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1、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ABSTRACTBy the st
2、art of the circulating fluidized bed process analysis, to achieve the use of programmable logic controller (PLC) automatic control of the completion of this process in a safe start-up and reduce the manual burden for the two-goal,the use of the preparation of the PLC ladder diagram control procedure
3、s. To 240t / h boiler as an example, select the appropriate analog input module, in order to achieve based on the boiler furnace ignition temperature and the temperature under the real-time monitoring of the safety of the startup process. Conventional control system to control the use of relays, com
4、ponents are more complex control circuit, poor anti-interference ability, an increase of the point of failure, maintenance and repair is not convenient. Procedures for the use of PLC control of the boiler to start, not only simplifies the control circuit to improve the system of anti-interference ab
5、ility. To facilitate maintenance and repair of the scene, but also can simplify the operation, and can fully guarantee the success rate of ignition.KEY WORDS：CFB,programmable logic controller, control procedures目 录摘 要1ABSTRACT1目 录前 言3前 言5第一章 绪论61.2 国内外发展现状61.3 论文的主要工作7第二章PLC的特性分析82.1 PLC应用背景82.2 PLC
6、控制系统设计简述6102.2.1 分析控制对象及确定控制内容102.2.2 PLC机型选择112.2.3硬件设计112.2.4软件设计112.2.5系统统调122.3 PLC控制系统的可靠性分析132.3.1影响现场输入给PLC信号出错的原因分析132.3.2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153.1 锅炉启动前的准备163.1.1锅炉本体的准备工作163.1.2汽包内部装置安装施工质量检查173.1.3锅炉上水过程分析183.2锅炉的点火启动流程183.3启动流程图21第四章 锅炉停炉过程分析234.1 锅炉停运流程234.1.1停炉操作流程234.2 停炉流程图25第
7、五章锅炉启停控制系统硬件设计265.1 设备选型265.1.1 PLC本体265.1.2 模拟量输入模块305.1.3 电压、电流信号智能变送器335.2 控制系统组建345.2.1 锅炉启动过程接线布置345.2.2锅炉停炉过程接线布置36第六章 程序设计396.1 锅炉启动过程的程序设计396.1.1梯形图语言编程设计396.1.2命令语言编程436.2锅炉停炉过程的程序表达456.2.1梯形图语言编程456.2.2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
8、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
9、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
10、、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
11、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
12、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
13、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
14、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2.1 PLC应用背景PLC英文全称Programmable Logic Controller ,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
15、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PLC4。 图2.1 PLC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2 PWR:电源指示灯5. 通讯口1 RUN: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. 动作指示灯1
