基于PLC的燃油锅炉控制系统设计资料Word格式.docx
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2010年12月日
毕业设计（论文）任务书
题目：
基于PLC的燃油锅炉控制系统设计
任务及要求：
1按照下面的流程图用PLC实现燃油锅炉的控制，写出详细过程。
2绘制功能流程图，梯形图，I/O接线图，并显出用相应的编程软件模拟调试。
3论文的电子稿到bxyang_email@。
4论文的撰写及打印严格按照教务处的要求进。
时间：
2010年12月15日至2011年3月1日共8周
姚帅学号：
08183130
专业：
指导单位或教研室：
数控教研室
指导教师：
杨保香职称：
讲师
年月日
毕业设计（论文）进度计划表
日期
工作内容
执行情况
指导教师
签字
教师对进度计划实施情况总评
签名
年月日
本表作评定学生平时成绩的依据之一。
基于PLC的锅炉点火自控系统的设计
【摘要】随着我国工业的不断发展，能源消费日益增大，环境污染日益恶化。
而锅炉是重要的能源转换设备，由于燃煤锅炉对环境的污染严重，使得高效清洁的燃油锅炉得到了很大的发展。
鉴于燃油锅炉所用燃料的快速爆发性及负荷的多变性，燃油炉采用自动控制。
燃油锅炉自动控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在设定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济的运行。
论文首先介绍了燃油锅炉的组成结构、生产过程及系统工艺。
在分析燃油锅炉对象的动态特性的基础上，对燃油锅炉的燃烧控制系统，进行了研究，并实现锅炉的远程监控。
并对其的点火进行自控系统的设计，整个系统采用了三菱编程软件使系统控制灵活、方便。
关键词燃油锅炉燃烧器PLC
引言
随着我国经济的日益发展和人民生活水平的不断提高，能源消费日益增大，环境污染日益恶化;
而人们环境保护意识的不断增强以及对改善环境的呼声，促使政府加大力度以强制性政策来引导能源消费结构向洁净和节能型能源转变。
受以上因素的影响，燃油作为高效清洁的能源，越来越受到企事业的青睐，污染严重的燃煤锅炉亦加快了向燃油炉转变的步伐，从而使燃油锅炉得到了很大发展。
鉴于燃油锅炉所用燃料的快速爆发性及负荷的多变性，燃油炉应采用自动控制。
燃油锅炉自动控制的任务主要是维持锅炉的水位、温度、压力、烟气含氧量等物理参数在规定的范围内，并能自动适应负荷的变化，从而使锅炉安全可靠经济的运行。
燃烧器是燃油锅炉的关键设备，国内目前的锅炉企业一般都引用进口的燃烧器以及它们的控制系统。
国内企业本身却对这方面的技术研究较少。
因此本课题的主要目的就是开发一套安全可靠、性能优越的燃油锅炉的控制系统，采用PLC作为整个系统的逻辑控制单元。
可编程序控制器PLC是目前最常用的控制装置，其最大的特点就是可靠性高、功能强大，它的高可靠性的设计非常适合在工业现场环境下应用。
它不仅能实现复杂的逻辑顺序控制，而且还能完成少量
程控制。
此外，PLC编程简单，使用方便，现场安装调试时间短。
此外，PLC编程简单，使用方便，现场安装调试的时间短。
1绪论
1.1锅炉自动控制系统简述
锅炉，主要包括“锅”和“炉”两部分。
“锅”是指锅炉中盛水或蒸汽的承压部分。
它的作用是吸收炉中燃料放出来的热量，把水加热到一定的温度和压力.“炉”是指锅炉中燃料燃烧的部分，它的作用是尽量地把燃料内的热能全部释放出来，传递给锅内物质
燃油锅炉控制系统的性能优劣，直接影响燃油锅炉的性能及使用，其报警及保护系统直接影响燃油锅炉的安全性及可靠性。
因此，一套优良的燃油锅炉控制系统对燃油锅炉的生产者及使用者都具有极为重要的意义。
在本课题中，燃油锅炉的控制系统主要包括燃烧器控制、锅炉水位控制以及油泵恒压供油控制三大部分。
1.1.1燃烧器控制程序
燃烧器是燃油锅炉的关键设备，它应该具备效率高、稳定着火、安全性好等特点。
燃烧器主要由燃烧装置和控制装置两大部分组成。
燃烧装置包括:
点火装置、鼓风机、燃油泵、电磁阀、燃烧喷嘴等。
控制装置主要是程序控制器。
燃油锅炉程序控制主要有以下几点:
（1）吹扫程序
在燃烧启动前，燃烧器应对锅炉炉膛预吹扫一段时间（通常为36秒左右），即风门执行器将风门由小向大打开，在风门最大位置对锅炉炉膛进行预吹扫。
（3）安全运行连锁保护程序
风压安全检测在预吹扫过程和整个燃烧运行过程中都在工作，当风压低于设定值时，燃烧器程控器进入自锁状态，中止燃烧器运行。
（4）阀门密封性检测保护程序
在每次起动点火前阀门检漏装置都要自动进行检测，当阀门存在漏气时将锁定燃烧器控制。
（5）停炉、熄火保护程序
当点火火焰建立后，火焰探测器开始工作，当检测到有点火火焰后，将进行第一次火焰探测（燃烧火焰），在探测有火焰后程序控制器完成点火程序，燃烧
器进入负荷调节。
不论任何一次如没有探测到火焰，程控器应该自锁并中断供气，同时停炉并报警。
1.2锅炉自动控制的发展
锅炉控制系统的发展过程与其它事物一样，也经历了由简单到复杂、由手动到自动的过程。
60年代，锅炉的控制还只是实行人工操作，锅炉的燃烧完全是凭司炉工人的经验，几乎谈不到自动控制。
而锅炉设备采用手动操作，则有如下缺点。
（1）汽负荷中小波动时，燃料量不随负荷变化，造成蒸汽不稳定，增加了燃料消耗。
（2）手动误差大;
风、燃料配比控制不能自调，热效率低。
到了70-80年代，逐步出现了由常规检测仪表和调节仪表构成的模拟控制系统，它具有可靠性高，成本低，易于操作和维护等优点，在大、中、小工业企业中得到了广泛应用，解决了不少自动化方面的问题。
用常规仪表控制，也有一定的局限性，主要表现在:
（1）难以实现复杂的控制规律。
如最优控制、自适应控制、模糊控制、人工智能控制等。
（2）用常规仪表难于实现集中监测且操作管理水平低。
（3）改变控制方案比较困难。
（4）一次性投资大，成本高。
到了90年代，随着微型计算机技术的发展，计算机在工业锅炉的自动测试和控制方面的技术也日趋成熟。
利用微机代替常规仪表实现对工业锅炉的控制己越来越多地被生产厂家采用。
锅炉采用微机控制不仅可实现锅炉运行的自动调节，锅炉运行的安全性也大为提高。
同时可以大大减轻工作人员劳动强度，改善工作环境，而且可以使锅炉热效率最佳，节约燃料4%-5%。
锅炉采用微机控制系统一般有如下特点:
（1）计算机具有分时操作能力，可以实现一机多控。
（2）计算机的逻辑判断能力和存贮能力使它能够根据工况变化，做出正确判断，选择最合理最有利的控制方案。
（3）计算机控制系统能够实现多种的控制算法。
（4）高速性，高精度性。
进入21世纪以来，人类进入了一个以知识经济为特征的信息时代，检测技术、计算机技术和通讯技术一起构成现代信息的三大基础。
21世纪第一个10年的热点必将是传感、执行与检测。
锅炉自动化控制系统作为传感、执行与检测技术的一个应用方面也必将跨入数字化、网络化和智能化时代。
而且，对于大规模锅炉群控，检测技术、计算机技术和通讯技术的结合在一起，形成锅炉控制系统的集成化管理、网络化控制，这将是锅炉控制系统发展的又一个里程碑。
而在锅炉控制理论方面，也有许多优秀的控制理论相继出现。
最为典型的是PID控制，即比例、积分和微分控制。
后来，模糊控制理论得到长足发展，目前己经很好地应用在锅炉控制系统上。
工业组态软件的应用使软件功能性增强，内容丰富，具有良好的人机界面，更加方便了操作人员。
1.3认识可编程控制器（PLC）
可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
1.3.1PLC的发展和市场情况
1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，第二年美国数字公司研制出了第一土改可编程序控制器，满足了GM公司装配线的要求。
随着集成电路技术和计算机技术的发展，现在已有第五代PLC产品了。
在以改变几何形状和机械性能为特征的制造工业和以物理变化和化学变化将原料转化成产品为特征的过程工业中，除了以连续量为主的反馈控制外，特别在制造工业中存在了大量的开关量为主的开环的顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作号按照时序动作；
另外还有与顺序、时序无关的按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制；
以及大量的开关量、脉冲量、计时、计数器、模拟量的越限报警等状态量为主的——离散量的数据采集监视。
由于这些控制和监视的要求，所以PLC发展成了取代继电器线路和进行顺序控制为主的产品。
在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30亿人民币，应用的行业也很广。
但是与其它国家相比，在机械加工及生产线方面的应用，还需要加大投入。
我国市场上流行的有如下几家PLC产品：
施耐德公司，包括早期天津仪表厂引进莫迪康公司的产品，目前有Quantum、Premium、Momentum等产品；
罗克韦尔公司（包括AB公司）PLC产品，目前有SLC、Micro
Logix、Control
Logix等产品；
西门子公司的产品，目前有SIMATIC
S7-400/300/200系列产品；
GE公司的产品；
日本欧姆龙、三菱、富士、松下等公司产品。
PLC的市场的潜力是巨大的，不仅在我国，即使在工业发达的日本也有调查表明，PLC配套的机电一体化产品的比例占42%，采用继电器、接触器控制尚有24%。
所以说，需要应用PLC的场合还很多，在我国就更是如此了。
从技术创新的角度看，我国大中型企业还要大力发展CIMS，在机械制造厂要形成FMS柔性制造系统，PLC是基础，所以PLC市场是广阔的。
PLC具有稳定可靠、价格便宜、功能齐全、应用灵活方便、操作维护方便的优点，这是它能持久的占有市场的根本原因，我们下面重点阐述几个问题，并研究其发展趋势。
1.3.2PLC的硬件和软件
PLC在90年代已经形成微、些中、大、巨型多种PLC。
按I/O点数分，可分为：
微型PLC：
32
I/O，小型PLC：
256
I/O，中型PLC：
1024
I/O，大型PLC：
4096
I/O，巨型PLC：
8195
I/O。
PLC控制器本身的硬件采用积木式结构，各厂家产品结构大同小异。
以日本欧姆龙C200HE为例，为总线模板框式结构，基本框架（CPU母板）上装有CPU模板，其它槽位装有I/O模板；
如果I/O模板多时，可由CPU母板经I/O扩展电缆连接I/O扩展母板，在其上装I/O模板；
另一种方法是配备远程I/O从站等。
为了完成控制策略，为了替代继电器，使用户等完成类似继电器线路的控制系统梯形图，而编制了一套控制算法功能块（或子程序），称为指令系统，固化在存贮器ROM中，用户在编制应用程序时可以调用。
指令系统大致可以分为两类，即基本指令和扩展指令。
细分一般PLC的指令系统有：
基本指令、定时器/计数器指令、移位指令、传送指令、比较指令、转换指令、BCD运算指令、二进制运算指令、增量/减量指令、逻辑运算指令、特殊运算指令等，这
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