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1、本科毕业（设计）论文题 目：船用锅炉测控系统设计 专 业 测控技术与仪器 学生姓名 指导教师 毕业日期 2012.3.10 设计论文毕业 任务书一、题目：船用锅炉测控系统设计二、指导思想和目的要求通过毕业设计，进一步加深对所学专业知识的理解和应用，掌握PLC的原理和编程思想，了解PLC测控系统的设计方法。在查阅大量相关资料的基础上，设计出基于PLC的船用锅炉测控系统。掌握实际工程设计和方法，深化所学专业知识与技能，提高分析和解决问题的能力，为今后的工作打下一定的理论基础。三、主要技术指标1、分析温度、水位测控系统工作原理，设计出基于PLC的船用锅炉测控系统的总体方案；2、设计出各个模块的详细电
2、路图，并论述其工作原理；3、选用合适的触摸屏，编写相应的监控软件；4、绘制硬件电路原理图；5、画出软件流程图，编写系统控制。四、进度和要求第一阶段：（1 - 4周）查阅资料，确定设计方案，进行总体设计。第二阶段：（5-10周）绘制硬件电路图，掌握硬件组成的各部分工作原理。第三阶段：（11-13周）根据要求绘制软件流程图。第四阶段：（14-16周）整理撰写毕业论文，并进行学位论文答辩。五、主要参考书及参考资料1 SIMATIC S7-200可编程序控制器系统手册M.北京:机械工业出版社,2002.2常斗南.可编程序控制器原理应用试验M.北京：机械工业出版社1998，83吕景泉.可编程序控制器及其
3、应用M.北京：机械工业出版社，200l，64 陈建明.电气控制与PLC应用M.北京:电子工业出版社,2009.5 郑凤翼,金沙.图解西门子S7-200系列PLC应用88例J.北京:电子工业 版社,2009.6 袁任光.可编程序控制器选用手册M.北京:机械工业出版社,2002.7 戴仙金.西门子S7-200系列PLC应用与开发M.中国水利水电出版社,2007.8 柳梁.编程控制器（PLC）入门PLC及其硬件组成J.计算机时代,1996（5）.9王永平，陈建华.基于S7200PLC的高性能电热锅炉控制系统J.仪表技术与传感器，2002，(3)26-2810吴春旺，陈 霞.锅炉汽包水位调节控制系统设
4、计J.电工技术，2006，3，71-7211杨智,明丽萍,吕雪艳.21世纪燃气锅炉在中国的发展前景J.锅炉制造，2001，712宋书中，葛 玻.通用型工业过程控制器及在温控中的应用J.电气自动验化，2000，6，34-3613 张仑.可编程序控制器中PID控制的研究J.电子电气教学学报,2005，314廖常初.PLC基础应用M.北京：机械工业出版社，2003，615陈建明.等，电气控制与PLC应用M.北京：电子工业出版社，2006，2学生 指导教师 系主任 摘 要在船用锅炉监控系统中，水位和温度是两个很重要的控制参数，它间接地反映了锅炉负荷和给水的平衡关系，由此可见水位和温度是保证锅炉安全运行
5、的必要条件。本次设计的目的是合理控制水位和温度，其控制方案是基于西门子PLC实现PID调节系统。本文介绍的是基于PLC实现的船用锅炉水位监控系统设计，设计中主要解决的是确定船用锅炉水位和温度的控制方案、系统控制设备选型、PLC梯形图的编程、系统配置、IO配置、上位机工艺操作界面组态的设计。本锅炉自控设计采用德国西门子自动化公司的S7-200系列PLC可编程序控制器作为过程输入输出通道，实现现场数据检测及输出控制；操作站采用中国深圳威纶通科技有限公司的自动化监控软件版本（MT8080T 640*80），进行操作设计，现场数据检测及输出控制，实现了对船用锅炉水位和温度的控制。用S7-200PLC来
6、实现锅炉水位和温度的监控，可以提高锅炉的自动化控制水平，维持水位在给定范围内，保证了锅炉安全运行，降低工作人员的劳动强度，取得了较好的经济和社会效益。关键词：锅炉，水位控制，PLC ,PID控制 Abstract For the boiler Marine monitoring system , water level and temperature are two important control parameters, It indirectly reflect the boiler load and water balance relationship, This shows the
7、water level and temperature is to ensure the safe operation of the boiler of the necessary conditions. The purpose of this design is control water level and temperature reasonably. The control scheme is based on Siemens PLC PID control system. This paper is based on PLC Marine boiler water monitorin
8、g system design, In the design, the main solution is to determine the boiler water level and temperature of the Marine control solutions, system control equipment selection, PLC ladder diagram of programming, system configuration, IO configuration, PC process operation interface configuration design
9、. The boiler control design with the German company Siemens automation of the series S7-200 PLC programmable controller to process input/output channels, Realizing scene data detection and output control; The operation station adopt The China shenzhens black silk ribbon the technology Co., LTD. Of a
10、utomation control software version (MT8080T 640 * 80), for operation design, data detection and output control, realize the Marine boiler water level and the control of the temperature. With S7-200 PLC to realize the boiler water level and temperature monitoring, can improve the level of automation
11、control, maintain the water level in a given range, and to ensure the safe operation of the boiler, reduce the labor intensity of staff and have achieved good economic and social benefits.Keywords: boilers, water level control, PLC, PID control前言船用锅炉是远洋运输船舶必备的设备，是船的动力源系统。目前在我国大多数研究都是关于电站锅炉，而对船用锅炉的水位
12、动态特性的研究还非常不够，船用锅炉相比其他锅炉动态特性变化大，由于航行在大风浪中有一定的横倾和纵倾，对锅炉水位有很大的影响，因此对锅炉水位的控制研究具有很大的意义。为了保证锅炉系统能够正常可靠地工作，必须对锅炉的动态实时状态进行监测控制，能够更有效地进行检测我们采用可编程控制器（PLC）控制方式。因为它抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，设计、施工、调试的周期短，体积小维护操作方便，易于实现网络化，可实现三电一体化等优势，目前已成为应用面最广泛的通用锅炉液位控制装备。锅炉水位监控系统在发生扰动的情况下，控制器采用PID控制策略，提高了系统在恶劣情况下的抗干扰
13、能力，保证了生产过程的稳定和安全。在锅炉水位控制系统中，将PID算法融于PLC控制系统，取得了良好的控制效果。PLC对整个锅炉的运行进行监测、控制，以保证锅炉正常可靠地运行。PLC实现的计算机控制系统可以提高锅炉设备的自动化控制水平，降低工作人员的劳动强度，取得了较好的经济和社会效益。锅炉液位系统需要不同的液位高度来满足不同情况下的所需的液位：当液位低于设定值时会自动进行加水，当高于设定也为时就停止加水。通过PLC对程序设计，提高液位系统的控制水平并检测温度值。锅炉水位控制的任务是控制给水流量，使其与蒸发量保持平衡，维持锅筒内水位在允许的范围内变化。锅炉长期在高水位下运行，已成为高参数锅炉普遍
14、存在的问题。研究内部实际水位与理想水位差值的成因，并设法修正和消除这个差值，合理控制水位，保证锅炉安全运行有着重要的现实意义。本设计是采用PLC为核心，及相关硬件来实现锅炉液位控制系统，将锅炉液位设定值为基准，当液位低于设定值就进行自动加水，当液位高于设定值停止加水，始终保持液位在设定范围。PID控制是迄今为止最通用的控制方法之一。因为其可靠性高、算法简单、鲁棒性好，所以被广泛应用于过程控制中,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。PID控制的效果完全取决于其四个参数,即采样周期ts、比例系数 Kp、积分系数Ki、微分系数Kd。因而,PID参数的整定与优化一直是自动控制领域研究的重要课题。PID在工业过程控制中的应用已有近百年的历史，在此期间虽然有许多控制算法问世,但由于PID算法以它自身的特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用。在PID算法中，针对P、I、D三个参数的整定和优化的问题成为关键问题。从而达到液位保持恒定能够更好有效地对锅炉的水蒸气的利用。第一章 PLC的基础知识可编程控制器是是一种工业控制计算机，简称PLC（Programmable logic Controller),它使用可编程序的记忆以存储指令，用来执行逻辑、顺序、计时、计数、和演算等功能，并通过数字或模拟的输入输出，以控制
