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1、基于变频控制系统实现锅炉燃烧过程的自动控制摘要随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，以及人们生活水平的不断提高，对城市生活供暖的用户数量和供暖质量提出了原来越高的要求。结合现状，本论文供暖锅炉监控系统，设计了一套基于PLC和变频调速技术的供暖锅炉控制系统。该控制系统以一台工业控制机作为上位机，以西门子S7-300可编程控制机为下位机，系统通过变频器控制电机的启动，运行和调速。上位机监控采用WinCC设计，主要完成系统操作界面设计，实现系统启停控制，参数设定，报警联动，历史数据查询等功能。下位机控制程序采用西门子公司的STEP7编程软件设计，主要完成模拟量信号的处理，温度和压力信号的P
2、ID控制等功能，并接受上位机的控制指令以完成风机启停控制，参数设定，循环泵的控制和其余电动机的控制。本文设计的变频控制系统实现了锅炉燃烧过程的自动控制，系统运行稳定可靠。采用锅炉的计算机控制和变频控制不仅可大大节约能源，促进环保，而且可以提高生产自动化水平，具有显著的经济效益和社会效益。关键字：锅炉控制；变频调速；组态软件；PLCAbstractAlong with social economys swift development, the urban construction scales unceasing expansion , as well as the peple living
3、standards unceasing enhancement , set more and more high request to the city life heatings user quantity and the heating quality. The union present situation, the present paper heating boiler supervisory sysem, has designed a set based on PLC and the frequency conversion velocity modulation technolo
4、gy heating boiler control system.This control system takes the superior machine by one Industry cybertrons , west of family household S7-300 programmable controller for lower position machine ,system through frequency changer control motors start , movement and vclocity modulation .the superior mach
5、ine monitoring software uses the three dimensional strength to control the WinCC design , mainly completes the system operation contract surface design ,realizes the system to open/stops functions and so on control ,parameter hypothesis ,warning linkage,historical data inquiry. The lower position ma
6、chine control procedure uses Siemens STEP7 programming software design , mainly completes the simulation quantity signal processing , temperature and pressure signal functions and so on PID control , and receives the superior machine control command to complete the air blower to open/stops the contr
7、ol , the parameter hypothesis, the circulating pump control and other electric motors control.This article designs the frequency conversion processs automatic control, the systems operation is stable, is reliable. Uses boilers computer control and the frequency converseon control noe only may save t
8、he energy greatly, the promotion environmental protection moreover may raise the production automation level, has the remarkable economic efficiency and the social efficiency.Key Words：Boiler control；Frequency conversion velocity modulation ；Configuration Software；PLC98目 录摘要1Abstract2第1章 概 述51.1 项目背
9、景及课题的研究意义51.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状61.3锅炉控制系统的发展趋势71.4本文所做工作8第2章 系统方案设计102.1锅炉控制研究简介102.2 总体设计思路102.3方案比较112.3.1方案1112.3.2 方案2112.4方案论证与方案确定12第3章 硬件设计133.1 用户系统框图133.2 锅炉系统的理论分析143.2.1变频调速基本原理143.2.2变频调速在供暖锅炉中的应用143.2.3变频调速节能分析153.3燃烧过程控制203.4锅炉控制系统设计213.5控制系统构成介绍22第4章 软件设计264.1 S7-300系列PLC简介274.2 PLC编程语言简
10、介294.2.1 PLC编程语言的国际标准294.2.2复合数据类型与参数类型304.2.3系统存储器304.2.4 S7-300 CPU中的寄存器314.3 STEP7 的原理324.3.1 STEP7概述324.3.2 硬件组态与参数设置334.3.3 符号表374.3.4 逻辑块384.3程序设计394.4通信系统424.5人机界面444.5.1监控软件WinCC介绍444.5.2监控系统设计464.5.3锅炉监控界面设计50第5章 结 论545.1 成果的创造性和先进性545.2作用意义（经济效益和社会意义）545.3 推广应用范围和前景545.4 需要进一步改进之处55参考文献56外
11、文资料翻译57外文翻译原文57外文翻译译文69致谢76附录77附录1 程序清单77附录2 I/O点数分配表97附录3 物理参数比较表98第1章 概 述1.1 项目背景及课题的研究意义工业锅炉是工业生产和集中供热过程中重要的动力设备。水暖锅炉在我国已有近百年的历史，在过去很长一段时间，我国水暖锅炉控制一直都是人工手动控制。随着我国人民生活水平的稳步提高和城市化建设的步伐加快，建筑业在国民经济中的重要性日益凸显。而对新型采暖设备的需求量也呈全面迅猛增长的态势。虽然近年来，电热采暖、地热采暖悄然进入寻常百姓家，但以水暖锅炉进行采暖仍是我国最为普遍使用的冬季采暖方式。工业锅炉能耗巨大，每年的耗煤量超过
12、上亿吨，占我国原煤产量的三分之一，提高其生产效率不仅具有可观的经济效益，还有重要的环保意义。但是我国目前运行的大多数锅炉系统控制水平不高，效率普遍低于国家标准，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。工业锅炉生产效率会受到诸多因素的影响。炉体本身的生产状况是影响锅炉产热效率的重要因素，但是国内很多供热单位的锅炉炉龄较长、生产状况远低于设计标准，要彻底的更
13、新换代，需要很大的投资，这是大多数的供热单位不能承受的，也不符合我国现在的基本国情。然而锅炉设备是一个复杂的控制对象，作为一个长期运行的设备，其控制系统的优劣也是影响锅炉生产效率的重要因素。应用计算机技术对锅炉生产过程的相关环节进行自动化控制，能够有效地提高锅炉运行可靠性和生产效率。实际表明，应用于2030吨/时中压锅炉的DMC一50系列微机控制系统，经实测节煤率达5%以上。工业锅炉的耗煤产汽既是一个能源转换过程，又是一个生产过程，对于由多个锅炉控制站组成的锅炉群系统，利用网络技术对整个生产过程进行集中监控管理，对生产数据进行记录、统计、分析，将统计分析的各种数据及时发布给相关的部门，如厂领导
14、、调度室、工段室、技术室等有着重要的意义。利用先进网络技术，构建一个由现场控制层、显示操作层和信息管理层组成的集成自动化系统可以使企业生产和管理有机地结合起来。通过现代信息化技术改造，提高整个供热单位的管理水平，管控结合，奖优罚劣，充分调动工作人员的责任心和积极性，通过加强管理提高生产水平，使整个锅炉系统的生产过程处在可达最佳优化状态，可以有效地提高生产效率。1.2 供暖锅炉控制的国内外研究现状锅炉的自动化控制从上世纪三、四十年代就开始了，当时大都为单参数仪表控制，进入上世纪五十年代后，美国、前苏联等国家都开始进行对锅炉的操作和控制的进一步研究。但由于当时科技发展的局限性，对锅炉的控制主要停留
15、在使用汽动仪表(包括汽动单元组合仪表和汽动基地式仪表)的阶段，而且大多数锅炉只是检测工艺参数，不进行自动控制。到上世纪六十年代，在发达国家，锅炉的控制主要以电动单元组合仪表(相当于我国的DDZ-II, DDZ-III仪表)检测与控制，还是以检测报警为主，控制为辅助功能。到了上世纪七十年代，随着计算机技术和自动控制技术理论的发展，使得锅炉的计算机控制成为可能。尤其是近一、二十年来，随着先进控制理论和计算机技术的飞速发展，加之计算机各种性能的不断增强，价格的大幅度下降，使锅炉应用计算机控制很快得到了普及和应用。许多发达国家都相继开发出了锅炉计算机控制系统。如 今在 国 外，锅炉的控制己基本实现了计算机自动控制，在控制方法上都采用了现代控制理论中的最优控制、多变量频域、模糊控制等方法，因此，锅炉的热效率很高、锅炉运行平稳，而且减少了对环境的污染。在国内，由于经济技术条件的限制，中小企业锅炉设备水平一直比较落后，大多数中小型锅炉水平基本上停留在手动和简单仪表操作的水平。80年代中后期，随着先进的控制技术引入我国的锅炉控制，
