基于PLC的锅炉启停控制的程序设计.doc

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青岛理工大学毕业论文

摘要

本文通过对循环流化床的启动过程分析，为实现用可编程控制器（PLC）完成对此过程的自动控制，以安全启动和减轻人工负担为双目标，利用梯形图编写了PLC的控制程序。

以240t/h锅炉为例，选取合适的模拟量输入模块，以达到基于对锅炉点火温度及炉膛温度实时监测下的安全启动过程。

常规控制系统采用继电器控制，元器件较多，控制线路复杂，抗干扰能力差，增加了故障点，维护和维修不方便。

而利用PLC程序对锅炉启动进行控制，不仅有效简化控制线路，提高系统的抗干扰能力。

方便现场的维护和维修，又可以简化操作，并且可以充分保证点火成功率。

关键词：

循环流化床锅炉，可编程控制器，控制程序

ABSTRACT

Bythestartofthecirculatingfluidizedbedprocessanalysis,toachievetheuseofprogrammablelogiccontroller（PLC）automaticcontrolofthecompletionofthisprocessinasafestart-upandreducethemanualburdenforthetwo-goal,theuseofthepreparationofthePLCladderdiagramcontrolprocedures.To240t/hboilerasanexample,selecttheappropriateanaloginputmodule,inordertoachievebasedontheboilerfurnaceignitiontemperatureandthetemperatureunderthereal-timemonitoringofthesafetyofthestartupprocess.Conventionalcontrolsystemtocontroltheuseofrelays,componentsaremorecomplexcontrolcircuit,pooranti-interferenceability,anincreaseofthepointoffailure,maintenanceandrepairisnotconvenient.ProceduresfortheuseofPLCcontroloftheboilertostart,notonlysimplifiesthecontrolcircuittoimprovethesystemofanti-interferenceability.Tofacilitatemaintenanceandrepairofthescene,butalsocansimplifytheoperation,andcanfullyguaranteethesuccessrateofignition.

KEYWORDS：

CFB,programmablelogiccontroller,controlprocedures

目录

摘要 1

ABSTRACT 1

目录前言 3

前言 5

第一章绪论 6

1.2国内外发展现状 6

1.3论文的主要工作 7

第二章PLC的特性分析 8

2.1PLC应用背景 8

2.2PLC控制系统设计简述[6] 10

2.2.1分析控制对象及确定控制内容 10

2.2.2PLC机型选择 11

2.2.3硬件设计 11

2.2.4软件设计 11

2.2.5系统统调 12

2.3PLC控制系统的可靠性分析 13

2.3.1影响现场输入给PLC信号出错的原因分析 13

2.3.2影响执行机构出错的原因分析 13

第三章锅炉启动过程分析 15

3.1锅炉启动前的准备 16

3.1.1．锅炉本体的准备工作 16

3.1.2．汽包内部装置安装施工质量检查 17

3.1.3．锅炉上水过程分析 18

3.2锅炉的点火启动流程 18

3.3启动流程图 21

第四章锅炉停炉过程分析 23

4.1锅炉停运流程 23

4.1.1停炉操作流程 23

4.2停炉流程图 25

第五章锅炉启停控制系统硬件设计 26

5.1设备选型 26

5.1.1PLC本体 26

5.1.2模拟量输入模块 30

5.1.3电压、电流信号智能变送器 33

5.2控制系统组建 34

5.2.1锅炉启动过程接线布置 34

5.2.2锅炉停炉过程接线布置 36

第六章程序设计 39

6.1锅炉启动过程的程序设计 39

6.1.1梯形图语言编程设计 39

6.1.2命令语言编程 43

6.2锅炉停炉过程的程序表达 45

6.2.1梯形图语言编程 45

6.2.2命令语言编程 48

第七章结论 50

参考文献 51

致谢 52

前言

随着中国电力建设规模的不断扩大，电力结构也在不断调整。

从1956年4月国产的第一台6MW火电机组投产发电以来，国产发电设备不断加入电力工业行列，发电设备品种不断增加，发电机组容量不断扩大。

现在300MW及以上机组已经成为运行中的主力机组，单机容量为600MW和800MW的发电机组已经相继并网发电。

大容量机组结构更加复杂，控制要求更高，所以机组的安全、经济运行显得尤为重要。

启动和停炉过程是一个不稳定的变化过程。

锅炉的工况变化很复杂，存在着各种矛盾，如：

各部分的工作压力和温度随时在变化，启动时间的长短与启动费用的问题，启动时冷炉的燃烧稳定性，受热面内部的工质流动可靠性，热量回收等，归纳起来，即是启动过程中的安全性和经济性两大问题。

电站锅炉在启停、变负荷运行过程中，汽包受到交变应力作用，产生疲劳损伤。

随着火电机组参与调峰次数增多，为了节省燃料多发电，电厂运行也提出了在安全的前提下加快启停速度的要求。

高的启停速度必然导致部件的热应力提高和应力波动频繁，使汽包疲劳寿命损耗加剧，给电力生产造成安全隐患。

因此，为了适应机组快速启停的要求，利用智能化和自动化的集控操作平台，借用PLC庞大的数据采集和处理输出数据能力对锅炉起停进行自动控制，对于提高火电机组的安全性、经济性，具有极为重要的意义。

第一章绪论

1.2国内外发展现状

全世界火力发电量约占总发电量的70%，中国的也占70%左右。

因此，电站锅炉无论从它的作用还是从能源消耗来看，对国民经济发展都有重大的影响，电站锅炉的设计注重可靠性、机动性和燃料适应性等要求[1]。

我国80年代初从美国燃烧（CE）公司引进了亚临界压力300MW、600MW级控制循环锅炉技术，并开发了亚临界压力配300MW机组的自然循环锅炉。

现今300MW和600MW亚临界压力锅炉在电站中已起到主力机组的作用。

90年代初进口了从瑞士Sulzer公司和美国CE公司联合设计的超临界压力配600MW机组的直流锅炉，形成了从亚临界到超临界的锅炉技术发展趋势。

为提高锅炉运行的可靠性能以及尽可能降低成本，减少对设备的损害，这就要求燃煤电厂采用先进的优化控制和管理软件。

目前，国内多数300MW以上的燃煤机组均配置了DCS包括一些管理软件功能（机组性能计算等），但仅限于给出计算结果，不具有偏差分析和指导运行功能。

国内火电厂优化软件的开发和应用还处于初级阶段，大多数都处于开发研究和试验阶段，真正成熟的能应用于市场的很少。

火电厂实时优化控制软件国内已有一些应用，但没有形成真正产品，实际优化效果还需进一步考察和验证。

已有的优化软件由于缺少相应的实时设备维护、分析及决策软件支持，所以实际应用中与国外同类软件相比仍有一定差距[2]。

近年来。

随着我国电力事业的不断发展，电力系统的自动化程度在不断提高。

然而，我国早期的中小机组火电厂的锅炉点火一般为人工操作方式，人工操作点火时一由于控制设备较多，操作比较复杂，给操作人员之间及各部门之间的相互协调带来了麻烦，容易造成误操作，不能充分保证锅炉点火的成功率。

而且控制系统采用常规继电器控制，元器件较多，控制线路复杂，抗干扰能力差，增加了故障点，维护和维修不方便。

目前，随着PLC控制技术的不断发展和改进，用PLC构成的各种控制系统，在各种技术领域得到广泛的应用。

可编程序控制器是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物．它照顾到现场操作和维修人员的技能和习惯，以计算机软件技术构成了人们惯用的继电器模型，形成了一套独特的以继电器梯形图为基础的形象编程语言和模块化的软件结构，因此它具有继电器电路的直观性，方便易懂，编程和调试都很方便。

另外．它的最大特点是实时性和可靠性非常强。

具有很强的抗干扰能力。

它不仅可以处理开关量，而且可以处理模拟量，并且其与上位机的通讯功能也日趋完善。

利用可编程序控制器构成锅炉点火控制系统，既可以简化控制线路，提高系统的抗干扰能力，方便现场的维护和维修，又可以简化操作，并且可以充分保证点火的成功率[3]。

1.3论文的主要工作

本文通过对电站锅炉的起停分析，采用经过优化的起停参数，由可编程序控制器对锅炉的起停进行精确控制，以降低疲劳寿命损耗和缩短启动时间为双目标，以达到安全、高效、经济操作。

在PLC控制器的选择上选用信捷公司的XC系列可编程序控制器作为控制系统的主机。

该控制器体积小，可靠性强，抗干扰能力好，其结构为模块型结构，可根据控制系统的不同要求．进行相应的模块调整．操作简便．可扩展性好。

其编程方式为梯形图编程．简单明了．易于掌握。

该控制系统的主要控制对象有：

油枪，风机，回油阀，给煤机，风量调节阀等。

由可编程序控制器的输出模块输出的信号，经中间继电器隔离后，送往相应的控制设备。

由各控制设备返回的行程信号及火焰检测信号，经中间继电器隔离后，进入可编程序控制器的输入模块。

其他的各种操作信号．直接接入输入模块。

系统中采用中间继电器对输入输出信号进行隔离，以提高系统抗干扰能力。

第二章PLC的特性分析

2.1PLC应用背景

PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:

一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程.PLC是可编程逻辑电路，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLC[4]。

图2.1PLC基本单元及扩展模块

1.输入端子，电源接入端子13.输入动作指示灯输入标签

2.输入标签

3.扩展BD板安装位置14.动作指示灯

4.通讯口2PWR:

电源指示灯

5.通讯口1RUN:

运行指示灯

6.通讯口盖板ERR:

出错指示灯

7.输出标签15.扩展模块连接电缆

8.输出端子、24V输出端子16.输出端子

9.输入动作指示灯17.