J.電氣自動(dòng)驗(yàn)化，2000，6，34-3613 郁漢琪主編.機(jī)床電氣及可編程序控制器實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書M.北京：高等教育出版社，2001，714 廖常初.PLC基礎(chǔ)應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003，615 陳建明.等，電氣控制與PLC應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，2006，216 賀哲榮.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2006，117 陳遠(yuǎn)齡.機(jī)床電氣自動(dòng)控制M重慶：重慶大學(xué)出版社，2004，818 劉金琪.機(jī)床電氣自動(dòng)化控制M

11、哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社1999，119 李良仁.變頻調(diào)速技術(shù)與應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社，2004，620 王太展.機(jī)械設(shè)計(jì)大典M北京：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002，2 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告開(kāi)題報(bào)告：一、課題的目的與意義；二、課題發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望；三、課題主要內(nèi)容和要求；四、研究方法、步驟和措施一、選題背景及依據(jù) 11 選題的技術(shù)背景及意義鍋爐是化工、煉油、發(fā)電等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的重要的動(dòng)力設(shè)備。它所產(chǎn)生的高壓蒸汽，既可以作為風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、大型泵類的驅(qū)動(dòng)透平的動(dòng)力源，又可作為蒸餾、化學(xué)反應(yīng)、干燥和蒸發(fā)等過(guò)程的熱源。隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)設(shè)備的不斷創(chuàng)新，

12、作為全廠動(dòng)力和熱源的鍋爐，辦向著大容量、高參數(shù)、高效率發(fā)展。為了確保安全，穩(wěn)定生產(chǎn)，鍋爐設(shè)備的控制系統(tǒng)就顯得愈加重要。燃煤鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和集中供熱過(guò)程中重要的動(dòng)力設(shè)備。鍋爐能耗巨大，每年的耗煤量超過(guò)3億噸，占我國(guó)原煤產(chǎn)量的三分之一，提高其生產(chǎn)效率不僅具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益，還有重要的環(huán)保意義。但是我國(guó)目自礦運(yùn)行的大多數(shù)鍋爐系統(tǒng)控制水平不高，效率普遍偏低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，操作工人水平參差不齊，經(jīng)常是憑感覺(jué)和經(jīng)驗(yàn)去操作，長(zhǎng)期使鍋爐處在能耗高、環(huán)境污染嚴(yán)重的生產(chǎn)狀態(tài)。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(guó)的現(xiàn)代化面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，即使國(guó)際市場(chǎng)能夠彌補(bǔ)中國(guó)資源

13、的不足，生態(tài)和環(huán)境破壞的沉重代價(jià)也難以承受。隨著經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化控制水平越來(lái)越高，用戶對(duì)鍋爐控制系統(tǒng)的工作效率要求也越來(lái)越高，為了提高鍋爐的工作效率，較少對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，所以利用計(jì)算機(jī)與組態(tài)軟件技術(shù)對(duì)鍋爐生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制有著重要的意義。其優(yōu)越性主要在于：首先，通過(guò)對(duì)鍋爐燃燒過(guò)程進(jìn)行有效控制，使燃燒在合理的空燃比條件下進(jìn)行，可以提高燃燒效率。由于工業(yè)鍋爐耗煤量大，燃燒熱效率每提高1都會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。其次，鍋爐控制過(guò)程的自動(dòng)化處理以及監(jiān)控軟件良好的人機(jī)界面使運(yùn)行參數(shù)在CRT上的集中監(jiān)測(cè)，操作人員在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上能根據(jù)控制效果及時(shí)修改運(yùn)行參數(shù)，這樣能有效地減少工人的疲勞和失誤，提高生

14、產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)性、安全性。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的普及、可靠性的提高及價(jià)格的下降，工業(yè)鍋爐的微機(jī)控制必將得到更加廣泛的應(yīng)用。鍋爐作為重要的動(dòng)力設(shè)備，其控制的基本要求是供給合格的蒸汽，使鍋爐蒸發(fā)量適應(yīng)負(fù)荷的需要。為此，生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)主要參數(shù)必須嚴(yán)格控制。鍋爐設(shè)備是一個(gè)多輸入、多輸出的復(fù)雜控制對(duì)象，這些輸入變量與輸出變量之間是相互關(guān)聯(lián)的。近年來(lái)大型集中供熱鍋爐房的控制系統(tǒng)開(kāi)始采用可編程邏輯控制器PLC控制方式。在集中供熱鍋爐房，PLC(Programmable Logic Controller)主要用于輸煤、驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)及進(jìn)行比例積分微分PID(Proportional Integral Derivat

15、ive)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)中1。當(dāng)前國(guó)內(nèi)許多地方的鍋爐控制系統(tǒng)主要是采用分布式控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)2。這是由于鍋爐系統(tǒng)的儀表信號(hào)較多采用此系統(tǒng)性價(jià)比相對(duì)較好，但隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展PLC在儀表控制方面的功能已經(jīng)不斷強(qiáng)化。用于回路調(diào)節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善而且PLC的抗干擾能力也很強(qiáng)對(duì)電源的質(zhì)量要求比較低?；赑LC在工業(yè)控制系統(tǒng)中的良好應(yīng)用本文將西門子S7300PLC用于集中供熱鍋爐控制系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)的工作原理為：從控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器送來(lái)的4.20 mA或0.5 v的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊送到現(xiàn)場(chǎng)控制單元(PLC)經(jīng)過(guò)智能運(yùn)算后形成控制信號(hào)控制信

16、號(hào)再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊返送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元(電磁閥)。各個(gè)控制單元通過(guò)以太網(wǎng)相連將需要監(jiān)控的信號(hào)送入上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和遠(yuǎn)程控制。12 參考文獻(xiàn)【1】 任雙燕，邊春元. S7-300400 PLC原理于實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)指南【M】機(jī)械工業(yè)出版社，2007【2】 Siemens AG.Step7 V5.0 使用入門，1998【3】 陽(yáng)憲惠，工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò)【M】.北京：清華大學(xué)出版社，2003【4】 德國(guó)西門子公司 S7-200可編程控制器操作手冊(cè)【5】 Siemens AG.S7-300可編程控制器產(chǎn)品目錄，2003【6】 王衛(wèi)兵.plc系統(tǒng)通信、擴(kuò)展與網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,200

17、4二、主要設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容、設(shè)計(jì)（研究）思想、解決的關(guān)鍵問(wèn)題、擬采用的技術(shù)方案及工作流程2.1控制對(duì)象：控制參數(shù)：集中供熱系統(tǒng)鍋爐出水口溫度、用戶家中溫度、爐內(nèi)溫度、鍋爐水位、鍋爐壓力、出水口和進(jìn)水口的流量?？刂苾?nèi)容：燃燒機(jī)開(kāi)關(guān)、真空泵開(kāi)關(guān)、電磁閥開(kāi)關(guān)、給煤機(jī)開(kāi)關(guān)、報(bào)警、鼓風(fēng)機(jī)和燃燒機(jī)的調(diào)速。2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：硬件部分：開(kāi)關(guān)、傳感器、電機(jī)等原件的選型；主回路接線圖、PLC外部接線圖（包括信號(hào)采集部分、電源部分、顯示與報(bào)警部分）軟件部分：滿足控制要求的控制程序（系統(tǒng)根據(jù)鍋爐內(nèi)水溫高、低控制燃燒機(jī)大、小火。水溫控制值可以設(shè)定，根據(jù)鍋爐內(nèi)空氣的含氧量控制真空泵自啟動(dòng)根據(jù)液位的高低實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)的自動(dòng)調(diào)節(jié)同

18、樣根據(jù)出水管內(nèi)的流量大小也可來(lái)控制出水口電磁閥。）操作臺(tái)設(shè)計(jì)：各種控制開(kāi)關(guān)、各種狀態(tài)顯示信號(hào)燈2.3設(shè)計(jì)思想從控制現(xiàn)場(chǎng)傳感器送來(lái)的4.20 mA或0.5 v的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊送到現(xiàn)場(chǎng)控制單元(PLC)經(jīng)過(guò)智能運(yùn)算后形成控制信號(hào)控制信號(hào)再經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊返送到現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行單元(電磁閥)。各個(gè)控制單元通過(guò)以太網(wǎng)相連將需要監(jiān)控的信號(hào)送人上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互和遠(yuǎn)程控制。2.4解決的關(guān)鍵問(wèn)題 1 根據(jù)本課題設(shè)計(jì)的任務(wù)要求完成對(duì)電機(jī)、變頻器、傳感器和各種開(kāi)關(guān)的選型；2 PLC與外設(shè)的連接以及其軟件設(shè)計(jì)；3 控制狀態(tài)顯示和控制面板。2.5擬采用的技術(shù)方案S7-300CPU 315EM321 模塊EM322 模塊EM331 模塊EM331 模塊EM332 模塊引 風(fēng) 機(jī)循 環(huán) 泵給 煤 機(jī)電 磁 閥 報(bào)警人機(jī)界面溫度傳感器壓力傳感器鍋爐水位傳感器流量傳感器補(bǔ)