基于PLC的蒸汽锅炉电气控制系统设计
摘要：PLC控制系统是专门为工业生产设计的一类数字逻辑运算控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，PLC接受外部输入信号例如模拟量或者数字量，执行顺序控制，逻辑运算，顺脉冲输出，计数，定时与算术运算操作等面向用户的指令，并且通过数字量或者模拟式输入/输出控制各种类型的机械或者生产过程。PLC是现代工业控制的核心部分。
工业锅炉是重要的大型动力设备，他所生产的蒸汽热量可以用于工业生产中的蒸馏，干燥，氧化，催化，酯化，裂解等工艺，蒸汽产生的动力可用于推动叶轮机发电。随着工业生产规模的不断扩大，工艺要求的日渐升高，生产设备的不断革新，工业锅炉的稳定性，安全性，高效率和自动控制显得尤为重要。
关键字：西门子S7-300PLC，燃煤蒸汽锅炉，变频器,温度，蒸汽流量，汽包液位，多冲量。
Summary: PLC control system is a kind of digital logic operation Controller specially designed for industrial production, it uses a kind of programmable memory, which is used for its internal storage program, PLC accepts external input signal such as analog quantity or digital quantity, performs sequential control, logic operation, shun pulse output, count, User-oriented instructions such as timing and arithmetic operations, and control various types of machinery or production processes through digital or analog inputs/outputs.
PLC is the core part of modern industrial control. Industrial boiler is an important large power equipment, he produces steam heat can be used in industrial production distillation, drying, oxidation, catalysis, esterification, cracking and other processes, steam generated power can be used to promote the turbine power generation.
With the continuous expansion of industrial production scale, increasing process requirements, continuous innovation of production equipment, industrial boiler stability, safety, high efficiency and automatic control appears to be particularly important.
Keywords: Siemens S7-300PLC, coal-fired steam boiler, inverter, temperature, steam flow, steam bag level, multi-impulse.
目录
第一章 引言 5
1.1 课题背景 5
1.2 课题研究的意义 5
1.3 本章小结 6
第二章 锅炉运行原理 7
2.1锅炉系统的主要组成 7
2.1.1 给煤系统 7
2.1.2 燃烧系统 8
2.1.3 过热蒸汽处理系统 10
2.2 锅炉内部的各个参数及其之间关系 10
第三章 系统硬件设计 10
3.1 控制系统电路设计 10
3.2 测点传感器选型 10
3.3 控制器及HIM的性能介绍和选型 11
3.4 测点传感器选型 14
第四章 系统程序算法设计 19
4.1 过程控制技术理论 19
4.2 程序流程规划和编写 22
4.3 人机界面制作 24
第五章 系统调试 24
5.1 计算机仿真测试 24
5.2 PID参数整定 24
第六章 设计小结 24
6.1 小结 24
6.2 参考文献 24
6.3 附录 24
第一章 引言
1.1 课题背景
锅炉是工业生产的主要动力和热量来源，主要用于发电，冶金，化工以及一些大型加热设备和动力设备的热源和动力源。但是，以前的传统工业锅炉是纯手动操作，需要较多的人力，比如上煤工和多个司炉工实时监控炉膛内部的燃烧状况和汽包内的水位和压力，以此手动调节鼓引风量和流化床前进速度来调节炉膛燃烧，并且要调节给水泵频率来控制汽包内水位，汽包水位受蒸汽流量和给水流量的影响非常大。这样对司炉的工作经验要求非常高，而且工作压力非常大，且容易出现安全事故。自动化锅炉便是自动给各个水泵,流化床拖动电机以及鼓风引风机等等进行实时调速以减少司炉工作量和保证锅炉安全运行。
使用PLC系统可以改善传统继电器电路的复杂电路，提高系统稳定性和灵活性，采用HMI（人机界面）和PC进行监控和操作，数据定时归档到服务器，非常适合大型工业现场的控制任务，也方便管理层的数据管理。
1.2 课题研究的意义
此次课题研究的重点是燃烧系统的控制，汽包水位的控制。
1.燃烧控制：即控制蒸汽压力，蒸汽压力的控制即控制蒸汽流量，使锅炉系统始终适应外部设备的蒸汽用量，保证外部设备能够正常工作。同时保证燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要，保证燃烧的经济性，保持炉膛负压在一定范围内以保证炉膛的安全性。
2.汽包液位控制：汽包液位的控制使重点，由于汽包液位直接关系到安全生产，低了容易来不及补水干烧，高了喷入蒸汽管道影响蒸汽质量或者对外部独立设备造成损坏，并且汽包液位受干扰因素较多，非常难以控制，所以保障锅炉安全运行尤为重要，特别是大型锅炉，蒸汽用量较大且不稳定，导致汽包内压力瞬息万变，水位受压改变导致液位骤升骤降，这就是所谓的假水位，同时给水流量骤升引起汽包温度变化，汽包中气泡含量减少，从而导致汽包水位下降或者不立刻上升，这就需要引入多个冲量进行调节。
3.过热蒸汽控制：汽包出来的过热蒸汽需要通过过热器对其喷水降温来保持蒸汽满足需求单位的温度，保证过热蒸汽温度在允许范围内。
1.3 本章小结
本章对蒸汽锅炉的大体结构以及用途进行概述，阐述和锅炉在工业生产中的作用，也对锅炉运行中需要控制的一些重要参数进行了简单的分析，本次设计的主要目的是研究锅炉汽包液位的精确控制。
参考文献
王爱光《过程控制技术》
孔凡才《西门子S7-300/400精通》
梁森《自动检测与转化技术》
