毕业答辩PPT-蒸汽锅炉PLC控制系统设计
PLC在锅炉控制系统中的应用毕业设计
华东交通大学理工学院Institute of Technology.East China Jiaotong University毕业设计Graduation Design（2010—2014年）题目PLC在锅炉控制系统中的应用分院：电气与信息工程分院专业：电力系统及其自动化班级：电力2010-3学号：20100210470436学生姓名：吴伟指导教师：李房云起讫日期：2014.1——2014.4华东交通大学理工学院毕业设计原创性申明本人郑重申明：所呈交的毕业设计是本人在导师指导下独立进行的研究工作所取得的研究成果。
设计中引用他人的文献、数据、图件、资料，均已在设计中特别加以标注引用，除此之外，本设计不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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（保密的毕业设计在解密后适用本授权书）毕业设计作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月摘要80年代开始到90年代中期，PLC开始迅速地被开发，在这段时间内，PLC 在模拟量处理，数字运算，人机接口和网络容量的能力大幅改善，PLC慢慢深入过程控制的领域，在一些应用过程控制领域支配性的位置替换掉了可编程控制器强的DCS系统。
PLC拥有通用性强，方便使用，广阔的适应性，高信赖性强，抗干扰性强等的优点，PLC在一般工业自动化编程，特别是时序控制，位置，可预见的未来中，无可替代。
本论文引进锅炉作为对象，被控的主要参数是锅炉出口水温控制，以炉内温度控制作为参数，加热电阻线的电压，控制装置的可编程控制器，用锅炉温度控制系统构成用PID算法，用PLC梯形图程序语言的使用编程控制，实现锅炉的温度控制。
锅炉蒸汽压力控制系统PPT课件
第四章 锅炉汽包液位的三冲量 串级PID控制系统仿真
• （1）给水流量的传递函数：
• （2）蒸汽流量的传递函数：
• （3）变送器的比例系数：
• 液位变化范围为±50mm，液位变送器的电流 变化为0-10mA，所以液位变送器的比例系数为：
• 给水流量和蒸汽流量变送器的比例系数
为：
。
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• 控制器的选择：采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列全 通用人工智能调节仪表，其中SA-12智能调节仪控制挂件为 AI-818，SA-13智能位式调节仪为AI-708型。AI-818型仪 表为PID控制型，输出为4~20mADC信号。
• 执行器的选择：RZXP型新系列气动调节阀，产品公称压力等 级有PN10、16、40、64；阀体口径范围DN20~200。适 用流体温由-200℃~560℃范围内多种档次。
直流电压信号：1～5V、0～5V 可通过设置选择精度
测量周期：0.3s
控制周期：0.3s～75.0s可设置
测量精度：±0.2%F·S ±1个字，自动对温漂、时漂进行补偿
测量分辨率：1/16000、14位A/D转换器
显示范围：-1999～9999
热电阻输入导线电阻：小于20Ω
热电偶输入冷端补偿范围：0～60℃，精度±1℃
• 积分I调节： 在I调节中，调节的输出信号的变化速度 与偏差信号e成正 比，称为积分速度，其中TI为积分时间常数。增大积分速度将会降低控制 系统的稳定程度，直至出现发散的振荡过程。I调节是无差调节，只有当被 调量偏差为零时，I调节的输出才保持不变。I调节的稳定作用比P调节差, 如果只采用I调节不可能得到稳定的系统，且振荡频率较低。
基于PLC的锅炉温度控制系统毕业设计
目录1 绪论 (1)1.1课题背景及研究目的和意义 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3项目研究内容 (2)2 PLC和组态软件基础 (3)2.1可编程控制器基础 (3)2.2组态软件的基础 (5)3 PLC控制系统的硬件设计 (7)3.1PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (7)3.3系统整体设计方案和电气连接图 (9)3.4PLC控制器的设计 (10)4 PLC控制系统的软件设计 (13)4.1PLC程序设计的方法 (13)4.2编程软件STEP7--M ICRO/WIN概述 (13)4.3程序设计 (15)5组态画面的设计 (25)5.1组态变量的建立及设备连接 (25)5.2创建组态画面 (28)6系统测试 (32)6.1启动组态王 (32)6.2实时曲线观察 (32)6.3分析历史趋势曲线 (33)6.4查看数据报表 (35)6.5系统稳定性测试 (36)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)摘要从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。
本文介绍了以锅炉为被控对象，以锅炉出口水温为主被控参数，以炉膛内水温为副被控参数，以加热炉电阻丝电压为控制参数，以PLC为控制器，构成锅炉温度串级控制系统；采用PID算法，运用PLC梯形图编程语言进行编程，实现锅炉温度的自动控制。
电热锅炉的应用领域相当广泛，在相当多的领域里，电热锅炉的性能优劣决定了产品的质量好坏。
目前电热锅炉的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件.ppt
再热器受热面结渣或积灰，吸热量减少，再热汽 温降低。
炉膛水冷壁结渣，水冷壁吸热量减少，导致炉膛 出口烟温上升，再热器吸热增加，再热汽温提高。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 8
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(5) 过热蒸汽温度和压力
过热蒸汽温度变化会引起高压缸排汽变化。过热汽 温降低，高压缸排汽温度降低；在再热器吸热量不变的 条件下，因再热器进口温度降低，导致再热器出口温度 降低。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 10
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
有延迟，有惯性， 有自平衡能力。
图5-1 蒸汽量变化与对流过热器及辐射过热 器出口汽温变化的静态特性
图5-2 蒸汽量变化对过热器汽 温的影响
实际生产中，通常把两种过热器结合使用，还增 设屏式过热器，且对流方式下吸收的热量比辐射方式 下吸收的热量要多，因此综合而言，过热器出口汽温 是随流量D的增加而升高的。动态特性如图5-2所示。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 4
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(2) 给水温度与汽温的关系
提高给水温度，将使过热汽温下降，这是因为产生 每千克蒸汽需要的燃料量减少了，流经过热器的烟气量 也减少了。也可以这样认为：提高给水温度后，在相同 的燃料量下，锅炉的蒸发量增加了，故过热气温将下降。 因此，是否投入高加将使给水温度相差很大，这对过热 气温有明显影响。
锅炉蒸汽温度控制系统优秀课件 7
第五章 锅炉蒸汽温度控制系统
(3) 炉膛火焰中心
炉膛火焰中心的高度对再热汽温有相当显著的影 响，是调节再热汽温的主要手段。当火焰中心抬高时， 炉膛出口温度上升，以对流受热面为主的再热器其进 口烟温升高，吸热量增加，再热汽温提高；反之，再 热器吸热量减少，再热汽温降低。
毕业设计-基于PLC控制的电热锅炉
电热锅炉是把电能转化为热能，把水加热至有压力的热水或蒸汽（饱和蒸汽）的一种电力设备。
电热锅炉无需炉膛、烟道和烟囱，同样无需储存燃料的空间，很大程度上减少了常规燃煤锅炉使用产生的污染。
电热锅炉具有低污染，低噪声，体积小，安装使用便利，自动化程度高，安全可靠，热效率高达98%以上等特点，电热属于一种绿色环保产品。
一些国家在20世纪70年代后期到80年代初期就已经开始研究设计电热锅炉。
中国在80年代中期，开始设计电热锅炉产品，到了90年代中期，许多公司将电热锅炉用来采暖、中央空调和热水供应。
1 绪论1.1电热锅炉的介绍在当今社会，电加热锅炉的使用领域已经越来越广泛了。
它的经济性，安全性和较高的自动化程度越来越受到人们的认同。
可是电加热锅炉的性能优劣充分的反映了电热锅炉的质量好坏。
电加热锅炉已逐渐进入人民的生活，成为洗浴，供热等场所的首选设备。
目前电热锅炉的控制系统多采用以微处理器为核心的PLC控制技术，既提高产品的自动化程度又增加了锅炉的控制精度。
现在使用的大部分电加热锅炉控制系统的设计还不完善，因此需要设计一种全新的、自动化程度较高的电加热锅炉控制系统来代替和完善以前的控制系统。
现在工业生产所使用的控制器大多数是用继电器、接触器为主的控制装置。
使用继电器电路组成的控制系统出现的误操作较多，其可靠性不好。
而该设计所使用的是以PLC来取代原有的控制系统。
控制系统的要求：补水泵和循环泵交替使用，互为备用；缺相报警，水泵停止运行；循环泵主/备用泵能手动选择。
1.2 电热锅炉的分类电热锅炉就是以电为能量来加热的锅炉，即使用清洁的电能转化为热能，从而把常温水加热为高温度热水或具有压力蒸汽的热能电气设备。
电热锅炉分为两大类：LDR(WDR)电热蒸汽锅炉和CLDZ(CWDZ)电热热水锅炉及KS-D电开水锅炉。
其中电开水锅炉又分为KS-D电开水锅炉和XKS-D电蓄热开水锅炉。
电开水锅炉配置微电脑控制器、陶瓷电热管，采用电磁阀作为补水装置配合水位电极、感温探头全自动工作，连续大量供应饮用开水，广泛适用于政府机关、企业、工厂、医院、学校、宾馆、酒店等企事业单位使用。
锅炉蒸汽压力控制答辩概论
*
广西大学电气工程学院
系统设计
硬件电路设计
安装
Zigbee无线传输
LabVIEW监控平台
Y
手动调节传感器
水平角旋转两周 仰角旋转两周
得Xmin, Xmax Ymin，Ymax
*
自动调节中 心点
O
X
广西大学电气工程学院
系统设计
硬件电路设计
驱动电路
*
Zigbee无线传输
LabVIEW监控平台
输入控制与电机运行状态（1表示高电 平，0表示低电平，X表示任意状态）
广西大学电气工程学院
选题背景
特点
1、 2、 3、
*
有效提高了光伏板的发电效率 设立了有效的保护机制 完善的监控平台
广西大学电气工程学院
2 第二部分
系统设计
系统简介
系统框架图
太阳能板
检测系统
*
跟踪支架 LabVIEW监控平台
驱动系统 无线
DSP ZigBee
广西大学电气工程学院
系统设计
•
• ♦ 双层跟踪定位器 硬件电路设计 • ♦ DSP控制环节
数字量处理
广西大学电气工程学院
系统设计
硬件电路设计
Zigbee无线传输
光伏板电压电流
风速
蓄电池电压 温度
（控制箱＋光伏板）
LabVIEW监控平台
驱
光 伏 板
动 电 机
姿
态
*
广西大学电气工程学院
系统设计
硬件电路设计
Zigbee无线传输
开始
N 风速检测
N
Y 工作时间
Y
查询数据库
寻找最优角
Y
毕业设计(论文)_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计
毕业设计（论文）_基于PLC的锅炉出水温度控制系统的研究与设计毕业设计锅炉出水温度控制系统的研究与设计总计毕业设计（论文）61页表格2表插图16幅I摘 要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾同趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。
作为温度控制系统重要能源转换设备的锅炉能耗巨大，占我国原煤产量的三分之一左右。
然而，我国目前运行的很多锅炉控制系统自动化水平不高、安全性低，工作效率和环境污染普遍低于国家标准，因此实现锅炉的计算机自动控制具有重要的意义。
随着科学技术的不断发展人们开始利用各种先进的仪器和技术组成计算机控制系统来代替人工复杂的控制操作，直接数字控制DDC 系统（Direct Control ），便是其中之一。
直接数字控制DDC 系统，它是工业生产计算机控制系统中用的最广泛的一种系统应用形式，在这类系统中的计算机，除了经过输入通道对多个工业过程参数进行巡回检测采集外，它还代替了模拟调节系统中的模拟调节气，按预定的调节规则进行调解运算，然后将运算结果通过过程输出通道输出并作用于执行机构，以实现多回路调节的目的。
本设计设计了基于PLC 的锅炉温度控制系统，该系统包括下位机控制和上位机控制两部分。
文中给出了通过时间和室外温度相结合的控制策略对系统温度进行调节控制。
关键字：锅炉；计算机控制； PLCAbstractWith China’s economic development，resources and the environment has become increasingly acute contradictions，so that the modernization of our country is facing a formidable challenge．As an important energy source conversion equipment，heating system of the industrial boiler consumes about one-third of China’s coal．However，the majori ty of China’s current operating boiler system’s security and efficiency is generally lower than the national standard．So it's great significance to achieve automatic control for boiler with computer．Along with science technical develop continuously people start making use of every kind of advanced instrument constituting the calculator control system with the technique to the control operation that replace the artificial complicacy, direct arithmetic figure control DDC system( Direct Control), just one of them Direct arithmetic figure control DDC system, it is an industry to produce convenient and the most extensive a kind of system in system of control of calculator application form, in addition to through importation passage to several industries process parameter proceeding cruising to return to examination to collect, it returned to replace the emulation regulates the emulation in the system regulates the spirit, at the set regulate rule proceed the intermediation carries to calculate, then will carry to calculate result pass process output passage output combine function in carry out the organization, to realize many the purpose that back track regulate.the paper presents a overall control thinking，the system designed to heating in winter includes superordinate computer control system and the subordinate system．To meet all the campus’s winter heating，it gives a complete control strategy which combined with time and outdoor’s temperature.IIKey Words：Boiler；Computer Control； PLCIII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (6)1.1锅炉温度控制系统现状 (6)1.2锅炉自动控制的发展历史 (7)1.4课题意义 (9)第2章锅炉温度控制系统的总体介绍 (11)2.1锅炉温度控制系统的组成 (11)2.2交流电机的变频调速系统介绍 (13)2.2.1变频器驱动的特点 (13)2.2.2变频调速的基本原理 (14)2.2.3变频器基本结构 (15)2.3燃煤锅炉的工作过程 (17)2.3.1 燃煤锅炉的组成 (17)2.3.2燃煤锅炉的工作过程 (18)2.4燃煤锅炉的自动调节任务 (19)第3章控制系统下位机的设计 (22)3．1PLC软件介绍 (22)3.1.1 模块式PLC的基本结构 (23)3.1.2 PLC的特点 (24)3.2STEP7软件简介 (25)3.3控制系统所用功能块 (27)3.4锅炉控制系统的硬件组态 (29)3.5锅炉系统下位机程序设计 (31)3.5.1 系统下位机控制程序实现 (31)3.6本章小结 (41)第4章控制系统上位机设计 (42)IV4.1WINCC软件介绍 (42)4.2WINCC的特点 (43)4.3WINCC主要控制模块 (43)4.4项目组态 (45)4.5系统监控界面设计 (46)4.6I NTERNET远程监控 (52)4.6.1 WEB Navigator简介 (52)4.6.2 WEB Navigator的优点 (53)4.6.3 远程WEB发布与浏览 (55)4.6.4 使用WEB Navigator 过程中遇到的问题及解决办法 (55)4．7本章小结 (57)第5章系统的抗干扰设计 (58)5．1PLC系统的抗干扰性 (58)5.1.1 电磁干扰源及对系统的影响 (59)5.1.2 系统外引线的干扰 (59)5.1.3 PLC系统内部的干扰 (60)5.1.4 PLC控制系统工程应用的抗干扰设计 (61)5.2控制系统主要抗干扰措施 (61)第6章结论与展望 (63)6.1总结 (63)6.2展望 (64)致谢 (65)参考文献 (66)V第1章绪论1.1锅炉温度控制系统现状锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。
基于PLC的工业蒸汽锅炉控制系统设计
控制要求
蒸汽锅炉控制系统的主要控制要求包括：
1、控制目标：通过控制燃料供应和空气供应，达到对蒸汽压力和蒸汽温度的 稳定控制。
2、被控对象：蒸汽锅炉的燃料系统和空气系统，以及相应的阀门和传感器。
3、控制算法：采用PID控制算法，通过比较实际值与设定值的差异，调整燃料 和空气的供应量。
3、控制算法：采用PID控制算法
对于蒸汽锅炉的控制，需要的参数包括压力、温度、液位等。因此，控制算法 的设计重点在于如何通过对这些参数的监测和控制，保证蒸汽锅炉的正常运行。 常见的控制算法有PID（比例-积分-微分）控制、模糊控制等，可根据实际情 况选择合适的控制算法。
2、输入输出接口
输入输出接口的设计是PLC控制系统的重要环节。输入接口负责采集蒸汽锅炉 的各种运行参数，如压力、温度、液位等；输出接口则将控制信号传递给相应 的执行机构，如调节阀、泵、风机等。在设计时，需要充分考虑蒸汽锅炉的工 艺流程、设备选型等因素，保证接口的合理配置。
关键词
PLC、工业蒸汽锅炉、控制系统、 设计
内容概述
本次演示主要介绍如何将PLC应用于工业蒸汽锅炉的控制系统，包括控制算法 的选择、输入输出接口的设计以及设备的选型等方面的内容。通过PLC的控制， 可以实现蒸汽锅炉的自动化运行，提高生产效率，降低能源消耗，保证生产安 全。
设计思路
1、控制算法
1、品牌选择：选用某知名品牌的PLC，具有较高的可靠性和稳定性。 2、型号选择：根据蒸汽锅炉控制系统的规模和复杂度，选择中高端型号的PLC。
3、内存容量：选用具有较大内存容量的PLC，以支持复杂的控制算法和数据处 理。
4、输入输出点数：根据控制系统的需求，选择适当的输入输出点数。
4、输入输出点数：根据控制系 统的需求，选择适当的输入输出 点数。
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燃气锅炉是最为环保的锅炉，污染小甚至零污染
➢节能
燃气锅炉高热效率、成本低、稳定性高，生产热能效率高
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研究背景及意义
燃气锅炉节能环保，具有很强的研究意义。
在本设计系统中，主要实现对蒸汽锅炉出水温度以及过热蒸汽温度的智能 控制，对象为锅炉系统，控制方法包括PID算法控制器和PLC程序控制，在控制 过程中主要考虑的扰动因素包括燃气流量、入水流量、出水流量等。 综合考虑以上条件可绘制系统整体控制框图如下：
实验名称 ➢基于S7-200PLC锅炉内胆水温PID整定实验（动态）
实验目的 ➢研究PI、PD和PID几种调节器分别对温度系统的控制作用。
实验设备 ➢AE2000型过程控制实验装置，包括西门子PLC、上位机软件等
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锅炉系统控制设计
水位控制模拟实验
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蒸汽锅炉PLC控制系统设计
姓名：邹旭 专业：自动化 学号：20096251 导师：王顺利
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主讲内容
1 研究背景及意义
2 锅炉系统控制分析
3 锅炉系统控制设计
4 研究成果
5
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总结
研究背景及意义
工业锅炉：目前工业生产主要热能供给设备
国外：燃气锅炉为主
国内：燃煤锅炉为主
燃气锅炉的优势：
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锅炉系统控制分析
工业燃气蒸汽锅炉是一个多输入、多输出的复杂控制系统
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锅炉控制系统分析
蒸汽锅炉的控制主要有以下要求：
➢ 锅炉汽包水位控制
主要是保持汽包内部的物料平衡，控制汽包水位保持在 一定的范围内；
➢ 锅炉燃烧系统的控制
主要控制天然气进入量，及时反馈需求信息，及时调整
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锅炉系统控制设计
一．锅炉汽包水位控制系统控制设计
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锅炉系统控制设计
二、燃烧室控制系统控制设计
燃烧室控制系统流程图
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锅炉系统控制设计
三、过热器控制系统控制设计
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锅炉系统控制设计
水位控制模拟实验
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谢谢各位专家！
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研究成果
成果
1. 完成设计要求，撰写毕业设计论文一篇。 2. 撰写学术论文：邹旭，苏小玲，王顺利，基于PLC控制系
统蒸汽锅炉汽包水位控制研究，被一般期刊《工业控制计 算机》录用未发表。
参与项目
四川海大橡胶集团：基于本设计课题内容，参与轮胎热老化 试验流水线供热蒸汽锅炉过热蒸汽控制模块研究，过热蒸汽 智能控制方法具有一定的实际应用意义。
天然气流乳量化和空型气流量比值，提高燃烧效率，满足生产负荷
需求。同时考虑锅炉运行的安全性、经济型，考虑燃烧室负 压在工艺允许范围内。
➢ 过热蒸汽系统控制
主要控制原理是，实时调节一级过热器、降温器以及二 级过热器动作，保持出口水蒸气温度、压力在工业生产负荷 需求范围内。考虑锅炉运行的安全性，应保证管壁温度在管 壁承受温度内，保证过热蒸汽给管壁压力在允许工艺范围。
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总结
通过本次毕业设计的学习，我的专业知识得到了很大提 升。在试验的过程中，增强了动手实践能力，积累了大量 新知识。 在设计过程中，经过查阅大量资料文献，我对锅炉控制 有了更深一步的掌握，对于PID算法的应用有了更好的认 识。但是，在系统的控制中还有一些小的缺陷，如果以后 有机会的话我会继续研究如何完善本设计。 最后我要感谢信息学院的所有老师对我的教育，正是有 了过程控制、自动控制、PLC等等专业知识的学习，我才 能够完成这次的毕业设计。再次，向所有教育我的老师表 示由衷的感谢。