锅炉控制系统的研究与设计

摘 要

在当今各种工业企业的动力设备中，锅炉仍然是一重要的组成部分。随着现代化工业的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理随之要求越来越高。但在我们国家，除了一些大中型锅炉采用了先进的控制技术外，绝大多数中小企业所用的锅炉，如10T/h、20T/h锅炉，大部分还在采用仪表/继电器控制，甚至还是人工操作，已无法满足要求。据此，本文针对一台10T/h工业锅炉，提出了一套PLC的控制系统方案。

本文以一台10T/h锅炉的PLC控制系统为背景，理论与实践相结合，详细阐述了集PLC技术，变频器技术，通信技术于一体的先进控制技术在该锅炉控制系统中的应用。在该系统中，应用了Siemens公司的S7-300系列PLC，根据锅炉的控制特点，分析系统的控制要求，实现给煤自动调节，送风自动调节，引风自动调节，水泵给水的自动调节，根据系统控制要求分析系统所需的PLC配置，以及备控量的I/O点数及I/O口分配，查阅S7-300使用手册在理论上分析确定PLC的组成及使用事项，并用其编程软件Step7设计锅炉控制的梯形图、STL语句及PLC通信网络，实现锅炉的水位三冲量控制、燃烧过程自动控制、蒸汽压力自动控制等功能；基于锅炉运行安全的考虑，该系统中锅炉由PLC控制， PLC、上位机组成一个MPI网，运用Siemens公司的MPI全局通讯技术及WinCC的软件设计，实现锅炉的上位机的冗余控制， 

关键词:锅炉 变频器 PLC  PID  WinCC  Step7  MPI 全局通讯

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章  绪论 1

1.1 工业锅炉控制现状 1

1.2 工业锅炉控制的任务和特点 1

1.2.1 工业锅炉控制的任务 1

1.2.2工业锅炉给水自动控制 2

1.2.3工业锅炉燃烧过程自动控制 4

1.3 PLC控制的优点 7

1.4本文主要内容 8

第二章锅炉控制系统的总体设计 9

2.1系统控制要求 9

2.2 锅炉本体构造 9

2.3 系统设计思想 10

2.3.1电机控制模式 10

2.4各主要回路控制策略 12

2.4.1锅炉生产工艺流程图及汽水系统 12

2.4.2 主程序框图如下： 13

2.4.3 自动控制系统结构框图： 14

2.4.4 给水调节回路 14

2.4.5汽包压力调节回路 15

2.4.6炉膛负压调节回路 16

2.4.7水位控制程序框图： 18

2.4.8燃烧控制回路程序框图： 19

第三章 系统硬件组成 20

3.1总体结构 20

3.2 系统硬件组成 20

3.3主要器件选择 20

3.4系统供电 33

3.5系统接地 34

3.6 系统运行方式 34

3.7 PLC配置及I/O点分配： 35

3.7.1锅炉给水 35

3.7.2锅筒 36

3.7.3给煤 37

3.7.4鼓风和引风 38

3.7.5 炉膛 39

3.7.6 出渣机： 40

3.7.7 蒸汽管路和省煤器： 40

第四章系统软件和设置 42

4. 1 PLC软件设计 42

4.1.1 Step7简介 42

4.1.2 Step7的PlD功能块 45

4.1.3 PLC程序总体结构 50

4.1.4功能模块编程 52

4．2系统通讯 56

4．3 本章小结 57

结束语 58

致谢 59

参考文献 60

附录1 61

附录2 62

附录3 65