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1、济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书课题名称：锅炉控制系统的组态设计专 业 电气自动化 班 级 电气 0831姓 名 cmy设计日期 2011.1 至 2011.3 指导教师 ly2010、112济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书2010、11一、设计课题:锅炉控制系统的组态设计锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王 6.5 组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。二、设计目的：通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC 设计控制系统
2、的能力，理解、掌握工业中最常用的 PID 控制算法，有利于进一步加深自动控制原理 、组态软件和过程控制等课程的理解，为今后工作打好基础。三、设计内容：掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王 6.5”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握 PID 参数调整方法。四、设计要求及方法步骤：1设计要求： （1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（2）各控制画面要有手/自动切换。（3）掌握 PID 控制算法。2 运用的相关知识3（1） 组态控制技术。（2） 过程控制技术。3 设计步骤：（1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。（
3、2）设计各分系统的控制方案。（3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（4）编写设计论文。五、设计时间的安排：熟悉题目、准备资料 1 周锅炉控制系统的工艺了解 1 周监控画面的设计 2 周控制算法的编制和系统调试 3 周论文的编写 2 周准备毕业设计答辩 1 周 六、成绩的考核在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。答辩时，设计者首先对自己的设计进行 10 分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为 30 分钟。成绩根据学
4、生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。4济南铁道职业技术学院毕业设计（论文）任务书班 级 学生姓名 指导教师设计（论文）题目 锅炉控制系统的组态设计主要研究内容锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，本课题要求学生首先掌握锅炉系统的生产工艺，了解影响各个参数的因素，掌握控制系统的硬件配置、软件设计要点，掌握各个控制系统的设计方法、PID 调节参数的方法。主要技术指标或研究目标1、查阅资料，真正掌握锅炉生产的工艺和各单元系统的控制要求，及参数要求。2、能利用组态王软件制作出监控画面，掌握“组态王 6.50”的PID 控件的用
5、法。基本要求(1) 掌握锅炉设备的生产工艺要求；（2）了解利用“组态王 6.5 软件”设计系统的一般步骤；（3）掌握控制各分系统的实现手段；（4）应用“组态王”软件设计出监控软件；（5）掌握 PID 参数调整的方法。主要参考资料及文献1 过程控制 金以慧等 清华大学出版社。2 AE2000A 系统说明书 。 3 组态控制技术 袁秀英编 电子工业出版社。4 电站锅炉安全优化运行及标准规程应用手册陆青云 科大电子出版社。 5目录摘要.2第一章 组态技术简介.31.1 组态技术概述.31.2 组态软件概述.3第二章 锅炉简介.42.1 锅炉工艺流程.42.2 锅炉设备的控制.52.2.1 锅炉汽包水
6、位的控制.52.2.2 锅炉燃烧系统的控制.72.2.3 锅炉过热蒸汽温度的控制.7第三章 锅炉控制系统的设计.93.1 系统硬件配置.93.2 监控系统的软件设计及实现 .103.2.1 设备定义.103.2.2 变量的定义.113.2.3 各控制画面的设计.123.2.4 应用程序语言的设计.133.2.4 结束语.14第四章 总结.15致谢.16参考文献.176摘要为提高控制系统的性能,使显示与控制在同一台工控机上实现,获得简单、经济的锅炉控制系统.自动控制系统硬件采用通用的工控机,同时配备必要的基本板卡;软件系统选用国产的组态王软件,利用其自带的命令语言,使用先进的控制算法实现了PID
7、控制功能,使锅炉控制系统运行状态稳定.结果控制系统可靠性较高,成本较低,便于维护,兼容性好,运行效果良好.该系统对建立小型的锅炉控制系统,特别是对旧系统的改造,具有很强的适用性,性能可靠且可大大降低成本.本文主要介绍锅炉过程控制、组态王软件及其基于组态王开发的锅炉监控系统。详述该系统的硬件组成、控制方法、组态过程、组态软件的运行环境。该系统具有界面友好、参数在线整定方便、扩展性强等优点。关键词: 锅炉 组态王 自动控制系统7第一章 组态技术简介1.1 组态技术概述组态技术是一种计算机控制技术。利用组态控制技术构成的计算机测控系统与一般计算机测控技术在结构上没有本质区别，它们都是由被控对象、传感
8、器、I/O 接口、计算机和执行机构几部分组成，如图 1.1 所示。 图 1.1 一般计算机控制系统的结构组成计算机控制系统按照设计方法的不同分为以单片机为核心的计算机测控系统、以 plc(可编程控制器)为核心的计算机测控系统和以 IPC（工业 PC 机或称工业控制计算机）核心的计算机测控系统。利用组态技术构成的计算机控制系统是在以上三者特别是以 IPC 为核心的系统的基础上发展起来的。组态（Configuration）的意思就是模块的任意组合。采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上，除采用工业 pc 机外，系统大量采用各种成熟通用的 I/O 接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设
9、计。这不仅节约了硬件开发时间，更提高了工控系统的可靠性。在软件设计上由于采用成熟的工控专用软件进行系统设计，软件周期大大缩短了。组态软件实际上是一个专为工控开发的工具软件。它为用户提供了多种通用工具模块，用户不需要掌握太多的编程技术，就能很好地完成一个复杂工程所需要的所有功能。 一般来说，只要采用 IPC，选择通用接口部件和组态软件，这样构成的系统都是基于组态控制系统的。国内外许多自动化设备生产厂家生产了许多基于这种技术的 DCS 计算机系统，如德国西门子公司、日本三菱、台湾研华、中国时利和等。这些系统提供各种工业 PC 机、I/O 板卡、模块和专门针对自己系统的组态软件，供自动化系统设计人员
10、组态选择。与各系统专用组态软件相对的是各种通用组态软件，常用的国产通用组态软件有微控可视组态、MCGS、Kingview（组态王）等。组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。1.2 组态软件概述8组态软件是在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发工具，开发人员通常不需要编制具体的指令和代码，只要利用组态软件包中的工具，通过硬件组态（硬件配置） 、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作。在过程控制实验装置中，要实现锅炉液位控制，以往采用仪表作为调节器，该仪表通过仪表面板的按键来改变参数值，没有实时数据
11、输出曲线，故参数调节不方便，且系统的控制精度低。为了改变这种状况，利用组态王软件开发了锅炉液位监控系统，采用计算机采集、处理数据。根据组态王的锅炉液位实时曲线输出，用滑动输入块改变参数的值，使系统输出稳定到设定值，从而提高了工作效率。组态王软件是一套基于 Windows95/98/NT/XP 操作系统，可用来快速生成上位机监控系统的组态软件包，它能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、流程控制、动画显示、报警和安全机制、趋势曲线、报表输出等功能，是帮助用户解决工程实际问题的完整方案和操作工具。该软件具有多任务、多线程功能，其系统框架采用 VC+编程，提供丰富的设备驱动构件、动画构件，用户可随
12、时方便地扩充系统的功能。组态王软件系统包括开发环境和运行环境两大部分，用户所有的组态配置过程都是在组态环境中进行的。运行系统按照开发环境中的组态方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。目前，组态王软件已经在石油、化工、电力等多种工程领域获得成功的应用。第二章 锅炉简介锅炉是石油化工、发电等工业生产过程中必不可少的重要动力设备。它所产生的蒸汽不仅能够为工业生产的蒸馏、干燥、蒸发、化学反应等过程提供热源，而且还可以为压缩机、泵、涡轮机等提供动力源。锅炉是应用广泛的工业和民用设备，我国目前运行的多数锅炉由于控制水平不高，其效率普遍低于国家标准，大多数锅炉仍处于能耗高、环境污染严重的生产状态，每年因为热效率低而多消耗的标准煤近 2000 万吨。传统的手工仪表监控系统已不适应
