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1、图书分类号：密 级：毕业论文工业锅炉DCS控制INDUSTRY BOILER DCS CONTROL班 级管理科学学 号04学生姓名庞小栗学院名称徐州工程学院专业名称管理科学指导教师姜代红2011年11月10日 徐州工程学院毕业论文徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 庞小栗 日期： 2011 年 11月1
2、0 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 庞小栗 导师签名： 日期： 2011 年 11月10 日 日期： 年 月 日摘要 本文叙述了工业燃煤锅炉的工作原理，简单阐述了锅炉的工作原理，利用了
3、Control Builder 软件、UMC800控制器和FIX软件进行35吨工业燃煤锅炉汽水系统的DCS自动检测与控制回路的组态，并设计了友好的监控画面。关键词 锅炉； FIX ；UMC800；DCS控制系统；汽水系统 AbstractThe paper introduce the principle of the boiler which is used in burning coal industrial, it describes the scheme of the steam control system in boiler control and the design of aut
4、o- detection. it use the Control Builder software,UMC800 controller and FIX software to auto-detect 35t steam system in burning coal industrial and configuration the control loop, and designed the friendly supervision appearance.Keywords boiler FIX UMC800 control system steam system III徐州工程学院毕业论文目 录
5、1 绪论11.1锅炉采用微机控制优点12 锅炉概述22.1 锅炉概述22.1.1 锅炉的一般结构与特点22.1.2 锅炉的工作原理22.1.3锅炉的工作情况如下：32.1.4工业燃煤锅炉的控制工艺33锅炉控制系统配置介绍43.1 锅炉DCS控制系统的配置43.1.1控制器43.1.2锅炉微机控制系统43.2硬件部分63.2.1 UMC800控制器63.2.2 操作员盘83.3 软件方面83.3.1 Leader-Line Control Builder的操作使用83.3.2 IFIX概况123.3.3 IFIX 人机监控画面134 DCS集散控制系统164.1 概述164.2基本构成184.3
6、 集散控制系统的发展20结论22致谢23参考文献24附录25241 绪论锅炉微机控制是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我所在的陶氏化学公司拥有独立专利号的导热油锅炉。不过在中国还未有专门的燃煤锅炉，只有燃油和燃气锅炉。用的控制系统也不一，较早的是陶氏自己开发的MOD5控制系统，属于70年代开发比较成熟的系统，到了2000年以后，新建工厂逐步换用DCS系统。对于陶氏化学用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。 1.1锅炉采用微机控制优点1.1.1锅炉采用微机控制和原有的仪表控制方式相比的优势1直观而集中的显示锅炉各运行参数。2可以按需
7、要随时打印或定时打印，能对运行状况进行准确地记录，便于事故追查和分析，防止事故的瞒报漏报现象。 3在运行中可以随时方便的修改各种运行参数的控制值，并修改系统的控制参数； 4减少了显示仪表，还可利用软件来代替许多复杂的仪表单元，（例如加法器、微分器、滤波器、限幅报警器等），从而减少了投资也减少了故障率； 5提高锅炉的热效率。 6锅炉系统中包含鼓风机，引风机，给水泵，等大功率电动机，由于锅炉本身特性和选型的因素，这些风机大部分时间里是不会满负荷输出的，原有方式采用阀门和挡板控制流量，浪费非常严重。通过对风机水泵进行变频控制可以平均节电达到30%-40%。 7锅炉是一个多输入多输出、非线性动态对象，
8、诸多调解量和被调量间存在着耦合通道。例如当锅炉的负荷变化时，所有的被调量都会发生变化。故而理想控制应该采用多变量解偶控制方案。而建立解偶模型和算法通过计算机实现比较方便。 8锅炉微机控制系统经扩展后可构成分级控制系统，可与工厂内其他节点构成工业以太网。这是企业现代化管理不可缺少的。9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。在采用计算机控制的锅炉控制系统中，有十分周到的安全机制，可以设置多点声光报警，和自动连锁停炉。杜绝由于人为疏忽造成的重大事故。 综合以上所述种种优点可以预见采用计算机控制锅炉系统是行业的大势所趋。2 锅炉概述2.1 锅炉概述2.1
9、.1 锅炉的一般结构与特点锅炉是一种生产蒸汽的换热设备。它通过煤、油或天然气等燃料的燃烧释放出化学能，并通过传热过程把能量传递给水，使水转变成蒸汽，蒸汽直接供给工业生产中所需的热能，或通过蒸汽动力机械转换为机械能，或通过汽轮发电机转换为电能。所以锅炉的中心任务是把燃料中的化学能最有效地转换为蒸汽的热能。因此，近代锅炉亦称作蒸汽发生器。而在化工行业，锅炉大多用于处理废气，加热导热油或蒸汽。2.1.2 锅炉的工作原理现在我们以一台35吨工业燃煤锅炉为例，来简单说明锅炉的工作过程及原理。如图1.1所示。锅炉通过燃煤燃烧释放热量，使水变成蒸汽，以供生产需要。该锅炉通过链条炉排把煤送入炉膛中燃烧，锅炉的
10、蒸发受热面都在炉子内壁上，组成水冷壁，充分利用炉膛中的高温烟气辐射出的热量，使燃烧产物在进入以后的对流受热面时，可以达到必须的冷却，同时也起到了保护炉墙的作用。后墙水冷壁（在水平烟道前方）拉稀成数列凝渣管束。拉稀的作用是防止结渣，同时对其后方的过热器也起了保护的作用。过热器放在水平烟道中，位于凝渣管束的后方，过热器的作用是把从锅炉（汽包）出来的饱和蒸汽加热成过热蒸汽，目的是减少供热管道内的冷凝损失。 其实在我所在的陶氏化学工厂，还有工艺废气管线通入锅炉，起到废气安全焚烧处理。但是回路和安全控制比较复杂，还有工艺保密的原因，我就剔除了这部分的工艺。图2-1 锅炉控制系统硬件组成图烟气经过过热器后
11、温度降低，然后转弯至尾部受热面尾部受热面之一的省煤器（位于尾部竖井的上方）。省煤器的作用是使给水在进入锅筒之前，被预先加热到某一温度（低于饱和温度或达到饱和温度，甚至产生部分蒸汽）。另一尾部受热面，即空气预热器，它的作用是使空气在进入炉膛以前被加热到一定温度，以改善炉内燃烧过程、降低排烟温度、提高锅炉效率。2.1.3锅炉的工作情况如下：给水在除氧器被高温蒸汽除氧并加热，由给水管道将水送至省煤器，在其中被加热到某一温度后，进入锅筒，然后沿下降管下行至水冷壁进口集箱。水在水冷壁内吸收炉膛内的辐射热而形成汽水混合物上升到锅筒中，蒸汽经过汽水分离装置，由锅筒上部离开，流到过热器中。在过热器内，饱和蒸汽
12、继续吸热成为过热蒸汽，然后经汽水分离器送往储气罐。煤经链条炉排，进而入炉膛，在炉膛燃烧放出大量的热量。燃烧后的热烟气上升，经过凝流管束、过热器、省煤器和空气预热器后，再经除尘装置清除其中的飞灰，最后才由风机送往烟囱排往大气。2.1.4工业燃煤锅炉的控制工艺锅炉控制系统，一般有燃烧控制、汽水控制、气温控制三大任务，锅炉的燃烧控制实质上是能量平衡系统，它以蒸汽压力作为能量平衡指标，不断根据用汽量与压力的变化调整燃料量与送风量，同时保证燃料的充分燃烧及热量的充分利用；汽水控制主要就是对锅炉汽包的水位进行控制；气温控制则是对锅炉中蒸汽温度的调节及控制，由于篇幅所致我不可能一一把控制原理讲的十分透彻。我
13、们着重讨论DCS工艺控制的哪部分。 3锅炉控制系统配置介绍3.1 锅炉DCS控制系统的配置图2.1锅炉系统配置图图3-1 DCS 控制系统配置3.1.1控制器UMC控制器有一个能够最多安装16个输入和输出模板的插卡式机架、一个CPU模板，其上设置了4个通信端口：COMMA、COMMB、CONFIGURATION、DISPLAY和一个位置拨动开关Switch(用于PROGRAM/RUN/OFFLINE三种模式之间的切换)。3.1.2锅炉微机控制系统锅炉危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、UMC800、上位机、手自动切换操作、执行机构及阀、电机等部分组成，一次仪表将锅炉的温度
14、、压力、流量、氧量、转速等量转换成电压、电流等送入微机。控制系统包括手动和自动操作部分，手动控制时由操作人员手动控制，用操作器控制变频器、滑差电机及阀等，自动控制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、控制以保证锅炉正常、可靠地运行，除此以外为保证锅炉运行的安全，在进行微机系统设计时，对锅炉水位、锅炉汽包压力等重要参数应设置常规仪表及报警装置，以保证水位和汽包压力有双重甚至三重报警装置，以免锅炉发生重大事故。 表3-1三冲量串级汽水控制系统设备清单序号设备名称数量型号及规格生产厂家用途1上位机1P/256M/40G/17寸CRT上润精密仪表仪器公司上位监控2控制器1UMC800Honeywell下位（现场）控制3控制组态软件1LeaderLine Control BuilderHoneywell组态与控制4操作员盘18002Honeywell现场监控5工业监控软件1FIXLntellution制作上位监控画面6通讯转换器1ICP CON i-7520A自适应型研华工控RS485/RS232C转换7高电平转换器1DZG-02型：输入05VDC 输出010mA上海调节器厂
