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1、电信学院毕业设计（论文）开题报告姓 名 * 专业 电气工程及其 自动化 班级 *学 号 *4 指导教师 *8 题目类型 工程项目题 目 基于 PLC 的锅炉燃烧控制系统的设计一、选题背景及依据（简述题目的技术背景和设计依据，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）11 选题的技术背景及意义锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生
2、产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。燃煤锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。锅炉能耗巨大，每年的耗煤量超过3亿吨，占我国原煤产量的三分之一，提高其生产效率不仅具有客观的经济效益，还有重要的环保意义。但是我国目自矿运行的大多数锅炉系统控制水平不高，效率普遍偏低于国家标准，操作工人水平参差不齐，经常是凭感觉和经验去操作，长期使锅炉处在能耗高、环境污染严重的生产状态。据有关资料显示，世界85的人口正陆续进入工业化阶段，全球性的人口、资源、环境矛盾尖锐，使我国的现代化面临严峻的挑战，即使国际市场能够弥补中国资源的不足，生态和环境破坏的沉重代价也难以承受。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越
3、来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：首先，通过对锅炉燃烧过程进行有效控制，使燃烧在合理的空燃比条件下进行，可以提高燃烧效率。由于工业锅炉耗煤量大，燃烧热效率每提高1都会产生巨大的经济效益。其次，锅炉控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面使运行参数在CRT上的集中监测，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修改运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，
4、工业锅炉的微机控制必将得到更加广泛的应用。锅炉作为重要的动力设备，其控制的基本要求是供给合格的蒸汽，使锅炉蒸发量适应负荷的需要。为此，生产过程的各个主要参数必须严格控制。锅炉设备是一个多输入、多输出的复杂控制对象，这些输入变量与输出变量之间是相互关联的。近年来大型集中供热锅炉房的控制系统开始采用可编程逻辑控制器PLC控制方式。在集中供热锅炉房，PLC(Programmable Logic Controller)主要用于输煤、驱动风机及进行比例积分微分PID(Proportional Integral Derivative)调节控制系统中1。当前国内许多地方的锅炉控制系统主要是采用分布式控制系统
5、DCS(Distributed Control System)2。这是由于锅炉系统的仪表信号较多采用此系统性价比相对较好，但随着PLC技术的不断发展PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善而且PLC的抗干扰能力也很强对电源的质量要求比较低。基于PLC在工业控制系统中的良好应用本文将西门子S7300PLC用于集中供热锅炉控制系统。整个系统的工作原理为：从控制现场传感器送来的4.20 mA或0.5 v的标准信号经过信号调理模块送到现场控制单元(PLC)经过智能运算后形成控制信号控制信号再经过信号调理模块返送到现场执行单元(电磁阀)。各个控制单元通过以太网相连将需
6、要监控的信号送入上位机，实现人机交互和远程控制。12 参考文献【1】 任双燕，边春元. S7-300400 PLC 原理于实际应用开发指南【M】机械工业出版社，2007【2】 Siemens AG.Step7 V5.0 使用入门，1998【3】 阳宪惠，工业数据通信与控制网络【M】.北京：清华大学出版社，2003【4】 德国西门子公司 S7-200 可编程控制器操作手册【5】 Siemens AG.S7-300 可编程控制器产品目录，2003【6】 王卫兵.plc 系统通信、扩展与网络互连技术.北京: 机械工业出版社,2004二、主要设计（研究）内容、设计（研究）思想、解决的关键问题、拟采用的
7、技术方案及工作流程2.1 控制对象：控制参数：集中供热系统锅炉出水口温度、用户家中温度、炉内温度、锅炉水位、锅炉压力、出水口和进水口的流量。控制内容：燃烧机开关、真空泵开关、电磁阀开关、给煤机开关、报警、鼓风机和燃烧机的调速。2.2 设计内容：硬件部分：开关、传感器、电机等原件的选型；主回路接线图、PLC 外部接线图（包括信号采集部分、电源部分、显示与报警部分）软件部分：满足控制要求的控制程序（系统根据锅炉内水温高、低控制燃烧机大、小火。水温控制值可以设定，根据锅炉内空气的含氧量控制真空泵自启动根据液位的高低实现锅炉内的自动调节同样根据出水管内的流量大小也可来控制出水口电磁阀。）操作台设计：各
8、种控制开关、各种状态显示信号灯2.3 设计思想从控制现场传感器送来的4.20 mA或0.5 v的标准信号经过信号调理模块送到现场控制单元(PLC)经过智能运算后形成控制信号控制信号再经过信号调理模块返送到现场执行单元(电磁阀)。各个控制单元通过以太网相连将需要监控的信号送人上位机，实现人机交互和远程控制。2.4 解决的关键问题 1 根据本课题设计的任务要求完成对电机、变频器、传感器和各种开关的选型；2PLC 与外设的连接以及其软件设计；3 控制状态显示和控制面板。2.5 拟采用的技术方案S7-300CPU 315EM321 模块EM322 模块EM331 模块EM331 模块EM332 模块引
9、 风 机循 环 泵给 煤 机电 磁 阀 报警人机界面温度传感器压力传感器锅炉水位传感器流量传感器补 水 泵 除渣除尘说明：1.按键输入：上煤、补水 1、补水 2、除渣、除尘。2.传感器：检测水温、水压、室内温度、室外温度。3.PLC 选型：根据输入、输出设备，估算 I/O 点数；根据输入输出信号类型、电平高低、驱动电压等选择适合的 PLC 类型4.PLC 编程：根据设计要求，通过向变频器发送调速信号，实现对锅炉系统的启、停和温度控制。 5.显示：用若干信号灯表示系统的运行状态三、毕业设计（论文）工作进度安排1、查阅资料，设计系统原理框图，包括采集、存储、显示的电路原理分析与设计，电路参数计算及元器件选型；2、控制电路设计，包括控制硬件部分设计，硬件电路图和软件部分设计；3、程序编写和程序仿真；4、绘制电路图，程序流程图，翻译外文资料；撰写设计论文，审核毕业设计论文并进行修改完善；指 导教 师意 见指导教师签字_ 年 月 日院 系毕 业设 计领 导小 组审 核意 见系主任_ 教学院长_年 月 日 年 月 日
