基于单片机的锅炉自动控制系统

范子阳机教011班

摘要：本文介绍一种新型单片机控制的锅炉采暖自动系统的组成，工作原理及特点。对改造旧锅炉，提高自动化水平提供了一种有效的方法。

关键字：锅炉；自动控制系统；单片机

Abstract：Automatic control system is important guarantee for run of boiler . The composition and work principle and characteristics of thermal auto-regulating system for boiler are introduced in paper which offers an effective method for modification on old boiler and for heat efficiency and coal saving.

Keywords:boiler；auto-regulating system；single board computer.

1 引言

热水锅炉是目前广泛应用于居民住宅采暖的供热设备之一。供热系统示意图如图１所示。其工作原理是，热水锅炉将水进行加热，当水温达到要求时，启动循环水泵将供热管道的水进行加压循环，从而使住宅内的散热器升温达到采暖的目的。

图 1 供热系统示意图

在供热期间，由于供热管道有一定的水量损失，为保证供热质量，必须通过补水泵对锅炉进行补水。补水的原则是：在设备和管道承压能力下保证系统水不汽化。

传统的热水锅炉供热系统中，循环泵的启动和停止有由人工操作，而补水泵是由安装在回水管上的电接点压力表控制的。通过电接点压力表设定的回水管补水压力的上下限值，来控制补水泵的停止和工作。其中压力上限值应不大

于管道和锅炉所承受的最大压力，压力下限值应保证系统水不汽化。这种补水控制有如下缺点：（１）补水泵频繁启动和停止。（２）补水压力不恒定。（３）工人劳动强度大，工作环境差。就各工业部门的现状来看，除研制新型节能锅炉以外，对现在旧设备进行技术改造，提高锅炉的自动化程度也是一项极其重要的途径。

在设计锅炉自动调节系统方案时，考虑到现在市场上已经大量供应新器件，而且这些新器件具有功能更强大、运行更稳定、应用更简单额、升级更方便等优点，所以本系统采用新型80C592单片机和新型数字式传感器。系统对锅炉水位、蒸汽压力、经济燃烧等系统的热工过程实现自动调节功能。本系统通过面板操作，实现开工运行、参数显示、不停机进行参数修改和功能设置等。使锅炉的安全性、操作性大大提高。

2 系统组成

图 2 系统组成图

3 系统功能

（1）系统具有高低水位报警，由软件实现大小泵的控制来实现水位的自动调节。

（2）系统具有高低压报警，由软件控制外围电磁阀和风机来实现压力的调节。

（3）系统具有高低温报警，由软件控制外围电磁阀和风机来实现工作温度的需求。

（4）系统具有无扰动手动切换控制以及紧急情况报警急停功能。

4 系统工作原理

本系统是由信号采集装置，微控制单元，外围机电设备等组成。利用传感器，采集锅炉的高低压，高低水位，高低极限水位以及温度信号，将这些信号传送到核心控制元件单片机进行判断，以控制外围相应设备。当系统所收集到的参数超过系统设定的安全参数时，系统可以自动急停控制，使锅炉停止工作。使锅炉安全稳定的工作，为了保证系统的稳定性，系统还采取了手动功能。正常工作时自动状态和手动状态操作可以随时无扰动切换。

基于安全考虑，系统在运行开始时，首先要对高温、高压、高极限水位和高温、高压、低极限水位进行检测，若发现这些参数异常，系统会紧急报警并急停工作，保护设备。在常规运行中，当锅炉处于高压时，系统开始报警红灯亮并打开锅炉上的电磁阀１，释放部分水蒸汽，保证压力正常。当锅炉处于低压时，系统打开风机，使炉膛加热更快，使锅炉达到正常工作压力。当锅炉水位在低极限水位时，系统开始报警红灯亮，然后打开大泵，使锅炉水位快速增高。当达到低水位点时，大泵停，小泵开始工作。当达到高水位时，小泵停。若水位检测时发现水位点到达高水位极限时，系统报警红灯亮并急停，同时打开电磁阀２放水，待水位正常后系统开始工作。在温度采集时，若发现温度处于低温时，系统打开风机，加速炉膛燃烧，提高水温。若系统采集信号正常，绿灯亮。然后系统又循环重新检测控制。

5系统设计

系统分析

汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为:(1)水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2)水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,在锅炉控制系统中必须对汽包水位有深入了解并在运行中严加控制。

经研究表明：

（1）汽包水位不仅受汽包(包括循环水管)中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S)和给水流量Ｗ。汽包水位在给水流量作用下的动态特性见图3。由于给水温度比汽

图３给水流量作用下水位阶跃响应曲线

包内饱和水的温度低,所以给水流量Ｗ增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中Ｌ线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。

（2）蒸汽流量作用下水位阶跃响应曲线在蒸汽流量S扰动作用下,水位的阶跃响应曲线如下图4所示。

图4 水位的阶跃响应曲线

当蒸汽流量S突然增加时,从锅炉的物料平衡关系来看,蒸汽量S大于给水量W,水位应下降,但实际情况并非这样,由于蒸汽用量增加,瞬间必然导致汽包压力的下降。汽包内水的沸腾突然加剧,水中汽泡迅速增加,由于汽泡容积增加而使水位变化的曲线如图中L2所示。而实际显示的水位响应曲线L为L1+L2。从

图上可以看出,当蒸汽负荷增加时,虽然锅炉的给水量小于蒸发量,但在一开始时,水位不仅不下降反而上升,然后再下降(反之,蒸汽流量突然减少时,则水位先下降,然后再上升),这种现象称之为“虚假液位”。应当指出的是:当负荷突然变化时,水位下汽泡容积变化而引起水位的变化速度是很快的,一般为10～20秒。“虚假液位”的变化幅度与锅炉的汽包压力和蒸发量有关。对于产汽量100ｔ/ｈ230ｔ/ｈ的中高压锅炉,当负荷变化10%时,“虚假液位”可达3040ｍｍ。“虚假液位”现象属于反向特性,变化速度很快,变化幅度与蒸发量扰动大小成正比,也与压力变化速度成正比,这给控制带来一定困难,在设计控制方案时,必须注意。

在对水位信号的采集中，使用传统的电极式传感仪。考虑到可能受到“虚假液位”的影响，在软件的编制中，在识别到高极限信号后，同时检测是否同时处于高温高压状态，如果是，说明锅炉处于危险状态，必须急停，如果是高温或高压状态，加上一个延时程序，然后对信号进行重复采集并比较。如果前后比较一致，执行报警等程序，反之，则保持原样运行。

5.2 温度压力传感器

在对温度压力等信号采集时，系统可采用最新的数字式传感器。该类型传感器功能强大，具有直接对采集信号进行数字化处理、显示和报警设定功能，也可和单片机进行数据传输。在本系统中，当采集的信号超出设定参数时，传感器即时向单片机发出电信号，软件可对这些信号进行识别并作出相应控制。

5.3 CPU选择

CPU是微机的核心，是决定整机性的关键，因此在硬件设计中选取CPU 的型号是很重要的。目前国内市场上单片机的型号很多，市场上的供应商有美国的Intel，Motorola，在Zilig公司，荷兰的Philips，日本的NEC，德国的Siemens 等公司的单片机。其中Intel公司的MCS-51系列由于其参考资料比较齐全，开发工具比较完善，在全国工业控制系统中得到广泛的应用。因此，在本系统选用MCS-51系列的80C592芯片。所有80C51系列单片机均属于MCS-51中的CMOS型单片机，能和ＴＴＬ型单片机兼容，80C51的运算速度快。主机频率可达33MHZ。为了提高工作的可靠性，80C51系列单片机内部普遍增设了监视定时器T3作为软件看门狗Watchdog。个别单片机还增设了电源检测和时钟检测功能。80C51还具有强大的I/O口功能，片内集成有A/D和D/A转换器，定时器T2具有捕捉输入/比较输出功能，中断优先级由80C51的5级扩展到15级以及SFR由8031的21个扩展到56个。新增加的功能对于系统的进一步完善和升级提供了资源空间。

5.4 硬件电路设计

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图５硬件电路示意图

表1 I/O分配表

5.5 抗干扰隔离

在工业控制领域中，单片机不仅要对被控对象进行检测，输入被控系统的开关量和模拟量，而且还要把经过处理后的信息以开关量和模拟量形式输出并控制被控制系统工作，这些开关量（如：动力回路的启闭，机械限位开关状态等）和模拟量（如压力，温度和流量传感器的输出，发电机的输出电压，电流和功率，电网电压，等等）本身往往就是强电系统。因此，强电控制电路必将会对单片机控制系统产生严重干扰，以至单片机控制系统不能正常工作。

单片机控制系统和强电控制回路共地是引起干扰的主要原因，因为强电控制回路中的电流和电压往往很大，并会在强电用电器和地之间形成强大的脉动干扰。这个脉动干扰必然会通过接地不良电阻和电容耦合到单片机主机回路中。消除这些脉动干扰的最有效方法是使单片机弱电部分和强电控制回路隔开，在电气连接上切断它们彼此间的耦合通路。在单片机控制系统中,电气隔离通常可分为单片机对开关量的输入/输出隔离和单片机对模拟量的隔离.

在单片机的控制开关量的输出电路时,通常把需要输出的开关量先存在74LS273、74LS373或者8224等锁存器中,然后在锁存器和开关量输出电路间放置隔离电路。隔离电路用于消除开关量输出电路在控制动力设备启停时所产生的冲激干扰,它通常分为继电器隔离和光隔离器两类，继电器隔离适于启动负荷大响应速度慢的动力设备。在本控制系统对外围机电设备的控制中,采用固态继电器(SSR)进行相应的控制。

固态继电器是一种四端器件：两端输入,两端输出,它们之间用光耦合隔离。它是一种新型的无触点电子继电器,其输入端仅要求输入很小的控制电流,与TTL、HTL、CMOS等集成电路具有较好的兼容性,而其输出则用双向晶闸管(可控硅)来接通和断开负载电源。与普通电磁继电器和磁力开关相比,具有开关速度快,工作频率高,体积小,重量轻,寿命长,无机械噪声,工作可靠,耐冲击等一系列特点.由于无机械触点,当其用于需要抗腐蚀,抗潮湿,抗振动和防爆的场合时,更能体现出有机械触点继电器无法比拟的优点.由于其输入控制端与输出控制端用光电耦合器隔离,所需控制驱动电压低,电流小,非常容易与计算机控制输出接口。

5.6 指示系统

在本系统对设备工作状态的指示中,为了达到引起操作人员的注意,采用白炽灯泡指示,由于单片机的输出驱动能力小,所以必须增加驱动器来实现。CJ0451是双外围正与驱动器.图6所示为采用CJ0451驱动预热灯泡的实际接线图。当单片机P1口输出高电平时,驱动器输出晶闸管截止,灯泡中会有一股小的预热电流流过并经RT流入接地端,但灯泡不发光。当输出低电平时,驱动器中与

非门输出高电平,输出晶闸管导通,灯泡流过额定电流而发光。由于灯泡始终有电流流过,灯泡不会处于绝对“冷态”。这不仅可以减少灯泡从导通转向截止时产生瞬态大电流,而且可以减少导通转向截止时在集电极上产生的反冲电压,从而有效保护了驱动输出晶体管。

图６CJ0451驱动预热灯泡的实际接线图

5.7 安全系统

当锅炉水位过高或气压过高时，为了保证锅炉的运行安全，设计了两个电磁阀，电磁阀1位于锅炉高极限水位上部，电磁阀2位于锅炉低极限水位下方。当锅炉内处于高温高压状态时，打开电磁阀1，释放一定蒸汽。回到安全压力时，系统控制电磁阀关闭。当锅炉内水位超过高水位极限时，打开电磁阀2，排出一定体积的水，当水位到高水位时，电磁阀2关闭。在正常工作时，两个电磁阀的自设状态均为闭合状态。

5.8 报警系统

为了使现场人员能够及时地监视锅炉的生产情况，整个系统设计有四个报警系统，即水位上、下限，以及蒸汽压力上限报警。这里采用软硬件相结合的方式进行报警。

本系统采用软件报警程序，即将被测参数与规定的上、下限值进行比较，

根据比较结果进行报警或处理，整个过程都有软件实现。要求当系统各参数全部正常时，绿灯亮。若某一个参数不正常，将发出声光报警信号。由于各位都接有反向驱动器，所以，当某位为“1”时，该为指示灯亮。本程序的设计思想是设两种报警模式，一种报警是蜂鸣一定时间后自动停止，用于工作状态时出现的不正常状态报警，此时锅炉处于自动调节范围，经过自动调节可恢复正常工作状态。一种是闪光紧急报警，需操作人员手动消音。用于锅炉处于紧急危险状态，必须操作人员紧急处理的情况。

5.9 电源设计

为保证系统工作的稳定性,必须考虑系统电源抗干扰问题。设计了一个取自220V 供电系统的稳压系统。电源设计时,从抑制干扰、阻断干扰转播、增强电源系统本身的稳定度等方面进行了综合考虑。设计的直流稳压电源如图７所示,该电源采用双隔离、双滤波、双稳压措施,经检验具有较强的抗干扰性和较高的稳定性。

220V

交流稳压

交流滤波

图７直流稳压电源电路图

6 软件设计

软件程序由主程序和子程序组成.系统流程图如图8。. 软件主要抗干扰措施：

6.1 为了防止程序失控设立了软件陷阱

当程序由于外部干扰或硬件瞬时故障使得程序计数器偏离了原定的值，如PC 应加3，由于上述原因实际加2，程序将会把操作码和和操作数混淆起来，造成一系列错误。为防止这种情况，在RAM 中，每隔十几条指令，把连续的

几个单元置成＂00＂（空操作）。当程序失控是，只要进入这众多的软件陷阱中的任何一个，都会被捕，连续进行几个空操作，程序自动恢复正常，继续执行后面的程序。

6.2 为防止程序死循环，采用时间监视器

即利用计数器靠系统时钟进行记数，当计数器满时，将由计数器产生一个复位信号，强迫系统复位，使系统重新执行程序。在正常情况下，每隔一段时间，程序使计数器清零，这样，计数器就不会计满，因而不会产生复位。但是如果程序陷入死循环，计数器将计满而产生溢出信号，是系统复位，程序重新开始启动。可以消除外部对程序的干扰。

7 结束语

采用新型单片机和新型传感器技术对锅炉系统进行自动控制改造，成本低，技术先进，功能强，硬件电路简单，软件设计简洁，可靠性高，系统二次开发空间大，很有应用前景。

参考文献

[1] 何立民编著. 单片机应用系统设计.北京：北京航空航天大学出版社，1998

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学出版社，1998

[8] 陈粤初，窦振中，关悌远，刘伟民编著. 单片机应用系统设计与实践. 北京：北京航空

航天大学出版社，1998

谢辞

通过本次毕业设计，不仅让我对单片机有了更深刻的理解掌握，而且也对在实际应用中如何进行自动控制积累了实践经验，为以后的工作打下基础。本次设计的顺利进行，得益于刘法治老师的认真细致的指导。刘老师认真负责的

锅炉控制系统的组态设计

；济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书课题名称：锅炉控制系统的组态设计《专业电气自动化班级电气0831 姓名 cmy ~ 设计日期至指导教师 ly ? 2010、11

济南铁道职业技术学院电气工程系毕业设计指导书 2010、11 一、设计课题: ！锅炉控制系统的组态设计锅炉设备是工业生产中典型的控制对象，而组态控制技术是当今自动化系统应用广泛的技术之一。本课题采用组态王组态软件设计上位机监控画面，实时监控液位参数，并采用实时趋势曲线显示液位的实时变化。由此组成一个简单的液位控制系统。二、设计目的：通过本课题的设计，培养学生利用组态软件、PLC设计控制系统的能力，理解、掌握工业中最常用的PID控制算法，有利于进一步加深《自动控制原理》、《组态软件》和《过程控制》等课程的理解，为今后工作打好基础。三、设计内容：掌握锅炉生产工艺，实现锅炉自动控制的手段，利用“组态王”软件做出上位机监控程序，具体有主监控画面、实时曲线、历史曲线；掌握PID参数调整方法。 — 四、设计要求及方法步骤： 1．设计要求：（1）监控系统要有主监控画面和各分系统的控制画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（2）各控制画面要有手/自动切换。

（3）掌握PID控制算法。 2．运用的相关知识（1）组态控制技术。（2）过程控制技术。 ~ 3．设计步骤：（1）熟悉、掌握锅炉的生产工艺。（2）设计各分系统的控制方案。（3）构思系统主监控画面和分画面，包括实时曲线、历史曲线和报表等。（4）编写设计论文。五、设计时间的安排：熟悉题目、准备资料 1周 @ 锅炉控制系统的工艺了解 1周监控画面的设计 2周控制算法的编制和系统调试 3周论文的编写 2周准备毕业设计答辩 1周六、成绩的考核在规定时间内，学生完成全部的设计工作，包括相关资料的整理，然后提交给指导教师，指导教师审阅学生设计的全部资料并初步通过后，学生方可进入毕业答辩环节，若不符合设计要求，指导教师有权要求学生重做。 … 答辩时，设计者首先对自己的设计进行10分钟左右的讲解，然后进行答辩，时间一般为30分钟。成绩根据学生平时的理论基础、设计水平、论文质量和答辩的情况综合考虑而定。成绩按优秀、良好、中、及格、不及格五个等级进行评定。

锅炉控制系统简介

锅炉控制系统简介本锅炉控制系统设计遵循先进、可靠、安全、经济、适用、开放的原则。系统控制器采用DCS、计算机系统，能实现锅炉及辅机的热工控制、电气检测、联锁保护、自动调节及控制等，实现锅炉房生产过程控制自动化。系统组成及技术要求 1系统组成锅炉采用DCS控制系统集中监控，在锅炉房就地控制室内布置锅炉控制设备。整个锅炉系统的监视及控制功能将通过DCS控制系统实现，DCS将对锅炉系统所有被控对象进行监控，包括闭环控制、设备启、停控制，设备启停状态、远方/就地切换、主要工艺参数的监视（数据采集、LCD画面显示、参数处理、越限报警、制表打印等），并完成设备的连锁保护。机组正常运行时，运行人员主要在锅炉房就地控制室中通过LCD液晶显示器、键盘、鼠标来完成锅炉系统控制功能，只有非正常状态下，运行人员通过就地手操进行控制。锅炉控制系统采用一套带冗余配置的DCS系统控制器及操作员站，实现对锅炉系统的集中监控，能对锅炉系统进行按键操作的全自动启动和停止的控制。控制系统由下述几部分组成：传感器、变送器，调节器及电动执行器等。同时系统能实现对重要设备的手/自动切换和必要的手操功能。锅炉自动调节系统包含下列项目： a 汽包水位自动调节； b 炉膛压力自动调节； c 蒸汽温度自动调节； DCS控制系统按dcS系统进行设计，其系统的配置及主要特性如下： 2、控制方式采用集控、单机控制方式，集控方式下可以通过操作员站

的键盘和鼠标，对主、辅机设备进行启停，并由联锁功能；对各调节回路进行手动和自动控制；在手动方式下，通过备用操作盘启停设备和用硬手操对调节回路进行控制。系统主要运行在集控方式，只有控制系统故障时才在单机方式下运行。集控方式下控制的设备有：引风机，鼓风机，给煤机，给水泵等。集控方式下的调节回路有：锅炉喂煤调节，炉膛负压调节，主蒸汽温度自控调节、汽包水位三冲量调节等。 3、主要画面监视及操作功能：流程图参数显示调节回路操作显示电机控制显示顺序启停操作事件、报警显示趋势记录显示保护报警显示信号一缆表显示报表打印

锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文

摘要汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control

组态王课程设计锅炉温度控制系统

锅炉温度控制系统上位机设计 1.设计背景锅炉是化工、炼油、发电等工业生产过程中必不可少的重要的动力设备。它所产生的高压蒸汽，既可以作为风机、压缩机、大型泵类的驱动透平的动力源，又可作为蒸馏、化学反应、干燥和蒸发等过程的热源。随着工业生产规模的不断扩大，生产设备的不断创新，作为全厂动力和热源的锅炉，办向着大容量、高参数、高效率发展。为了确保安全，稳定生产，锅炉设备的控制系统就显得愈加重要。随着经济的迅猛发展，自动化控制水平越来越高，用户对锅炉控制系统的工作效率要求也越来越高，为了提高锅炉的工作效率，较少对环境的污染问题，所以利用计算机与组态软件技术对锅炉生产过程进行自动控制有着重要的意义。 2.任务要求 (1) 按照题目设计监控画面及动态模拟； (2) 在数据字典中定义需要的内存变量和I/O变量； (3) 实现监控系统的实时、历史曲线及报警界面显示； (4) 实现保存数据和参数报表打印功能； (5) 实现登陆界面和帮助界面。 3. 界面功能 3.1 系统说明本系统的目的是实现锅炉的温度控制，所以在监控界面设置了加热部分和降温部分，同时通过观察相应仪表，操作者手动的实现对锅炉温度的控制，而且在加热过程和降温过程中有信号灯可以清楚地显示系统工作在什么阶段。此外，在监控界面加入了液位控制部分，通过对进水量和出水量的控制实现液位平衡。实时曲线和历史曲线可以让操作者清楚地观察到锅炉内液体的液位高度和温度，从而更加准确的操作系统，达到控制要求。实时报警界面可以随时进行提醒，防止发生意外情况。帮助界面可以让初次登陆该系统的用户快速学会如何操作系统。登陆界面中加入用户登陆部分，只有有相应权限的操作者也可以控制系统。该系统还加入历史曲线打印功能和对系统相关变量的保存功能，用户可以随时查看历史记录。 3.2主监控界面主控界面实现的是操作者观察仪表，得到锅炉内液体温度和液位的实时信息，通过调节电磁阀1、2，使得锅炉内液体液位保持在要求范围内，通过加热按钮和降温按钮对

锅炉水位的自动控制

锅炉水位的自动控制摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量引言汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 1 汽包水位的动态特性锅炉汽水系统结构如图1 所示。汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。 1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 : 图1 锅炉的汽水系统

图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L 线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。 1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :

基于单片机的液位控制系统

XXXXXXXX 学院题目基于PLC 的液位控制系统设计英文并列题目 Liquid level control system based on PLC 院系控制技术学院班级 XXXXXX 学生姓名王政钦学号 XXXXX 所在团队导老师（1） XXX 职称指导老师（2）职称答辩委员会主任 XXXX 主答辩人二零 XX 年 X 月

目录摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1.1本课题所设置的背景 (2) 1.2本课题研究的内容及主要方法 (2) 1.3预期的结果及意义 (2) 第二章系统方案设计 (3) 2.1常见的锅炉类型 (3) 2.2锅炉的液位控制技术 (4) 2.3本课题采用的方案 (5) 2.3.1 锅炉的液位控制系统 (5) 2.3.2 PID的控制方式与简介 (5) 第三章系统硬件选型 (7) 3.1PLC的发展现状 (7) 3.2PLC的基本结构与工作方式 (7) 3.2.2 PLC的工作方式 (8) 3.3液位传感器的定义、组成与选择 (9) 3.3.1 传感器的定义 (9) 3.3.2 传感器的作用与组成 (9) 3.3.3 液位传感器的类型 (10) 3.4液位开关的选择 (10) 3.5控制阀的流量测量 (11) 3.5.1 测量的概述与检测方法 (11) 3.6报警装置的设计 (12) 3.6.1 报警系统装置的设计与功能 (12) 第四章硬件设计 (13) 4.1PLC的选择 (13) 4.2I/O分配表与输入、输出点的说明 (14) 4.2.1 输入、输出点的说明 (14) 4.3PLC控制液位的I/O接线图 (15) 第五章系统主程序的设计 (16) 5.1系统的主程序的设计 (16)

基于单片机的锅炉控制系统毕业论文

1 绪论本文详细介绍了一款基于单片机的锅炉监控系统，该系统能根据锅炉现场检测出各个状态，如实现温度、压力、水位、液位等的监控，具有数码管显示、报警的功能。能够快速、稳定、安全、可靠地对工业锅炉进行智能化监控。 1.1 背景资料及研究意义当今，环境与发展已成为人类社会面临的两大课题，而这些问题的解决无一不与能源密切相关。我国的锅炉目前以煤为主要燃料，耗煤量接近全国煤产量的三分之一。同时，锅炉燃用的主要是中、低质煤，工业污染十分严重；而且锅炉形式比较陈旧，生产效率和自动化程度低，这又进一步加重了环境污染的程度。因此，调整能源消费结构，逐步提高使用液体燃料和气体燃料的比例是加强环境保护、实施可持续发展战略的措施之一。其中油、气燃料作为优质、高效、环保型清洁能源有着广阔的应用前景。由于历史条件的原因，我国的锅炉生产自动化程度长期以来一直都较发达国家落后许多。目前运行的各行业的锅炉有50多万台，其中相当一部分还在使用常规仪表进行控制，有的甚至还处在人工加常规仪表的半自动控制状态。这样不仅难以做到平稳操作，安全生产也没有确定的保证，人工的劳动强度大，生产条件差。工业锅炉是工业生产和生活上应用广泛的热能动力设备，锅炉汽包水位的平衡是保证锅炉安全生产运行的必要条件，也是锅炉正常生产运行的重要指标之一。水位过高会影响汽水分离产生蒸汽带液现象影响汽水分离装置的正常工作，导致锅炉出口蒸汽带水和含盐量过大，使过热器受热面结垢甚至破坏，影响机组的正常运行和经济性指标。若汽包水位过低，会使锅炉水循环工况破坏，导致水冷壁供水不足而烧坏，可能造成重大锅炉事故。工业锅炉汽包水位控制的任务是监测锅炉的蒸发量并及时报警，使汽包水位维持在工艺允许的范围内。所以这就要求我们对锅炉的温度、流量、水位、压力等参数实行实时的监控，以便于工作人员更好地对锅炉进行控制，以免事故的发生。

基于单片机液位控制的设计

单片机原理与应用课程设计报告题目：基于单片机的液位控制器设计学院： xxxxxxxxxxxxxxxxxx 班级： xxxxxxxxxxxx 学号： xxxxxx 姓名： xxx 联系方式： xxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxx 报告成绩： xx年xx月xx日

目录 1 绪论 (5) 2 系统总体设计 (6) 2.1设计思路 (6) 2.2 系统框图 (6) 2.3 设计原理分析 (7) 2.4 电路工作原理................................................................................................ 错误！未定义书签。 3 系统硬件设计 (9) 3.1 驱动电路设计 (9) 3.2 报警电路设计 (9) 3.3液位指示电路设计............................ 错误！未定义书签。 3.4压力自动控制模拟和手动操作控制电路设计 .... 错误！未定义书签。 3.5晶振电路.................................... 错误！未定义书签。 3.6 复位电路 (14) 4 系统软件设计 (15) 4.1 软件设计说明 (15) 4.2主程序流程图 (15) 4.3液位控制程序流程图 (15) 5 设计的结果 (18) 6 总结............................................ 错误！未定义书签。附录............................................... 错误！未定义书签。

火力发电厂锅炉自动控制系统

火力发电厂锅炉给水自动控制系统工业锅炉的汽包水位是运行中的一个重要参数，维持汽包水位是保持汽轮机和锅炉安全运行的重要条件，锅炉汽包水位过高会造成汽包出口蒸汽中水分过多，使过热器受热面结垢而导致过热器烧坏，同时还会使过热汽温急剧变化，直接影响机组运行的经济性和安全性；汽包水位过低则可能导致锅炉水循环工况破坏，造成水冷壁管供水不足而烧坏。 1.串级三冲量给水控制如今的汽包水位自动控制基本上都是通过分散控制系统（DCS）来实现的，而控制策略基本上已串级三冲量给水控制为主，单回路调节已不能适应大型锅炉汽包水位的控制，如今已很少采用，串级三冲量给水控制由于引入了蒸汽流量和给水流量信号，对快速消除，平衡水位有着明显的效果，因此被广泛采用。 1.1 串级三冲量给水控制系统工作原理如图 4.1 所示，串级三冲量给水控制系统由主调节器PI1(控制器1)和副调节器PI2（控制器2）串联构成。主调节器接受水位信号H f为主控信号，其输出去控制副调节器。副调节器接受主调节器信号I H外，还接受给水量信号I W和蒸汽流量信号I D。副调节器的作用主要是通过内回路进行蒸汽流量D 和给水流量W 的比值调节，并快速消除水侧和汽侧的扰动。主调节器主要是通过副调节器对水位进行校正，使水位保持在给定值。串级三冲量给水控制系统有以下特点：两个调节器任务不同，参数整定相对独立。主调节器的任务是校正水位，副调节器的任务是迅速消除给水和蒸汽流量扰动，保持给水和蒸汽量平衡。给各整定值的整定带来很大的便利条件。在负荷变化时，可根据对象在内外扰动下虚假水位的严重程度来适当调整给水流量和蒸汽流量的作用强度，更好的消除虚假水位的影响，改善蒸汽负荷扰动下水位控制的品质。给水流量和蒸汽流量的作用强度之间是相互独立的，这也使整定工作更加方便自由。

锅炉过热蒸汽温度控制系统设计

课程设计任务书题目: 锅炉过热蒸汽温度控制系统设计摘要本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。控制系统采用串级控制以提高系统的控制性能，在系统中采用了主控-串级控制的切换装置，使系统可以适用于不同的工作环境。通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。关键字：过热蒸汽控制串级控制系统自动控制主控-串级切换目录 1 生产工艺介绍 .................................................. 错误！未定义书签。 1.1 锅炉设备介绍............................................................................ ３ 1.2 蒸汽过热系统的控制................................................................ ５2控制原理简介 ..................................................................................... ６ 2.1控制方案选择............................................................................. ６ 2.1.1单回路控制方案................................................................. ６

锅炉液位控制系统的设计

锅炉液位控制系统的设计摘要：设计了一种数字式锅炉液位控制系统，并给出了硬件原理图和软件流程图。该控制系统主要由8051单片机、传感器、L E D显示、声光报警、电机驱动、键盘输入等相关硬件来实现,利用传感器(干簧管阵列)监测锅炉液位、ＣＰＵ循环检测传感器的输出状态,并用光柱和数码管L E D指示液位高度。当液位达到设定值时，系统自动关闭水泵停止上水。当水位处于危险高水位和危险低水位时，单片机发出信号，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声。同时，和它并联的发光二极管发光，提醒工作人员采取相应措施，进而避免危险事故发生。该系统结构简单，性能可靠、具有很好的容错能力,简化了系统安装和维护，具有较高的性价比,能很好地完成锅炉液位控制的要求。关键词;锅炉液位；单片机；传感器；干簧管；报警 0引言锅炉的液位监控是锅炉运行过程中的一个重要环节。在锅炉运行中，要同时控制锅炉的液位、流量按一定规律变化，才能保证锅炉的正常运行。目前常用的液位传感器有：旋转编码浮子式传感器(机械式和光电式)、非接触式超声波传感器、压力式传感器、磁浮子接点式传感器(连续式和液位开关式)等。其分辨率从毫米级到厘米级不等，测量范围从几十厘米到几十米。除磁浮子接点式传感器外，其余传感器均比较适合测量范较宽的应用场合。一般压力式和超声波传感器均带有变送部分，即将液位信号转换成标准电流信号(4~20mA)。旋转编码浮子式传感器分为机械式和光电式两种，光电式又分为绝对型和增量型。除智能型一体化传感器外(压力式或超声波)，其他传感器一般没有就地显示和数字通信功能，控制和使用都很不方便。为此，设计了一种数字式锅炉液位控制系统,该系统采用干簧管阵列作为传感器，利用单片机循环检测其输出状态，从而控制锅炉液位达到用户预先设定的高度。当水位超过最高水位或低于最低水位时,系统报警，同时控制停炉。

完成版基于单片机的锅炉温度控制系统的设计.

1.1 课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。锅炉广泛用于生产和生活之中。中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。目前，取暖多采用集中供暖方式。集中供暖，一般都是按一个采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应该集中供暖省钱。指集中集团式供暖的一种形式。从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。这种供暖方式从原理上而言，效率较高。集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。由于这些用户采用集中取暖，给个别用户带来不便的缺陷。基于这种情况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。尤其在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。家用燃气锅炉常见的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。随着科技的发展以及各种客观条件的具备，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。随着燃料不断补给，燃料充足，城市燃气管网逐步完善，燃气使用率逐步会提高。市场经济的发展与开放，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费全部由个人支付。会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。目前市场上家用燃气锅炉为进口，价格高，售后服务不够完善，不利于燃气锅炉的推广使用，研制燃气锅炉的公司亦相对较少。因此研制开发小型家用燃气锅炉就具有现实的意义与客观的市场价值。本设计将结合小型家用燃气锅炉实际的需要，利用MCS-51系列单片机为核心器件组成温度控制系统，采用温度采集技术，通过运行和分析研究，以期正确认识和全面理解利用单片机实现温度采集技术在过程控制中的应用。 1.2 系统的总体设计思想目前，世界计算机市场上出现了专门用于工业控制的单片机系列产品，单片机以其体积小、重量轻、功耗低、价格便宜、功能强的特点，在工业控制的实践中得到越来越广泛的应用单片机不仅可以实现各种常规的控制，还可以根据被控对象

基于PLC控制的锅炉自动输煤系统设计..

摘要本论文主要是以锅炉的自动输煤系统为研究对象，自动输煤系统的出现不仅仅解决了在锅炉输煤过程中只能使用人力的现状，也解决了工作强度大、工作时间长的问题。论文首先简述了锅炉概况，对自动输煤系统的工艺流程进行分析设计，然后对输入输出点进行分配,设计了主电路，对PLC进行分析选择，最后画出梯形图。通过对原有锅炉输煤系统控制方面存在的问题进行分析，采用PLC 控制系统选用日本三菱F1-30MR型PLC，通过硬件选取，软件调试，实现整体控制系统结构合理，运转良好的目的。个机械之间均涉及安全连锁保护控制共嫩：系统的输煤电机启停有严格控制顺序，彼此间有相应的联锁互动关系，当启停某台输煤系统设备时。从该设备下面流程的最终输煤设备开始向上逐级启用，最后才能使该台设备启动；当停止某台输煤设备或某台设备故障时，从该设备上面流程的源头给煤设备开始向下逐级停机，左后才能使该台设备停止。这样就保证了上煤传输的正常运行在线控制煤流量，避免了皮带上煤的堆积，也保护了皮带。PLC控制系统硬件设计布局合理，工作可靠，操作，维护方便，工作良好。用PLC 输煤程控系统。用PLC来对锅炉输煤系统进行控制。锅炉输煤系统，是指从卸煤开始，一直到将合格的煤块送到煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破碎与筛分、配煤系统以及一些辅助生产环节。本设计中主要研究的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤机传输到原煤仓的过程。采用了顺序控制的方法。不但实现了设备运行的自动化管理和监控。提高了系统的可靠性和安全性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此PLC电气控制系统具有一定的工程引用和推广价值。关键词：PLC；自动输煤系统；煤料自动控制

锅炉液位控制系统审批稿

锅炉液位控制系统 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】

锅炉液位控制系统一.锅炉液位控制系统原理概述? 锅炉是电厂和化工厂里常见的生产蒸汽的设备。为了保证锅炉的正常运行，需要维持锅炉液位为正常标准值。锅炉液位过低，易烧干锅而发生严重事故；锅炉液位过高，则易使蒸汽带水并有溢出危险。因此，必须通过调节器严格控制锅炉液位的高低，以保证锅炉正常安全的运行。常见的锅炉液位控制系统示意图如图1-1所示。图1-1锅炉液位控制系统示意图当蒸汽的耗气量与锅炉进水量相等时，液位保持为正常标准值。当锅炉的给水量不变，而蒸汽负荷突然增加或减少时，引起锅炉液位发生变化。不论出现哪种情况，只要实际液位高度与正常给定液位之间出现了偏差，调节器均应立即进行控制，去开打或关小给水阀门，使液位恢复到给定值。? 二．一阶单回路控制系统分析单回路系统是由四个基本环节组成，即被控对象（或被控过程）、测量变送装置、调节器和执行机构（本系统为调节阀）。有时为了分析方便起见，往往把执行机构、被控对象和测量变送装置合在一起，称之为广义对象。这样系统就归结为调节器和广义对象两部分。然而，一般来说，还是把系统看成上述四个基本环节所组成。?? 假定有如3-3图所示的水槽，流入量和流出量分别为q1和q2，我们的任务是维持水槽的液位不变。为了控制液位，就要选择相应的变送器、控制器、和控制阀，并按图3-4所示的原理图构成单回路控制系统。

图3-3 水槽示意图图3-4水槽液位控制系统上图中表示变送器，LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。由图3-4我们可以得出单回路控制系统方块图（原理图）如图3-5所示：图?3-5单回路控制系统方块图图3-5是锅炉液位控制系统的方框图。图中，锅炉为被控对象，其输出为被控参数液位，作用于锅炉上的扰动是指给水压力变化的产生的内外扰动；测量变送器为差压变送器，用来测量锅炉液位，并转变为一定的信号输至调节器；调节器是锅炉液位控制系统中的调节器，有电动，气动等形式，在调节器内将测量液位与给定液位进行比较，得出偏差值，然后根据偏差情况按一定的控制律[如比例（P），比例-积分（PI），比例-积分-微分（PID）等]发出相应的输出信号去推动调节阀动作；调节阀在控制系统中执行元件作用，根据控制信号对锅炉的进水量进行调节，阀门的运动取决于阀门的特性，有的阀门与输入信

锅炉水位计

信息科学与技术学院微机原理与接口课程设计题目名称：锅炉水位计专业班级：计科09 （2）学生姓名：王云龙学生学号： 2009082215 指导教师：裘祖旗完成日期：2012-01月

目录 1 绪论 (3) 2 硬件设计 (4) 2.1总体设计方案的确定 (4) 2.1.1设计方法 (4) 2.2硬件选择 (5) 2.2.1传感器的选择 (5) 2.2.2 A/D转换器的选择 (6) 2.2.3控制芯片的选择 (7) 2.2.4报警电路的设置 (7) 2..2.5控制电路的设计 (8) 2.2.6显示电路的设计 (8) 3 软件设计 (9) 3.1程序模块 (9) 3.2程序流程图 (9) 3.3 A/D8089转换子程序 (10) 3.4报警子程序 (12) 3.5总程序 (13) 4 实验与调试 (16) 5 总结 (17)

1 绪论随着计算机技术和现代通信技术的迅速发展，水位报警计已经从普通型发展到智能化，而且水位报警计的功能日益趋向于完善。水位报警计是近年来开发的一项新技术，它是传感器、硬件、软件等几项技术紧密结合的产物，它的作用是观测和控制容器内的介质多少量，通过液面的高度来掌握体积的多少，从而达到防止超装和掌握存液数量的目的，可用于很多地方进行工业控制。本次设计主要针对水塔，水库等储水设备进行自动检测、自动报警等功能，其主要任务是保证储水设备的安全、稳定、经济的运行，减轻工作人员的劳动强度，由于我国水位报警操作水平落后，工作人员过多，但是现在水位报警计为水位控制开辟了广阔的前景。对水位报警计研究，有利于满足人们日益增长的物质需求，通过将科学技术应用到水位控制上从而使得人们真正体会到科技的发展给自己的现实生活所带来的方便和舒适。因储水设备里的水位会不断变化，水位过低或过高都会出现各种情况发生。为了随时了解储水设备内的水位，在储水设备上都装有水位计，水位计和储水设备构成一个连通器。通过安装在储水设备里面的传感器和设计好的电路通过报警和控制来调控储水设备里面的水位。目前国内外液位计的种类很多，有雷达液位计、磁性浮子液位计、石英管液位计、智能雷达液位计、彩色石英管液位计和超声波液位计等等。而生产液位计的公司有美国罗斯蒙特ROSEMOUNT、德国E+H、日本横河YOKOGAWA、德国西门子SIEMENS、瑞士ABB、德国VEGA 等等。这些只是常用而较热门的品牌。对水位报警计研究，有利于满足人们日益增长的物质需求，通过将科学技术应用到水位控制上从而使得人们真正体会到科技的发展给自己的现实生活所带来的方便和舒适。

工业炉温自动控制系统

1 设计题目要求： 1．查阅相关资料，分析系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 2．分析系统每个环节的输入输出关系，代入相关参数求取系统传递函数。 3．分析系统时域性能和频域性能。 4．运用根轨迹法或频率法校正系统，使之满足给定性能指标要求。（已知条件和性能要求待定）

摘要炉温控制系统---是指根据炉温对给定温度的偏差，自动接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。炉温自动控制用热电偶测量温度，与给定温度进行比较，将偏差信号放大后作为驱动信号，通过电机、减速器调节加热器上的电压来实现准确的温度控制。本文经过正确分析系统工作过程，建立系统数学模型，画出系统结构图后，设计与校正前系统性能分析和可采取的解决方案、方法及分析。运用matlab软件进行复杂的系统时域验证和计算机仿真，通过具体设计校正步骤、思路、计算分析过程和结果，对于炉温控制系统的研究与改进具有现实意义。关键字炉温控制系统系统校正 matlab软件

1 工业炉温自动控制系统的工作原理加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比，c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。 f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压r u 。此时，0e r f u u u =-=，故1a u u =，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程：控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见下图：

锅炉水位控制系统的研究与设计

摘要随着我国经济的发展，资源和环境矛盾日趋尖锐，使我国的现代化建设面临严峻挑战。作为供热系统重要能源转换设备的燃煤锅炉能耗巨大，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的自动化水平不高、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。锅炉的建模与控制问题一直是人们关注的焦点，而汽包水位是工业锅炉安全、稳定运行的重要指标，保证水位控制在给定范围内，对于提高蒸汽品质、减少设备损耗和运行损耗、确保整个网络安全运行具有重要意义。本文分析了汽包水位对象的动态特性，介绍传统的控制方式。由于锅炉水位控制系统的调节器输入端常加有三个输入量，极易引起水位控制偏差，本文提出了两种消除水位偏差的方法：（1）辅助信号自消方法（2）辅助信号对消方法。根据三冲量水位调节系统控制水位误差,设计采用了三冲量PID串级控制方式采用辅助信号蒸汽流量和给水流量对消方法消除水位偏差。关键词：汽包水位；三冲量；串级系统；PID控制；

目录摘要...................................................... I 第1章引言.............................. 错误！未定义书签。第2章工业锅炉的基础理论 2.1 锅炉工艺流程简介 (1) 2.2 课题背景及本文研究内容 (3) 第3章汽包水位特性 (4) 3.1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性 (5) 3.2 汽包水位在蒸汽流量干扰下的动态特性 (8) 第4章汽包水位的控制 (12) 4.1单冲量水位控制系统 (12) 4.2 双冲量水位控制系统 (13) 4.3 三冲量水位控制系统 (16) 4.4.1 三冲量控制方案一 (17) 4.4.2 三冲量控制方案二 (18) 4.4.3 三冲量控制方案三 (19) 4.4 锅炉水位控制原理图 (21) 结论 (23) 致谢 (24) 参考文献 (25)

完成版基于单片机的锅炉温度控制系统的设计

1.1课题背景及研究意义锅炉是一种热能转换设备，由锅和路两大主体和保证其安全经济连续运行的附件，仪表附属设备，自控和保护系统组成，水在锅（锅筒）中不断被炉里燃料燃烧释放出来的能量加热，温度升高并产生带压蒸汽，由于水的沸点随压力的升高而升高，锅是密封的，水蒸气在里面的膨胀受到限制而产生压力形成热动力（严格的说锅炉的水蒸气是水在锅筒中定压加热至饱和水再汽化形成的）作为一种能源广泛使用。锅炉广泛用于生产和生活之中。中小型锅炉作为供暖设备用于提供热水，取暖方面得到了广泛应用。目前，取暖多采用集中供暖方式。集中供暖，一般都是按一个采暖季每平方（建筑面积）来收费的，对北方地区来说，天气比较冷，需要供暖时间长，应该集中供暖省钱。指集中集团式供暖的一种形式。从能源利用方面讲，集中供暖一次性投资大，运行费用高，无论是否需要，暖气始终全天供热，因楼层不同而造成温度不均，若遇到供暖偏热，居民只有开窗降温，使宝贵的能源白白浪费。这种供暖方式从原理上而言，效率较高。集中供暖的锅炉大多数是燃媒锅炉，锅炉燃烧时污染大，已经带来了严重的环境污染问题。由于这些用户采用集中取暖，给个别用户带来不便的缺陷。基于这种情况，近年来采用以天然气，液化石油气为燃料的中小型燃气锅炉具有高效、环境污染小，发热量大甚至无污染等特点，受到普遍欢迎。尤其在国外，燃气锅炉目前已得到了普遍应用。家用燃气锅炉常见的是套管式燃气锅炉、板换式燃气锅炉、冷凝式燃气锅炉。随着科技的发展以及各种客观条件的具备，生活采暖用燃气锅炉的应用也必将得到进一步的发展与推广。随着燃料不断补给，燃料充足，城市燃气管网逐步完善，燃气使用率逐步会提高。市场经济的发展与开放，国有企业享受国家能源补贴的取消，住房逐渐私有化，供热管网费、采暖费全部由个人支付。会有越来越多的人放弃集中供热方式而采用分散采暖方式。而小型家用燃气锅炉的使用作为集中供暖的一个很好补充或替代它必将被越来越多的人关注和选用成为趋势。目前市场上家用燃气锅炉为进口，价格高，售后服务不够完善，不利于燃气锅炉的推广使用，研制燃气锅炉的公司亦相对较少。因此研制开发小型家用燃气锅炉就具有现实的意义与客观的市场价值。本设计将结合小型家用燃气锅炉实际的需要，利用MCS-51系列单片机为核心器件组成温度控制系统，采用温度采集技术，通过运行和分析研究，以期正确认识

范例-PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用

PLC在工业锅炉自动控制系统中的应用 1 引言锅炉是发电厂及其它工业企业中最普遍的动力设备之一，它的功能是把燃料中的贮能，通过燃烧转化成热能，以蒸汽或热水的形式输向各种设备。目前，国内大多数工业锅炉都是人工控制的，或简单的仪表单回路调节系统，燃料浪费很大。工业锅炉作为一个设备总体，有许多被控制量与控制量，扰动因数也很多，许多参数之间明显地存在着复杂的耦合关系。对于工业锅炉这个复杂的系统，由于其内部能量转换机理过于复杂，采用常规的方式进行控制，难以达到理想的控制效果，因此，必须采用智能控制方式控制，才能获得最佳控制效果。 2 系统的组成系统运行的示意图如图1所示。图1 系统运行示意图由图1可知，燃料和空气按一定比例进入燃烧室燃烧，产生的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经负荷设备调节阀供给负荷设备使用。与此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风机送往烟囱排入大气。

锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。主要的调节系统有: (1) 汽包水位调节系统被调量是汽包水位，调节量是给水流量，它主要考虑汽包内部物料平衡，使给水量适应锅炉的蒸发量，维持汽包水位在工艺允许范围内。 (2) 过热蒸汽温度调节系统维持过热器出口温度在允许范围之内，并保证管壁温度不超过允许工作温度。 (3) 燃烧调节系统使燃料燃烧所产生的热量适应蒸汽负荷的需要;使燃料量与空气量之间保持一定比例，以保证经济燃烧;使引风量与送风量相适应，以保持炉膛负压稳定。这里将讨论锅炉汽包水位调节系统、燃烧调节系统及蒸汽温度调节系统。 2.1 系统的检测信号及锅炉的控制任务锅炉设备的检测信号包括:蒸汽流量、汽包水位、汽包蒸汽压力、加水量、炉膛负压、鼓风量、烟气含氧量、当已知检测信号的情况下，锅炉的控制任务是:在用户蒸汽机需要的情况下，PLC控制加水阀、输煤量、鼓风量与引风量，使保持锅炉汽包水位稳定，蒸汽压力稳定，炉膛负压稳定，烟气稳定，使燃料能量最充分地燃烧，以取得最大的热效率。 2.2锅炉的主要控制流程 (1) 锅炉水位控制流程水位自动控制的主信号为水位差压变送器输出的信号。前馈信号可以

锅炉温度控制系统的设计

齐鲁理工学院课程设计说明书题目基于ＰＩＤ的锅炉温度控制系统的设计课程名称过程控制系统与仪表二级学院机电工程学院专业自动化班级２014级自动化二班学生姓名金高翔学号２014１0532019 指导教师黄丽丽设计起止时间：２01６年12月5日至2０1６年12月18日

? 目录摘要 .................................................... 错误!未定义书签。 1 绪论?错误!未定义书签。 1．1 课程设计的背景: ................................. 错误!未定义书签。１．2 课程设计的任务：?错误!未定义书签。 1.3 课程设计的基本要求：?错误!未定义书签。 2 PLC和组态软件介绍?错误!未定义书签。 2．1 可编程控制器?错误!未定义书签。 2.1．1 可编程控制器的工作原理 .................. 错误!未定义书签。 2.2 组态软件?错误!未定义书签。 2．2．1 组态的定义 .............................. 错误!未定义书签。 2.2.２组态王软件的特点?错误!未定义书签。２．2.3组态王软件仿真的基本方法.................. 错误!未定义书签。 3 ＰＩD控制及参数整定?错误!未定义书签。 3．1．PIＤ控制器的组成?错误!未定义书签。 3.2.采样周期的分析................................... 错误!未定义书签。 4 被控对象的建模?错误!未定义书签。 5 PLC控制系统的软件设计................................. 错误!未定义书签。５.1.程序编写........................................ 错误!未定义书签。５.2用指令向导编写PＩＤ控制程序?错误!未定义书签。 6 组态的设计 ............................................ 错误!未定义书签。 7 系统测试?错误!未定义书签。 7.1 启动组态王...................................... 错误!未定义书签。 7.２实时曲线界面?错误!未定义书签。 7.3历史曲线界面 ..................................... 错误!未定义书签。８结论 ................................................. 错误!未定义书签。参考文献: ............................................... 错误!未定义书签。致谢: ................................................... 错误!未定义书签。