基于PLC的燃油锅炉控制系统设计论文Word格式文档下载.docx

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theboilercombustionparameterscaneffectivelydetect,correctionandadjustmentinthecontrolsystemofboilerwaterlevel;

wherein,parameterssuchaspressurecontrolcanrealizecontrolbyPLC.

ThefirstistheresearchandAnalysisonthebasicstructureoffuelboilercomponentsandoperatingprinciple;

themainresearchWNShorizontaloil-firedboiler,accordingtotheprocesscontrolsystemoffuelboilerdesignrequirementsofcontrolscheme;

setupspecificparameters,estimationandallocationofPLCI/Oport,selecttheMitsubishiFX2NseriesPLCasthecoreofcontrolsystem,basedonthecontrolsystemdesignofexternalwiringdiagram,andothercomponentssuchastheinverter,motorselection;

finally,accordingtothedesignofmaincircuitwiringdiagramforthesystemflowchart,completeladderdiagram,verificationandsimulationstepprocedure.

Keywords：

PLC,fuelboiler,thedrumwaterlevel

目录

第一章绪论 1

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本设计研究的意图 2

1.4本文所做工作 2

第二章锅炉燃烧的分析 3

2.1燃油锅炉的基本组成部分 3

2.2锅炉系统的结构 3

2.3燃油锅炉的工作过程 4

2.4设计方法 5

第三章锅炉燃烧控制系统的设计 6

3.1燃油锅炉系统控制要求 6

3.2燃烧过程、水位高低控制 6

3.3燃油锅炉系统工艺流程 7

3.4确定燃油锅炉的设计方案 7

3.5工艺参数控制 8

3.6总体设计思路 9

第四章硬件选择及设计 10

4.1PLC控制系统的设计步骤 11

4.2PLC机型的选择 12

4.2.1PLC容量估算 12

4.2.2其它器件的选型 13

4.2.3系统的I/O接口以及硬件接线图 13

4.3锅炉水位控制图 16

4.4系统主电路接线图 17

4.5电机及驱动控制选型 18

4.5.1电机及喷油泵的选型 18

4.5.2变频器选型 18

4.5.3检测元件选型 18

第五章系统软件设计 19

5.1系统流程图 19

5.2系统控制的梯形图 20

5.2.1起动 20

5.2.2停止 20

5.2.3异常自动关火 21

5.2.4锅炉水位控制 21

5.3系统总梯形图 22

5.3.1系统运行控制 22

5.3.2系统水位运行控制 24

第六章结论 28

6.1成果评价 28

6.2作用意义 28

6.3应用范围和前景 28

6.4需要进一步改进之处 28

参考文献 29

谢辞 错误！

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附录 30

第一章绪论

环境和能源问题是全球关注焦点，我国能源结构和经济发展不相称,能源结构影响国民经济和生活。

我国在九十年代末进行过锅炉产业的大规模改造虽引进部分先进技术和产品但并未彻底解决问题，传统的能源结构和消费模式并未改变，使得污染有日益严峻的趋势。

这就需要我们重新审视我国的能源结构和消费结构，学习和借鉴西方先进国家的有益做法，调整我国锅炉产业结构，引进先进设备和工艺，同时要结合国情努力改造我国锅炉产业的设备和控制方法，减少污染的排放。

基于此为了保护我们的环境为了造福后代，同时践行国家节能减排战略，作为科研人员要大力研发节能降污染的技术和产品，对现有产品和设备进行研究改造，站在工业化和产业化的战略角度采用适当先进技术改造工业锅炉和众多燃油锅炉产品。

主要研发以燃油、天然气为燃料的燃油或燃气锅炉，用改良的新产品替代陈旧落后产能的旧设备，此举也符合国家节能减排战略要求，替换高耗能、污染重的锅炉更是现实的需要。

1.1课题研究的背景及意义

当今世界范围内，燃油锅炉因燃烧效率高、易于控制、利于节能减排等众多优势已被众多企业所接纳、采用，成为传统旧锅炉的首选替代品而深受欢迎。

随着我国工业化进程的加快，产业结构的迅速升级，锅炉产业也进入了快速发展期，虽然燃油锅炉的应用越来越普及，锅炉的燃烧效率和控制水平也得到不断地提高，但是就目前情况而言仍存在很多问题。

21世纪我国能源短缺问题更突出，能源问题已经成为我国工业化进程的“瓶颈”，大力推行节能减排是国家势在必行的强大战略，适合时宜地进行锅炉的改造使锅炉高效安全运行，切实提高我国燃油锅炉燃烧控制自动化程度是我国燃油锅炉未来发展的重要趋势。

1.2国内外研究现状

自20世纪70年代以来，随着可编程控制器（PLC）的出现和在各种工业现场的大量应用以及各种先进控制技术的发展特别是智能控制技术的广泛应用，燃油锅炉控制水平大为改善，其运行效率得到大幅提高。

国内外燃油锅炉发展迅速，美日、西欧等国技术遥遥领先。

燃油锅炉应用虽广，但我国总体水平不高，同先进国家比仍

有较大差距。

我国总体水平相当西方国家20世纪80年代。

我国燃油锅炉现状存在问题：

（1）可控对象主要为开关量设备，精确连续调节困难；

（2）控制方案不合理，控制器一旦故障，一般的做法是断电处理，人工操作；

（3）未完全实现燃油锅炉的自动控制，控制水平受限，可靠性较低。

1.3本设计研究的意图

（1）采用PLC作为整个控制系统主控器，开关量设备实现精确连续调节，提高燃油锅炉效率；

（2）设计方案适合在工业现场环境下应用。

能实现复杂的逻辑、过程控制，控制器减少故障，减少断电故障；

（3）据统计一台2.8MW的锅炉，若效率提高1％，相当年省煤200吨，约人民币

50000元，经济效益明显。

对燃油锅炉进行改造，可将锅炉热效率提高5％。

使锅炉达到经济运行状态，减少烟气，减少污染。

1.4本文所做工作

本设计主要包括以下几个方面：

（1）对燃油锅炉系统基本结构和基本原理的研究和分析；

（2）根据对燃油锅炉燃烧效率和控制水平的工艺控制要求拟确定控制方案；

（3）按控制要求进行PLC选型、I/O口分配，设计外部接线图；

（4）完成主电路图的设计；

（5）设计出系统流程图，进行梯形图设计并仿真。

第二章锅炉燃烧的分析

2.1燃油锅炉的基本组成部分

[1]

燃油锅炉主要组成及作用：

预热器：

将燃油预热到适当温度以达良好汽化状态；

汽包：

锅筒、沸水管构成，锅炉主要被控部分；

炉膛：

燃油燃烧并放出热能的设备；

引风设备：

引风机；

送风设备：

鼓风机和风道组成；

燃料供给设备：

主要由油枪和油管组成。

下面是燃油锅炉的实物图。

图2-1燃油锅炉实物图

2.2锅炉系统的结构

锅炉水位的控制部分，主要由以下部分构成，锅炉、水泵、水箱最后连接工业设备或者用户。

水经补水箱进入水泵，水泵由电机控制，控制锅炉水位的调节，锅炉经循环水泵连接工业设备或者用户，回水回流进补水箱，补水箱内有水量检测装置，在补水箱内进行水量的调价校正，锅炉运行时，炉内的检测传感器检测水位，将信号输出，比较，调节，以稳定水位在稳定范围内。

燃油锅炉水控系统的结构框图如图2-2所示。

循环

自来水

补水箱

补水泵

锅

水泵

工

业设

炉

备

鼓风机

回水

图2-2总体系统结构图

2.3燃油锅炉的工作过程

根据系统的控制要求可得运行框图，如图2-3。

关闭

启动X1

燃油预热

子火燃烧

母火燃烧

喷油

送风

清炉完成

异常情况消失

停止X2

继续

异常情况

水位低于

下限

启动

进水阀

水位高于

上限

出水阀

燃烧过程中

图2-3系统运行框图

燃油锅炉的工作过程分析：

（1）启动：

吹扫-打火-点火-火焰监测；

（2）正常启动：

监测火焰-负荷运行-温度监测-启停转换-自动负荷调整；

（3）正常停止：

切断燃料-吹扫-程序复原