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1、XXX大学本科毕业论文题 目：基于S7-200PLC的燃气蒸汽锅炉控制系统 院 系： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期：2014年 x月 x日论文答辩日期：2014年 x月 x日摘要随着现代化工业的飞速发展，对能源利用率的要求越来越高，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理随之要求越来越高。目前，我国燃烧供热所用的锅炉的燃烧效率还相当低，而且也使得锅炉的燃烧不充分，而造成大气污染加重，所以这就迫切要求我们的锅炉技术得到提高，设计出一套热效率高、节能、环保、安全的锅炉控制系统。因此，进行锅炉过程控制系统设计具有重要的实际意义。该论文在参考文献的基础
2、上，首先介绍了课题研究意义，基础理论知识，其中包括PLC相关的理论以及过程控制系统的理论，描述了锅炉燃烧、水位控制系统的工作原理。然后分析了锅炉控制系统的控制任务及控制目标，设计了相应的控制系统，主要包括锅炉汽包水位控制系统、燃烧控制系统以及蒸汽温度控制系统，并且选择了满足要求的控制方案。在有了基础理论后，找控制系统中I/O点,详细分析I/O点的类型、数量等。根据I/O点，对PLC进行选型，再根据所选的PLC，对I/O点的地址进行分配。最后进行软件设计。绘制程序流程图，然后设计梯形图，最后在S7-200的编程软件上实现。关键词：锅炉;水位控制;燃烧控制;蒸汽温度控制;可编程序控制器Abstra
3、ctWith the rapid development of modern industry, the energy utilization ratio of the demand is higher and higher, as will a energy into two times the energy of one of the important equipment, the boiler control and management then demand is higher and higher. At present, Chinas burning heating boile
4、r combustion efficiency used is rather low, but also make the boiler combustion is not full, and cause air pollution is aggravating, so it is urgent requirement of our boiler technology improvements, design a set of high thermal efficiency, energy saving, environmental protection, safety of boiler c
5、ontrol system. Therefore, in the process control system design of boiler is important practical significance. This paper on the basis of the references, first introduced the research significance, the basic knowledge, including PLC related theory and the theory of process control system, describes t
6、he boiler combustion, water level control system principle of work. And then analyzes the boiler control system of the controlling tasks and control target, the relevant control system design, including the boiler drum water level control system, the combustion control system and steam temperature c
7、ontrol system, and select the meet the requirements of control plan .Look for control system I/O point. According to the I/O points, the selection of PLC, again according to the selected PLC, the I/O address for the distribution of the points. Design the software. Draw program flow charts, and then
8、design ladder diagrams, the last in the s7-200 programming software realization. Key words: boiler; Water level control; Burning control; Steam temperature control; Programmable controller 目 录第一章 绪论11.1 锅炉控制系统设计目的及意义11.2 锅炉控制系统的国内外发展状况21.2.1 锅炉自动控制的国内外现状21.2.2 锅炉自动控制的发展前景31.3 本文主要内容及论文结构41.3.1 论文主要内
9、容41.3.2 论文结构5第二章 基础理论知识62.1 PLC介绍62.1.1 PLC的基本概念62.1.2 PLC的基本结构62.1.3 PLC的工作原理72.1.4 PLC的编程语言82.1.5 PLC的程序结构92.1.6 PLC在控制系统中编程的步骤102.2 过程控制系统简介112.2.1 过程控制系统的发展112.2.2 简单控制系统122.2.3 复杂控制系统122.2.4 PID控制简介15第三章 锅炉综合控制系统设计183.1 背景介绍183.1.1 工艺及装置介绍183.1.2 锅炉控制任务203.1.3 锅炉控制方案203.2 选型233.2.1 I/O点分布233.2.
10、2 PLC选型253.2.3 I/O地址分配263.3 软件编程283.3.1 程序流程图283.3.2 梯形图32第四章 结论36参考文献37致谢38第一章 绪论1.1 锅炉控制系统设计目的及意义目前，相当多的锅炉仍旧在采用传统方式控制，主要依靠操作员手工来完成，这样就要求锅炉操作员时刻都要在现场监控锅炉运行情况，并且要对整个锅炉系统的运行过程以及过程中各个环节的相互影响都有相当深刻的了解，能够根据现场实际情况及时调整各个相关参数以达到工艺要求。其过程复杂，而且还凸显了很多弊端。操作容易导致安全事故，而且参数控制不够准确及时，而导致能源和资源的浪费严重，另外运行维护成本也高，劳动效率低下。随
11、着科学技术的飞速发展，带动社会生产的发展，人类对能源的需求不断增加，世界上发达国家为了解决能源紧张而带给各行业的冲击，都努力在开发能源的同时，致力于节能新方法的研究。锅炉是我国石油、化工、发电等工业生产过程中必不可少的设备，其产物蒸汽不但可以作为蒸馏、干燥、反应、加热等过程的热源，并且作为驱动设备的动力源。在满足工艺要求的前提下，为了提高锅炉的效率，低能源消耗，把工人从繁重的劳动中解放出来，促进文明生产，锅炉实现自动控制是一个急待解决的问题1。随着能源问题的突出，企业现代化管理水平的提高，还有环保意识的增强，作为将一次能源转化为二次能源的重要设备之一的锅炉，其控制和管理的要求越来越高，现在的企
12、业中的小型锅炉的控制技术不提高将难以适应生产的需要。因此，这就需要在锅炉控制技术上进行变革，需要设计一种性价比合理的、使用和维护方便的新型工业锅炉控制系统。PLC的出现，使人们摆脱了常规仪表的局限性，为锅炉的自动控制注入了新的活力，使得一些先进的控制方法得以实现。PLC是目前最常用的装置，其最大特点就是可靠性高、功能强大，他的高可靠性的设计非常适合在工业现场环境下应用。此外，PLC编程简单，使用方便，现场调试时间短。为此，本课题通过PLC来对整个锅炉作业过程进行实时监控，配置控制与管理系统，实现自动控制2。总结国内外锅炉控制经验，结合实际，设计出适合锅炉的控制硬件系统，并实现先进控制算法，提高
13、锅炉的自动化水平，以及效率，合理利用资源，达到锅炉控制系统安全、节能、环保运行。这具有重要的经济效益和深远的社会效益。1.2 锅炉控制系统的国内外发展状况1.2.1 锅炉自动控制的国内外现状锅炉的自动控制经历了三、四十年代单参数仪表控制，四、五十年代单元组合仪表、综合参数仪表控制，直到六十年代兴起的计算机过程控制几个阶段。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。在欧美和日本等发达国家，石油和天然气己成为第一能源，占能源消费的60%左右，燃油和燃气锅炉己逐步取代燃煤锅炉，风机和水泵等电
14、机的变频控制己相当成熟。自20世纪90年代以来，随着超大型可编程控制器的出现和模糊控制、自适应控制等智能控制算法的发展以及智能控制器的应用，锅炉控制水平大大提高，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。在我国，锅炉的控制大致经历了四个阶段3：(1) 手动阶段在六十年代以前，由于自动化技术与电子技术发展不成熟，人们的自动化观念还比较淡薄，这段时期的锅炉一般采用纯手动的控制方式，即操作工人通过经验决定送风、给水、引风、给煤的多少，通过手动操作器等方式来达到控制锅炉的目
15、的。这样就要求司炉人员必须有丰富的经验，增加了工人的劳动强度，事故率高，更谈不上保证锅炉的高效率运行。(2) 自动化单元组合仪表控制阶段随着自动化技术与电子技术的发展，国外己经开发并广泛应用了全自动工业锅炉控制技术。60年代前期，我国工业锅炉的控制技术开始发展，60年代后期我国引进了国外的全自动燃油工业锅炉的控制技术，70年代后期己经研制了一些工业锅炉自动化仪表，正式将自动化技术应用于工业锅炉控制领域，因而热效率有所提高，事故率也有所下降。但是，由于采用单元组合仪表靠硬件来实现控制功能，可靠性低，精度不高，而且只能完成一些简单的控制算法，不能实现一些较先进的算法和控制技术，控制效果仍然不理想。(3) 采用微机测控阶段随着电子技术的发展，高集成度、高可靠性、价格低廉的微型计算机、单片机、工业专用控制计算机的出现以及在我国的广泛应用，为锅炉控制领域开辟了一片广阔的天地。运用计算机技术，开发出高效率、高可靠性、全自动的微机工业测控系统日益得到重视。80年代后期至今，国
