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1、基于组态软件的供暖锅炉监控系统设计摘 要 工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效 地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或热水。 本文主要介绍的是通过组态软件（MCGS）做成的一套锅炉监控系统。大家都知道我们可以把锅炉分为三个相对独立的环节去控制：燃烧系统的控制，汽包液位的控制，过热蒸汽温度的控制。本文也采用了这样的分环节控制的方法。首先，用炉膛内的压力与饱和蒸汽的压力组成串级控制系统去控制燃料的供给量，继而控制了燃烧系统。当然为了安全起见我们还必须用一个压力传感器去测量炉膛内的压力。其次，用饱和蒸汽的温度和汽包的水位组成串级控制去控制
2、给水量，继而控制汽包的水位。最后，用过了减温器的蒸汽的温度与过热后的蒸汽的温度组成串级控制去控制减温水的供给量，继而控制过热蒸汽的温度。该系统具有数据采集实时控制，在线查询等功能，同时能够通过一些简单的传统控制（PID 控制）对其进行相对稳定的控制。本文针对过路系统三个环节中的每个环节的单独控制（燃烧系统控制，汽包液位控制，过热蒸汽温度控制），得到了比较稳定的锅炉系统，同时又对其进行了较为良好的监控。关键词：组态软件；锅炉；串级控制；安全目录第 1 章 引 言 . 11.1 锅炉研究的背景和意义 .1 1.2锅炉研究的现状和存在的问题. 第 2 章 MCGS 组态软件介绍.4 2.1 MCGS
3、 简介 . 4 2.2 MCGS 的功能和特点 . 5 2.3 MCGS 的构成 . 7 2.4 MCGS 的工作方式 . 7 2.5 MCGS 的操作方式 . 9 2.6 组建工程的一般过程.11 第 3 章 锅炉工艺流程 . 3.1 锅炉工艺流程简介 .14 3.2锅炉控制中的控制参数 .15 3.2.1 锅炉中的主要控制参数 .15 3.2.2锅炉参数之间的内在关系 . 15 3.3 锅炉设备的控制系统 .16 3.3.1 锅炉汽包水位控制 . 163.3.2 锅炉燃烧系统的控制 .16 3.3.3过热蒸汽系统的控制 . 17 3.4 相关对象的动态特性 .18 3.4.1 汽包水位的动
4、态特性 . 18 3.4.2 压力的动态特性 . 20 第 4 章 锅炉监控系统设计 .23 4.1 设计方案 . 23 4.1.1 汽包水位控制系统设计 .23 4.1.2 燃烧控制系统的设计 . 24 4.1.3 过热蒸汽温度控制 .25 4.2 工程的组态 .26 4.2.1 基于 MCGS 组态软件的人机界面图 .26 4.2.2 组态过程 .28 4.3 脚本程序说明 .31 4.4系统简介 .32 4.4.1 监控系统的功能 .32 4.4.2实施方式 .34 第 5 章 MCGS 环境下系统的模拟运行结果. 36第 6 章 仪表选型、清单及概算 .40 6.1 仪表选型 .40
5、6.1.1 执行器 .406.1.2 温度测量仪表的选型 . 40 6.1.3压力测量仪表的选型 .41 6.1.4 液位测量仪表的选型 .41 6.2 仪表清单 .43 6.3 工程概算 . 43 第 7 章 结束语 . 44 参考文献 . 45 致 谢 . 47第 1 章 引 言1.1 锅炉研究的背景和意义工业锅炉是采暖供热系统的核心设备，它的主要任务是安全可靠、经济有效 地把燃料的化学能转化为热能，进而将热能传递给水，生产出满足需要的蒸汽或 热水。 我国目前在役运行的工业锅炉共约有 52 万台，多为燃煤链条炉，它们的 特点是应用广，容量小(绝大多数都是 10 t/h 以下的分散锅炉)，设
6、备陈旧，耗煤 (或油、气)量大(年耗煤量占全国总耗煤量的三分之一)，效率低(平均约为 60%)， 自动化程度不高。另外由燃料燃烧产生的烟尘、SOX,NOX 等对环境造成了严重污染。 随着对生产自动化要求渐高的趋势，改变工业锅炉运行中传统的手动、半自动操 作方式已势在必行尤其是近年来我国北方各大城市承受着持续低温天气和煤炭价 格大幅度上涨的压力，还要面对供热标准。工业供暖锅炉的安全运行显的越来越是重要，那么这就要我们用一些方法来 监控锅炉的运行。并且在出现异常的情况下能够马上显示出来，这样以便于我们 进行整修。所以为了供暖锅炉能够安全有效的运行，我们必须对它进行监控，这 就是我们经常说的供暖锅炉
7、监控控制系统1。1.2 锅炉研究的现状和存在的问题随着信息技术的发展，远程教育中的重要组成部分远程实验系统获得了 越来越多的关注。作为控制类学科的典型实验对象锅炉控制系统也成了远程 实验研究的焦点。现在，绝大多数高校都是购买现成的工控机和成套的实验控制 对象以及相应的控制软件(多为组态软件)，成本很高，而且产品功能也不十分完 善，灵活性差，实验结果不理想。例如：学生们做 PID 锅炉水位定值调节实验时，只能设定 P、I、D 的参数值，然后看下实验的运行结果就行了，这样学生们就不 容易深刻理解实验背后较深的控制理论知识，不利于专业素养的培养，也不能适 应现代高校控制类相关专业的教学需要和实验教学
8、的发展趋势。因此，开发一种 功能完善 、灵活性好，且能够进行自主设计型实验的远程实验监控软件就很有必 要。我们选用组态软件（MCGS）作为锅炉控制系统远程实验监控软件的开发工具。 锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件自动 控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉 30 多万台， 每年耗煤量占我国原煤产量的 1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、 环境污染等严重的生产状态。提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件 具有深远意义的工作2 。 作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻 操作人员的劳动强度。采用微计算机控制，能对锅炉进行过程的自动检测、自动 控制等多项功能。锅炉微机控制系统，一般由以下几部分组成，即由锅炉本体、一次仪表、微 机、手自动切换操作、执行机构及阀、滑差电机等部分组成，一次仪表将锅炉的 温度、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机，手自动切换 操作部分，手动时由操作人员手动控制，用操作器控制滑差电机以及阀等，自动 时对微机发出控制信号经执行部分进行自动操作。微机对整个锅炉的运行进行监 测、报警、
